某平臺化的車身控制系統(tǒng)

曹浩，方政

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某平臺化的車身控制系統(tǒng)

曹浩，方政

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章主要通過某平臺車身控制器方案及原理進(jìn)行分析和探討，從電源部分、開關(guān)部分、低邊驅(qū)動外部繼電器部分、內(nèi)部繼電器驅(qū)動部分、遙控接收處理部分幾個(gè)方面進(jìn)行闡述。

車身控制器；開關(guān)電路；繼電器驅(qū)動；遙控處理

CLC NO.: U471 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)16-186-04

引言

車身控制器模塊（BCM）是設(shè)計(jì)功能強(qiáng)大的控制模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)離散的控制功能，對眾多電器進(jìn)行控制。其功能包括：外部燈光控制、內(nèi)部燈光控制、雨刮洗滌系統(tǒng)控制、鎖系統(tǒng)控制，防盜報(bào)警控制、電動車窗控制、后除霜控制、油箱蓋控制以及其他輔助控制功能。其輸入輸出包括：低有效開關(guān)輸入、高有效開關(guān)輸入、CAN線、LIN線、低邊驅(qū)動外部繼電器、外部直接驅(qū)動燈光、內(nèi)部繼電器驅(qū)動。本文對基于以上功能以及輸入輸出需求的一種平臺化的車身控制器方案及原理進(jìn)行闡述。

1 電源部分

（1）電源輸入：外部和內(nèi)部燈光供電輸入為BCM單板供電。

（2）反接保護(hù)必需的二級管、通過EMC的電源脈沖序列的點(diǎn)解電容470uF。

保護(hù)后級芯片的TVS管或者壓敏電阻，這個(gè)主要用來鉗位電路的沖擊電壓在限制范圍之內(nèi)，設(shè)計(jì)建議為TVS管前面要有限流電阻。

圖1 系統(tǒng)原理框圖

為了保證電源采樣準(zhǔn)確，采樣電阻必須要在二級管前面。

圖2 電源部分電路圖

（3）開關(guān)狀態(tài)電源分三類電源：

1）進(jìn)入低功耗就關(guān)閉的電源ActiveV1+

2）當(dāng)單片機(jī)復(fù)位時(shí)本電源就打開ActiveV2+，這種電源一直是常打開狀態(tài)，主要用于跳變信號和PWM輸入信號，而且還要喚醒BCM的輸入信號。

3）進(jìn)入睡眠后，本電源開關(guān)周期性打開ActiveV3+；當(dāng)系統(tǒng)正常工作時(shí)本電源打開。這個(gè)主要用于電平捕獲喚醒開關(guān)信號的狀態(tài)電源。

電源分三部分主要是保證靜態(tài)功耗使用的。

4）電源5V采用集成了CAN、LIN驅(qū)動芯片的LDOUJA1078A實(shí)現(xiàn)。驅(qū)動5V能力為150mA。5V上拉三級管電路為增加5V驅(qū)動能力。

圖3 開關(guān)狀態(tài)電源電路圖

2 開關(guān)部分

（1）開關(guān)部分分為高有效開關(guān)與低有效開關(guān)，以及PWM輸入信號

（2）低有效開關(guān)：

1）保證開關(guān)工作時(shí)濕電流大于5mA,所以電路采用2K的上拉電阻

2）保證開關(guān)對后級電路的電流、電壓限制采用兩個(gè)100K電阻分壓

3）對那些有可能涉及到電機(jī)的感性負(fù)載的開關(guān)采用二級管隔離，隔離的原因是感性負(fù)載在啟停時(shí)有比較大的反向電動勢

（3）高有效開關(guān)開關(guān)說明

1）保證開關(guān)是電流大于5mA,所有電路采用1.8K下拉電阻

2）兩個(gè)電容串聯(lián)到地，保證電源波動不會導(dǎo)致電容損壞，兩個(gè)電容串聯(lián)降低短路風(fēng)險(xiǎn)

3）考慮單片機(jī)I/O口資源，電路并非直接接入單片機(jī)，而是經(jīng)特殊的開關(guān)直接接入單片機(jī)，大部分開關(guān)通過CD4051多路開關(guān)芯片接入單片機(jī)。

圖4 開關(guān)電路圖

3 低邊驅(qū)動外部繼電器部分

1）采用TLE7240八路帶LIPHOME功能的低邊驅(qū)動芯片，每路正常工作電流達(dá)210mA。最大驅(qū)動電流為910mA，并且每路獨(dú)立的帶短路硬件保護(hù)功能。

2）當(dāng)芯片LIMP引腳為高的情況，芯片TLE7240不再受SPI接口驅(qū)動，而變成有IN1-IN4獨(dú)立驅(qū)動

3）系統(tǒng)在單片機(jī)不能正常工作的情況下，車輛的近光燈、前雨刮、后霧燈在正常工作狀態(tài)。

圖5 TLE7240電路圖

圖6 八路帶LIPHOME功能的低邊驅(qū)動芯片

4 外部直接驅(qū)動的燈光部分

1）直接驅(qū)動的燈光部分， BCM采用是BTS50**系列芯片，根據(jù)功率不同選擇不同的芯片，封裝一樣。驅(qū)動的燈光包括位置燈，轉(zhuǎn)向燈、日行燈、制動燈、危險(xiǎn)警告燈、后霧燈等。

2）BTS50**系列芯片具備硬件短路保護(hù)功能，外部電流檢測功能，也就是常說的診斷功能。

3）剎車燈部分當(dāng)單片機(jī)工作不正常的情況下，剎車燈開關(guān)也可以通過BTS50**芯片來完成直接驅(qū)動，保證行車安全。

圖7 外部直驅(qū)電路圖

5 內(nèi)部繼電器驅(qū)動部分

1）驅(qū)動繼電器采用MC1413來驅(qū)動，優(yōu)點(diǎn)價(jià)格便宜，可以同時(shí)驅(qū)動6路繼電器線包。

2）所選擇的內(nèi)部PCB繼電器線包電流在60mA左右，MC1413驅(qū)動能力在180mA左右，符合設(shè)計(jì)要求。

3）考慮到線包對MC1413的電源沖擊，將公共端加上TVS管來鉗住電壓在22V左右。

4）后雨刮控制直接用三級管驅(qū)動，所以在設(shè)計(jì)驅(qū)動線包時(shí)增加鉗位二級管，鉗住12V系統(tǒng)在線包上的反向電動勢不會超過電源兩倍。

圖8 內(nèi)部繼電器電路圖

6 遙控接收處理部分

（1）用的是ATA5724接收芯片，ASK解調(diào)芯片，接受靈敏度-112DBM.

（2）電路說明

1）天線前級阻抗匹配，讓天線反射最小；

2）射頻信號433.92MHz功率放大部分，在遙控距離不能滿足時(shí)才會焊接這部分電路；

3）天線阻抗匹配輸入；

4）接收芯片，RFDATA是單片機(jī)捕獲數(shù)據(jù)口，POLING OFF/ON是低功耗控制口。

圖8 遙控接收電路圖

（3）同頻干擾說明

汽車遙控接收的靈敏度在315MHz時(shí)可以達(dá)到-112dBm（鍵控調(diào)制為格雷碼50%占空比方波）0.1%的誤碼率。輸入匹配的50Ω信號源。在433.92MHz時(shí)-111dBm的靈敏度一般是可以實(shí)現(xiàn)的。國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)和歐標(biāo)類似主要是433.92MHZ

遙控接收采用10.7兆赫中頻濾波器提供了較好的頻道選擇性和抗干擾性。10.7兆赫中頻濾波器也只能濾除10.7MHZ中頻，使得電源雜散對射頻噪聲對遙控接收靈敏度影響。但是同頻干擾就不可避免，同樣的頻率,干擾產(chǎn)生原因分析如下圖所示：

圖9 調(diào)制后發(fā)送波形

圖形說明：

1）圖1為遙控鑰匙發(fā)生數(shù)據(jù)空中發(fā)送波形

2）圖2為干擾遙控器空中傳輸?shù)牟ㄐ?/p>

3）圖3位兩個(gè)波形在空中傳輸出現(xiàn)的疊加導(dǎo)致信號失真

圖10 發(fā)送數(shù)據(jù)解調(diào)過數(shù)據(jù)圖

波形說明：

1）正常數(shù)據(jù)，通過解碼后波形

2）同頻干擾數(shù)據(jù)，通過解碼后波形

3）兩個(gè)波形通過傳輸疊加，后解碼波形出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，導(dǎo)致遙控失效。

（4）控接收測試說明

1）遙控接收板上有靈敏度測試點(diǎn)，通過頂針頂住輸出給測試板卡模塊。

2）信號發(fā)送器將5KHZ的方波信號調(diào)制成433.92MHZ的信號通過屏蔽線連接到接收板的天線輸入口。

圖11 控接收測試

7 總結(jié)

BCM的研究和應(yīng)用是為了實(shí)現(xiàn)對離散控制器及相關(guān)電器的控制，并集成CAN總線和LIN等車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，本文就某平臺車身控制器原理進(jìn)行分析及闡述，為平臺化的車身控制器設(shè)計(jì)方案提供一個(gè)參考。

[1] 朱玉龍.電子硬件設(shè)計(jì).[M]2011.

[2] 孫仁云.汽車電器與電子技術(shù).[M]2010.

[3] 李海方.汽車BCM應(yīng)用電路設(shè)計(jì).[J]汽車電氣.2009,12期.

A Body Control System Platform

Cao Hao, Fang Zheng
( Anhui jianghuai automobile group co., LTD., Anhui Hefei 230601 )

This paper mainly analyzes and discusses a design of body control module, it contains power supply, switching circuit, low side drive of outside rely, inside rely, distant control.

BCM; switching circuit; drive of rely; distant control

U471

A

1671-7988 (2017)16-186-04

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2017.16.065

曹浩（1989-）男，大學(xué)本科，助理工程師。就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，從事系統(tǒng)集成，車身控制器，蓄電池及電器盒相關(guān)設(shè)計(jì)工作。