車身控制器接口電路匹配案例分析

李 越

（安徽江淮汽車集團股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

引言

車身控制器（Body Control Module，簡稱BCM）作為整車電氣系統(tǒng)核心零部件，幾乎整車所有的電氣功能都與BCM息息相關(guān)，部分模塊通過網(wǎng)絡(luò)信號與BCM交互，如TBOX模塊，通過CAN信號下達給BCM指令，以實現(xiàn)遠程解鎖、閉鎖、尋車等功能。部分模塊直接通過硬線與BCM實現(xiàn)交互，如氣囊模塊的碰撞信號、左前門開關(guān)的狀態(tài)信號等，對于與BCM通過硬線交互的信號，尤其此信號除BCM采集外還被其他模塊采集的，接口電路匹配是設(shè)計過程中必須確認校核的重要一項[1]。本文重點分析車型開發(fā)過程中常見的接口電路匹配，以及通過故障案例來說明如何避免接口電路匹配故障。

1 典型接口電路匹配

整車開發(fā)過程中，常見的與BCM相關(guān)的接口電路主要包括碰撞信號匹配、左前門開關(guān)信號匹配、制動信號匹配等。

1.1 碰撞信號接口電路匹配

目前基本所有氣囊模塊（ACU）都同時支持CAN網(wǎng)絡(luò)和硬線碰撞信號，考慮到碰撞解鎖功能的重要性，一般BCM同時接收CAN網(wǎng)絡(luò)和硬線信號，保證信號采樣可靠性。同時發(fā)動機控制模塊（ECM）也接收碰撞信號，以在車輛碰撞時進行斷油。因此碰撞信號匹配涉及ACU、BCM以及ECM三個模塊。

考慮到碰撞信號可靠性，一般要求硬線碰撞信號為周期240 ms的PWM信號，未發(fā)生碰撞（正常模式）時：T2=200 ms±10%高電平，T1=40 ms±10%低電平。發(fā)生碰撞輸出反向PWM信號：T2=200 ms±10%低電平，T1=40 ms±10%高電平，總共20個周期，之后恢復(fù)正常模式脈沖。

圖1 碰撞輸出信號

圖2為某氣囊模塊的碰撞信號輸出電路，是一個集電極開路門[2]，內(nèi)部并無上拉，它本身是不會產(chǎn)生電平變化的，需要外部模塊BCM/ECM內(nèi)部提供上拉，典型的電路如下：

圖2 氣囊碰撞信號觸發(fā)電路

圖3 BCM/ECM碰撞信號采樣參考電路

1.2 制動信號接口電路匹配

此接口電路設(shè)計過程中重點需要關(guān)注的是BCM和ECU的上拉電源必須保持一致，同時為12 V或者5 V，或者BCM和ECU其中之一可以不做上拉，防止信號誤判。

圖4 制動信號接口電路

由于制動開關(guān)信號BCM和ESC模塊均需采集，BCM用于制動燈控制，ESC模塊用于制動邏輯判斷，且制動開關(guān)信號一般接整車電源為高有效信號，這就要求BCM和ESC的接口采樣電路無須上拉電源，直接通過下拉電阻接地即可[3]。

2 典型案例分析

2.1 案例描述

某款SUV車型標配PEPS，配置PEPS車型的電源模式由PEPS模塊管理，但此平臺 PEPS模塊在車輛啟動過程中IG2會保持在高電平，導(dǎo)致整車上大功率用電器，諸如鼓風(fēng)機、前后雨刮等在車輛啟動過程中無法停止工作，對車輛啟動性能造成一定風(fēng)險。

因此，整車電氣原理設(shè)計中將鼓風(fēng)機繼電器電源由IG2更改為ACC（PEPS車型在啟動過程中ACC電源會斷開），導(dǎo)致BCM IG2端口下拉電阻值變化，因而IG2端口電壓值發(fā)生變化，導(dǎo)致IG2端口電壓信號跳變值超過了BCM設(shè)定的閾值，從而造成BCM IG2端口不休眠。

2.2 原因分析

BCM IG2端口休眠喚醒策略：BCM IG2端口為AD口，每個采樣周期對B處的電壓進行采集，同時與前一采樣周期采得的電壓值進行比較，如果差值大于0.3 V（對應(yīng)A處電壓為1 V左右），則認為IG2信號輸入有效，如果差值小于0.3 V，則認為IG2口輸入無效，原理圖如下：

圖5 整車原理示意圖

由于前后噴水開關(guān)輸入BCM內(nèi)部有上拉電源，在整車點火開關(guān)為OFF狀態(tài)下，前后噴水開關(guān)斷開情況下，此電源信號會通過噴水電機串入BCM IG2信號，再通過BCM內(nèi)部下拉電阻形成回路，導(dǎo)致BCM IG2端口A處仍然有電壓值。

當(dāng)鼓風(fēng)機電源為IG2時，BCM IG2端口下拉電阻阻值相當(dāng)于鼓風(fēng)機繼電器線圈電阻與0.7 K電阻并聯(lián)，并聯(lián)后電阻變小，因此A處分壓值變小，實車測試此時A處電壓變化值為0.75 V，而BCM判斷IG2喚醒條件為A處電壓變化值大于1 V左右，因此BCM會進入休眠狀態(tài)。

圖6 鼓風(fēng)機電源為IG2時測的A處電壓值

當(dāng)鼓風(fēng)機電源由IG2更改為ACC時，BCM IG2端口下拉電阻阻值為0.7 K，下拉電阻值變大，因此A處的分壓值會變大，實車測試A處電壓值為1.5 V>1.0 V，超過了IG2端口的喚醒閾值，因此BCM休眠后立即又被喚醒。

圖7 鼓風(fēng)機電源更改為ACC時測的A處電壓值

2.3 整改措施

由于整車配置變化，IG2電源下面的用電器模塊也是隨時變化的，為了保證不同配置下IG2端口都能進入休眠狀態(tài)，更改BCM IG2端口喚醒閾值，由0.3 V左右更改為1 V。

3 總結(jié)

本文對整車開發(fā)過程中常見的與車身控制器相關(guān)的接口電路匹配進行了分析和介紹，同時通過案例分析說明接口電路匹配的重要性，在整車開發(fā)初期對車身控制器開發(fā)過程中如何匹配接口電路有一定指導(dǎo)意義。同時在P0樣車至量產(chǎn)前的方案變動階段，對整車電氣系統(tǒng)的每一處改動，除從方案設(shè)計上對接口電路進行確認外，還必須進行充分的測試驗證，對整車電氣功能、靜態(tài)電流、網(wǎng)絡(luò)休眠喚醒進行驗證，以完全規(guī)避問題，充分保證整車電氣功能的準確性。