某平臺(tái)化的車身控制系統(tǒng)

曹浩，方政

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某平臺(tái)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(tái)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(dòng)外部繼電器部分、內(nèi)部繼電器驅(qū)動(dòng)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(dòng)；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(dòng)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(dòng)外部繼電器、外部直接驅(qū)動(dòng)燈光、內(nèi)部繼電器驅(qū)動(dòng)。本文對基于以上功能以及輸入輸出需求的一種平臺(tái)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(dòng)芯片的LDOUJA1078A實(shí)現(xiàn)。驅(qū)動(dòng)5V能力為150mA。5V上拉三級管電路為增加5V驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(dòng)不會(huì)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(dòng)外部繼電器部分

1）采用TLE7240八路帶LIPHOME功能的低邊驅(qū)動(dòng)芯片，每路正常工作電流達(dá)210mA。最大驅(qū)動(dòng)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(dòng)，而變成有IN1-IN4獨(dú)立驅(qū)動(dòng)

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(dòng)芯片

4 外部直接驅(qū)動(dòng)的燈光部分

1）直接驅(qū)動(dòng)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(dòng)的燈光包括位置燈，轉(zhuǎn)向燈、日行燈、制動(dòng)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(dòng)，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(dòng)部分

1）驅(qū)動(dòng)繼電器采用MC1413來驅(qū)動(dòng)，優(yōu)點(diǎn)價(jià)格便宜，可以同時(shí)驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(dòng)，所以在設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)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(dòng)勢不會(huì)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??；

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(huì)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(tái)車身控制器原理進(jìn)行分析及闡述，為平臺(tái)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。