周偉江

摘 要：為了更好的對汽車電氣系統(tǒng)成本進(jìn)行降低和節(jié)省，本文針對BCM負(fù)載控制系統(tǒng)設(shè)計了相應(yīng)的電流反饋裝置，其中包括電路過載，短路故障，開路故障的診斷方法?？梢约皶r的對一些工作電流進(jìn)行監(jiān)測，也可以基于負(fù)載電流的實(shí)際變化情況和驅(qū)動方案選定相應(yīng)的型號，對其發(fā)生的過載故障現(xiàn)象和短路故障進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，保證負(fù)載啟動關(guān)閉均維持在正常狀態(tài)。這樣不但能夠?qū)崿F(xiàn)原有的負(fù)載控制系統(tǒng)，同時還能再發(fā)生短路故障以及過載故障的時候進(jìn)行閉合保護(hù)。

關(guān)鍵詞：BCM;故障診斷;設(shè)計

近幾年來我國汽車的銷售和產(chǎn)量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了國外發(fā)達(dá)國家高居世界第1位，汽車屬于大型，大批量生產(chǎn)銷售的產(chǎn)品。一些溢價率不高的國產(chǎn)汽車沒有對成本進(jìn)行嚴(yán)格的要求，同時針對成本要求較為嚴(yán)格的低端汽車來說，進(jìn)行集中式控制可以更好的對成本進(jìn)行節(jié)省。對于一些中高端的具有一定功能的汽車，可以使用分布式系統(tǒng)來進(jìn)行擴(kuò)展和升級，眼下大多數(shù)汽車廠商都會對汽車配置采用不同的方案更好的實(shí)現(xiàn)節(jié)能和升級。

1 汽車BCM故障概述

在汽車電子系統(tǒng)中包含車燈，車窗電機(jī)，雨刷電機(jī)，后視鏡電機(jī)以及車門鎖電機(jī)等等，這些電子基于電子負(fù)載實(shí)際特征和電子功率的要求來對其診斷故障進(jìn)行選擇。大部分智能功率芯片和繼電器能夠?qū)嚐糌?fù)載和電機(jī)負(fù)載實(shí)施驅(qū)動作用，如果電子負(fù)載出現(xiàn)了短路現(xiàn)象和過載現(xiàn)象的時候，沒有及時對其進(jìn)行合適的診斷，并且也沒有對短路故障和過載故障進(jìn)行判斷。并未對其給予及時的閉合保護(hù)，那么在保險絲熔斷之前就會產(chǎn)生較大的熱量，導(dǎo)致驅(qū)動電路在較高電流下實(shí)行工作，不但會對電路自身使用壽命進(jìn)行降低，其次還會燒毀電路，導(dǎo)致電路板自然從而造成汽車自燃，引發(fā)嚴(yán)重安全事故和人員傷亡。如果電子負(fù)載在開路故障過程中發(fā)生，雖然不會對電路板自身造成相應(yīng)的損壞，但是也不能對其指定功能進(jìn)行完成，同時也會給汽車使用過程中或是駕駛帶來相應(yīng)的阻礙。在汽車自身開啟電子負(fù)載的時候，在規(guī)定時間內(nèi)會產(chǎn)生相當(dāng)大的電流沖擊，電流為標(biāo)準(zhǔn)電流的，5倍到10倍在經(jīng)過一段時間使用之后，電流會恢復(fù)到正常狀態(tài)。假如發(fā)生短路那么就會提升驅(qū)動電路的電流，電流應(yīng)該為額定電流的15倍，較為持續(xù)性的電流短路會引發(fā)智能功率芯片的關(guān)閉保護(hù)，在這時電流會降至0，開路故障產(chǎn)生的時候驅(qū)動電流也為0。因此基于智能功率芯片以及繼電器的特征可以對負(fù)載啟動短路和開路時候所產(chǎn)生的電流，進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計所設(shè)計出電流反饋和電路故障短路判斷方式，可以更好的對過載故障進(jìn)行檢測和判斷。斷路故障以及開路故障在過載故障，斷路故障以及開路故障的情況下才會實(shí)施關(guān)電保護(hù)。當(dāng)下伴隨著總線技術(shù)的升級，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)化汽車規(guī)格的提升，將汽車電子系統(tǒng)中分布在多個汽車零件上的功能集成在一個電子零部件中，不但能夠?qū)Τ杀具M(jìn)行降低，同時也可以利用MCU規(guī)格和特征來進(jìn)行相應(yīng)的擴(kuò)展和升級，從而更好的對一些低配車型以及高配車型的不同需求進(jìn)行滿足。

2 汽車BCM故障診斷方案設(shè)計

首先需要針對電路檢測進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計，MCU通過ADC端口進(jìn)行相應(yīng)的電壓取樣，其次還要針對負(fù)載工作電流實(shí)時相應(yīng)的計算。以額定工作電流和實(shí)際負(fù)載工作電流為基礎(chǔ)，檢測開路故障和過載故障是否發(fā)生。同時為了更好的對檢測故障時間進(jìn)行縮短，需要使用中斷方式來捕捉短路故障，基于ADC輸入端口和比較器的輸出端進(jìn)行連接，同時將比較器電路的輸出和MCU的中斷補(bǔ)助口相連。假如檢測的時候上升到延中段，那么就表示產(chǎn)生了短路故障，智能功率芯片方案中電流檢測以及短路過程檢測和繼電器方案完全相同。通道內(nèi)部驅(qū)動能力的負(fù)面影響，需要對RS進(jìn)行取值，使其為歐豪值，能夠?yàn)槿与妷悍糯蟊稊?shù)的標(biāo)準(zhǔn)性做出保證，保證其在額定工作電流下進(jìn)行[1]。從ADC端口進(jìn)行電壓值的輸入并將其保持在ADC模塊中，文章內(nèi)部使用MC U的ADC精準(zhǔn)度為10位，ADC參考電壓VCC，假如負(fù)載工作電流設(shè)為l，那么ADC的結(jié)果為D，通過相應(yīng)的結(jié)果計算就可以得出負(fù)載電流計算公式。在正常驅(qū)動的過程中，假如某一電路出現(xiàn)了負(fù)載現(xiàn)象，那么這時電流反饋引角會輸出相應(yīng)的負(fù)載工作電流，負(fù)載電流的比例為線性比例，屬于小型電流源。對電阻取樣之后，電壓值進(jìn)行采集，同時對其工作電流進(jìn)行計算，如果負(fù)載工作電流為I，智能功率芯片內(nèi)部電流反饋系數(shù)，取樣為R，那么ADC的結(jié)果為D經(jīng)過ADC結(jié)果的有效計算，也可以得出負(fù)載電流的計算公式，通過對分壓產(chǎn)生的比較器閥值進(jìn)行有效設(shè)定，將其設(shè)定值定為VCC的0.9倍。電壓值在超過0.9倍的時候，就會輸出較高電平，在比較器電壓值低于VCC0.9倍的時候，那么比較器輸出的是低電平，假如將比較器輸出和MCU其中一個進(jìn)行中斷就會觸發(fā)引腳，見圖1。

在實(shí)際工作過程中，比較器輸入在VCC的1/15左右，會小于閥值電壓，同時比較期待進(jìn)行低電平輸出的時候，會使電流急速上升到工作電流的15倍以上，在這時比較器輸入被前置在VCC比閾值電壓相對較大，同時比較器輸出高電平，這時MCU捕捉到上升沿中段，從而檢測出短路故障，并對其進(jìn)行關(guān)電保護(hù)[2]。

3 針對負(fù)載故障進(jìn)行診斷設(shè)計

在滿足負(fù)載接通條件的情況下，需要對負(fù)載進(jìn)行啟動，其次還要對周期定時器進(jìn)行開啟，針對負(fù)載工作電流實(shí)施采集。在關(guān)閉負(fù)載工作電流的時候應(yīng)該停止定時器的工作，也需要對負(fù)載工作電流采集進(jìn)行停止，使汽車負(fù)載從關(guān)閉狀態(tài)轉(zhuǎn)移到開啟狀態(tài)。在一定電流時間內(nèi)，負(fù)載電流會提升到額定電流的5倍到10倍，一段時間過后，電流會逐步恢復(fù)至正常范圍內(nèi)。因此在啟動期間對于電流的檢測，只能應(yīng)用在開路故障診斷過程中，并不能夠在過載故障診斷中實(shí)施應(yīng)用，在進(jìn)行周期性檢測的時候假如中斷引腳捕捉到上沿線進(jìn)行中斷，那么就會認(rèn)為產(chǎn)生了短路故障。BCM關(guān)閉負(fù)載同時會對電路負(fù)載短路故障進(jìn)行存儲，假如ADC端口存在三次連續(xù)采集電流都為0，同時中斷引腳上并沒有對過高電瓶進(jìn)行捕捉，那么就可以認(rèn)定其出現(xiàn)了開路故障[3]。

4 汽車模塊化控制中電氣故障診斷

導(dǎo)致模塊化控制功能喪失的原因，有幾種首先開關(guān)和電路會對其信號造成異?，F(xiàn)象，其次執(zhí)行器和一些電路異常模塊電源接地故障都會造成電氣功能喪失。針對電氣系統(tǒng)在進(jìn)行模塊化控制的時候，假如診斷設(shè)備可以將模塊通訊電源和模塊自身內(nèi)部故障進(jìn)行去除，在這種情況下就可以基于診斷設(shè)備實(shí)施模塊診斷。其次還能夠分離其中的故障，將故障分為輸出信號故障和執(zhí)行器故障，在這時候就可以降低診斷錯誤的情況發(fā)生，本文以汽車近光燈不亮為例子來進(jìn)行相應(yīng)的故障診斷。

以執(zhí)行器為例子在執(zhí)行器線路存在故障的時候，可以進(jìn)行電路檢測，其次也可以在內(nèi)部實(shí)施，故障報出，假如汽車大燈繼電器線圈存在短路現(xiàn)象，如果沒有開啟大燈，那么內(nèi)部的監(jiān)測電路將會收到由自身提供的電壓，因此可以基于當(dāng)前電壓數(shù)值來判斷故障碼，如果線路無法開啟大燈，那么內(nèi)部會監(jiān)測到相應(yīng)的電壓，同時監(jiān)測到的電壓，不屬于自身提供的實(shí)際監(jiān)測電壓，所以可以對其進(jìn)行短路判斷。通過提供故障碼來進(jìn)行數(shù)據(jù)流的處理和讀取，針對一些沒有產(chǎn)生故障碼的現(xiàn)象需要通過車身內(nèi)部控制模塊讀取來實(shí)施故障現(xiàn)象的判斷。對大燈近光信號進(jìn)行仔細(xì)觀察，在正常狀態(tài)下，未開啟大燈近光開關(guān)的時候，數(shù)值還處于未激活的狀態(tài)，在開啟大燈見光開關(guān)的時候數(shù)值會呈現(xiàn)激活狀態(tài)，這就表明輸出部分屬于手動大燈點(diǎn)亮。近光燈繼電器在工作的過程中，數(shù)值維持在激活狀態(tài)，近光燈繼電器在未工作的時候，其數(shù)值保持在未激活狀態(tài)，近光燈繼電器在沒有工作的時候表現(xiàn)為未激活狀態(tài)。因此可以通過數(shù)據(jù)流來對輸出信號故障以及輸出部分故障進(jìn)行判斷，同時在車身控制模塊車身內(nèi)部照明控制內(nèi)可以以RDS驅(qū)動直接讓BCM對激光燈產(chǎn)生控制，并將和繼電器相結(jié)合。在實(shí)際情況下近光燈會處于點(diǎn)亮狀態(tài)，假如近光燈沒有處于點(diǎn)亮狀態(tài)，那么就可以判定輸出執(zhí)行部分出現(xiàn)了故障.在對輸入信號輸出信號故障進(jìn)行判斷的時候可以基于萬用表或是測試燈，對大燈開關(guān)和其他電路進(jìn)行查找，在無法打開近光燈開關(guān)的時候，在BCM電路處使用萬用表來對其信號電壓進(jìn)行測量，更好的發(fā)現(xiàn)其中存在的故障[4]。

5 結(jié)語

綜上所述，本文針對BCM故障診斷方案進(jìn)行了設(shè)置，同時也對于繼電器智能功率芯片控制系統(tǒng)以及電機(jī)負(fù)載使用中斷的方式來對短路故障和開關(guān)閉合負(fù)載進(jìn)行檢測，更好地為BCM汽車安全提供保護(hù)。其次通過ADC端口實(shí)施電流采集通過端口對中段進(jìn)行捕捉，更好的將開路故障，短路故障以及過載故障進(jìn)行區(qū)分提升故障排查以及維護(hù)的效率和質(zhì)量最后通過對啟動時間的有效設(shè)置降低了失誤操作的發(fā)生次數(shù)，有著很強(qiáng)的實(shí)用性。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬建輝孫常青，郭坤.汽車BCM的故障診斷設(shè)計及實(shí)現(xiàn)[J].電子產(chǎn)品世界，2017，24（6）：43-45.

[2]汪春華，張玉穩(wěn)，胡繼康.基于UDS的車身控制器故障診斷系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J].汽車電器，2017（8）：41-45.

[3]陳靜，戴其華，申立男，等.基于BCM控制的汽車燈光系統(tǒng)故障診斷臺架的研制[J]. 汽車實(shí)用技術(shù)，2017（18）：23-24.

[4]楊曉云.汽車改裝疝氣大燈引起的BCM干擾問題分析[J].電子世界，2017（18）：52-52.