汽車智能電器盒的系統(tǒng)設(shè)計

1、.汽車智能電器盒的系統(tǒng)設(shè)計 2010-04-06 14:27:35 作者:撰文/河南天海電器有限公司 李海方 張獻(xiàn)軍 來源: 文字大小:大中小 汽車車身控制模塊(Body Control Module，簡稱BCM)，它是采集汽車上眾多的操作開關(guān)，通過智能邏輯處理來控制驅(qū)動中央門鎖、電動車窗、電動后視鏡、前后刮水器、前后噴水、汽車燈光、除霜報警等執(zhí)行對象的控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)可通過車身控制網(wǎng)絡(luò)與汽車其它電控單元以及汽車外部的故障診斷監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息交換。它通常由印刷電路板、MCU、電子元器件和殼體組裝成一個總成，并通過標(biāo)準(zhǔn)插接件與線束相連以便對車身電器進(jìn)行邏輯控制和驅(qū)動。隨著人們對汽車智能性、舒

2、適性的不斷追求，汽車BCM的應(yīng)用空間將越來越廣泛。 中央電器盒是汽車上的傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)配置，它把車身上需要控制的繼電器、熔斷器及電路監(jiān)測元件,通過印刷電路板和殼體組裝成一個總成，這個總成通過標(biāo)準(zhǔn)插接件與線束相連以便于對全車電器進(jìn)行集中控制，達(dá)到簡化線路，方便檢修和排除故障的目的。同時中央電器盒還是一個電源分配系統(tǒng)，它把汽車蓄電池過來的電源通過熔斷器分配給各個執(zhí)行對象，通過熔斷器的過載可熔斷性來保護(hù)每個回路的工作安全。 汽車BCM與中央電器盒是兩個獨立的總成，兩者通過線束相連接。汽車BCM檢測汽車輸入開關(guān)，經(jīng)邏輯處理后控制中央電器盒上的繼電器通斷，同時電器盒上的電路監(jiān)測元件把檢測到的信號反饋給汽車BC

3、M，兩者形成一個完整的閉環(huán)控制。目前，從整車成本及便于裝車維護(hù)的角度考慮，把汽車BCM與中央電器盒集成到一起形成一個智能電器盒的方案越來越受到主機(jī)廠的青睞。這樣可省掉兩者間的連接線束、對應(yīng)插接件且減少了殼體數(shù)量，降低了整車成本；節(jié)省了汽車安裝空間，提高了主機(jī)廠裝車效率；減少了汽車零部件總成，方便了主機(jī)廠的管理和產(chǎn)品維護(hù)。 中央電器盒組成及原理 與汽車BCM集成的大多是印刷線路板中央電器盒。電路板可采用單塊板，也可將兩塊電路板疊加(兩塊板之間利用焊接導(dǎo)電柱實現(xiàn)線路連通)，每塊板可單面布線，也可雙面布線，甚至可多層布線以滿足復(fù)雜電路需要。 中央電器盒的配電部分是把汽車蓄電池電經(jīng)過各個熔斷器連接到電

4、器盒插接件上，并通過汽車線束直接分配到相應(yīng)汽車用電器上為其提供電源。這部分用電器包括收音機(jī)、組合儀表、安全氣囊、CD機(jī)、天窗、點煙器、電動座椅、倒車鏡等。中央電器盒的執(zhí)行部分是把汽車蓄電池電經(jīng)過各個熔斷器分配到繼電器常開觸點上，常開觸點另一端連接到電器盒插接件上，通過汽車線束與用電器相連。繼電器線包一端通過熔斷器與汽車蓄電池電相連，線包另一端則連接到電器盒插接件上，通過汽車線束與控制模塊相連，控制信號有效時繼電器閉合用電器工作。中央電器盒上的電子元件根據(jù)不同的功能實現(xiàn)有所不同，但通常會是一些正向?qū)ǘO管、檢測電阻等。 汽車BCM組成及原理 汽車BCM的電源部分包括12VDC和5VDC兩種電源

5、。12V電源由汽車上的電源供給，它給PCB繼電器、繼電器驅(qū)動芯片、高低端開關(guān)等智能功率器件供電。12V電源經(jīng)過電壓轉(zhuǎn)換芯片生成5V電源，它給MCU、芯片及信號處理電路供電。 汽車上的開關(guān)信號線數(shù)量繁多，這對于MCU來說，IO口的資源顯的尤為寶貴，一定情況下必須對IO口進(jìn)行擴(kuò)展才能滿足實際的需要，開關(guān)信號通過插接件由汽車線束來提供。MCU采用飛思卡爾、英飛凌等半導(dǎo)體廠商的單片機(jī)進(jìn)行軟件開發(fā)來實現(xiàn)BCM的控制邏輯時序，軟件開發(fā)也是BCM產(chǎn)品開發(fā)中最為關(guān)鍵的組成部分。 智能功率器件包括高端開關(guān)和低端開關(guān)，這些功率器件有著極低的電流消耗，同時具有過載、短路、過熱、過電壓保護(hù)能力，并且具有電流檢測能力，

6、可根據(jù)電流的大小來判斷負(fù)載的運(yùn)行狀況。器件的輸出接到BCM插接件上通過汽車線束直接驅(qū)動負(fù)載對象。 采用繼電器專用驅(qū)動芯片，比如NCV1413，ULQ2003等。繼電器可放在BCM電路板上，繼電器觸點輸出到插接件上通過汽車線束來控制負(fù)載對象；繼電器也可放在BCM之外的中央電器盒上，繼電器驅(qū)動芯片的輸出接到插接件上通過汽車線束來控制繼電器線包。 RKE部分是無線電接收部分和解碼部分，接收來自遙控器發(fā)出的射頻信號，經(jīng)解密后將獲取的命令信息發(fā)送給執(zhí)行器，進(jìn)而獲得希望得到的開鎖、閉鎖或后備箱解鎖等動作。遙控器發(fā)射頻率通常為315MHz和433.92MHz兩種，為保證較長的有效遙控距離，接收部分需要較高的

7、靈敏度、較寬的接收帶寬、接近發(fā)射頻率的接收諧振頻率、接近于1的接收駐波比、與接收LC網(wǎng)絡(luò)配合良好的天線等。為保證射頻通信方式的安全，所有經(jīng)由遙控器發(fā)送的信息均被某種加密方式進(jìn)行加密，這就需要對接收到的射頻信號進(jìn)行軟件解密。 智能電器盒系統(tǒng)設(shè)計 汽車BCM與中央電器盒的電路板可采用平行結(jié)構(gòu)或垂直結(jié)構(gòu)通過排針焊裝到一起，電路板集成后共用一套殼體；兩部分也可獨立擁有自己的殼體，采用嵌入式結(jié)構(gòu)一部分嵌入另一部分之中，兩部分通過插針對插到一起，并通過鎖緊卡扣把兩部分殼體固定在一起。汽車BCM與中央電器盒都有自己獨立的插接件，BCM插接件通過汽車線束一部分采集汽車上的開關(guān)電平信號，另一部分是BCM通過智能

8、功率器件或PCB繼電器直接驅(qū)動控制對象。中央電器盒插接件通過汽車線束一部分把BAT、ACC、ON、ST電平分配到相應(yīng)用電器上，另一部分是把電器盒上的繼電器輸出端與執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連接。BCM與中央電器盒兩者之間通過插針相連接，連接信號包括BCM的輸出控制信號，該控制信號直接控制電器盒上的繼電器線包；電器盒上的反饋檢測信號通過插針提供給BCM的MCU來進(jìn)行判斷處理；另外電器盒上的配電信號也通過插針直接配送到BCM。BCM是小電流控制信號，電器盒是大電流執(zhí)行信號，兩者間的連接是典型的弱電控制強(qiáng)電。 在系統(tǒng)集成中要充分考慮電器盒上大電流線及繼電器觸點吸合對BCM造成的電磁干擾。BCM上的MCU、RKE接收、晶振等高頻器件要做地線屏蔽處理，如果成本允許我們可以加一屏蔽外殼或?qū)⑼鈿び缅a箔封上；在各器件的電源管腳放置足夠與適當(dāng)?shù)娜ヱ詈想娙菀跃徍碗娫磳雍偷貙由系脑肼?，在?zhí)行機(jī)構(gòu)端或繼電器觸點端增加電感和充放電電容以消除大電流啟動和停止對電路造成的干擾；輸入信號線盡可能短即靠近MCU，輸出信號線周圍做屏蔽處理并減少直線網(wǎng)絡(luò)的布線，不要有太長的平行線如無法避免，其間保持足夠的距離或者添加地線隔離；PCB的地線布成樹枝狀，減少回路面積減少干擾，用“磁珠”或0歐電阻把模、數(shù)地分開并連接，也可直接在BCM與電器盒之間增加一絕緣屏蔽層。 智能