汽车BCM的故障诊断设计及实现探析

周伟江

摘 要：为了更好的对汽车电气系统成本进行降低和节省，本文针对BCM负载控制系统设计了相应的电流反馈装置，其中包括电路过载，短路故障，开路故障的诊断方法。可以及时的对一些工作电流进行监测，也可以基于负载电流的实际变化情况和驱动方案选定相应的型号，对其发生的过载故障现象和短路故障进行准确判断，保证负载启动关闭均维持在正常状态。这样不但能够实现原有的负载控制系统，同时还能再发生短路故障以及过载故障的时候进行闭合保护。

关键词：BCM;故障诊断;设计

近几年来我国汽车的销售和产量已经远远超过了国外发达国家高居世界第1位，汽车属于大型，大批量生产销售的产品。一些溢价率不高的国产汽车没有对成本进行严格的要求，同时针对成本要求较为严格的低端汽车来说，进行集中式控制可以更好的对成本进行节省。对于一些中高端的具有一定功能的汽车，可以使用分布式系统来进行扩展和升级，眼下大多数汽车厂商都会对汽车配置采用不同的方案更好的实现节能和升级。

1 汽车BCM故障概述

在汽车電子系统中包含车灯，车窗电机，雨刷电机，后视镜电机以及车门锁电机等等，这些电子基于电子负载实际特征和电子功率的要求来对其诊断故障进行选择。大部分智能功率芯片和继电器能够对车灯负载和电机负载实施驱动作用，如果电子负载出现了短路现象和过载现象的时候，没有及时对其进行合适的诊断，并且也没有对短路故障和过载故障进行判断。并未对其给予及时的闭合保护，那么在保险丝熔断之前就会产生较大的热量，导致驱动电路在较高电流下实行工作，不但会对电路自身使用寿命进行降低，其次还会烧毁电路，导致电路板自然从而造成汽车自燃，引发严重安全事故和人员伤亡。如果电子负载在开路故障过程中发生，虽然不会对电路板自身造成相应的损坏，但是也不能对其指定功能进行完成，同时也会给汽车使用过程中或是驾驶带来相应的阻碍。在汽车自身开启电子负载的时候，在规定时间内会产生相当大的电流冲击，电流为标准电流的，5倍到10倍在经过一段时间使用之后，电流会恢复到正常状态。假如发生短路那么就会提升驱动电路的电流，电流应该为额定电流的15倍，较为持续性的电流短路会引发智能功率芯片的关闭保护，在这时电流会降至0，开路故障产生的时候驱动电流也为0。因此基于智能功率芯片以及继电器的特征可以对负载启动短路和开路时候所产生的电流，进行相应的设计所设计出电流反馈和电路故障短路判断方式，可以更好的对过载故障进行检测和判断。断路故障以及开路故障在过载故障，断路故障以及开路故障的情况下才会实施关电保护。当下伴随着总线技术的升级，拓扑结构的优化汽车规格的提升，将汽车电子系统中分布在多个汽车零件上的功能集成在一个电子零部件中，不但能够对成本进行降低，同时也可以利用MCU规格和特征来进行相应的扩展和升级，从而更好的对一些低配车型以及高配车型的不同需求进行满足。

2 汽车BCM故障诊断方案设计

首先需要针对电路检测进行相应的设计，MCU通过ADC端口进行相应的电压取样，其次还要针对负载工作电流实时相应的计算。以额定工作电流和实际负载工作电流为基础，检测开路故障和过载故障是否发生。同时为了更好的对检测故障时间进行缩短，需要使用中断方式来捕捉短路故障，基于ADC输入端口和比较器的输出端进行连接，同时将比较器电路的输出和MCU的中断补助口相连。假如检测的时候上升到延中段，那么就表示产生了短路故障，智能功率芯片方案中电流检测以及短路过程检测和继电器方案完全相同。通道内部驱动能力的负面影响，需要对RS进行取值，使其为欧豪值，能够为取样电压放大倍数的标准性做出保证，保证其在额定工作电流下进行[1]。从ADC端口进行电压值的输入并将其保持在ADC模块中，文章内部使用MC U的ADC精准度为10位，ADC参考电压VCC，假如负载工作电流设为l，那么ADC的结果为D，通过相应的结果计算就可以得出负载电流计算公式。在正常驱动的过程中，假如某一电路出现了负载现象，那么这时电流反馈引角会输出相应的负载工作电流，负载电流的比例为线性比例，属于小型电流源。对电阻取样之后，电压值进行采集，同时对其工作电流进行计算，如果负载工作电流为I，智能功率芯片内部电流反馈系数，取样为R，那么ADC的结果为D经过ADC结果的有效计算，也可以得出负载电流的计算公式，通过对分压产生的比较器阀值进行有效设定，将其设定值定为VCC的0.9倍。电压值在超过0.9倍的时候，就会输出较高电平，在比较器电压值低于VCC0.9倍的时候，那么比较器输出的是低电平，假如将比较器输出和MCU其中一个进行中断就会触发引脚，见图1。

在实际工作过程中，比较器输入在VCC的1/15左右，会小于阀值电压，同时比较期待进行低电平输出的时候，会使电流急速上升到工作电流的15倍以上，在这时比较器输入被前置在VCC比阈值电压相对较大，同时比较器输出高电平，这时MCU捕捉到上升沿中段，从而检测出短路故障，并对其进行关电保护[2]。

3 针对负载故障进行诊断设计

在满足负载接通条件的情况下，需要对负载进行启动，其次还要对周期定时器进行开启，针对负载工作电流实施采集。在关闭负载工作电流的时候应该停止定时器的工作，也需要对负载工作电流采集进行停止，使汽车负载从关闭状态转移到开启状态。在一定电流时间内，负载电流会提升到额定电流的5倍到10倍，一段时间过后，电流会逐步恢复至正常范围内。因此在启动期间对于电流的检测，只能应用在开路故障诊断过程中，并不能够在过载故障诊断中实施应用，在进行周期性检测的时候假如中断引脚捕捉到上沿线进行中断，那么就会认为产生了短路故障。BCM关闭负载同时会对电路负载短路故障进行存储，假如ADC端口存在三次连续采集电流都为0，同时中断引脚上并没有对过高电瓶进行捕捉，那么就可以认定其出现了开路故障[3]。

4 汽车模块化控制中电气故障诊断

导致模块化控制功能丧失的原因，有几种首先开关和电路会对其信号造成异常现象，其次执行器和一些电路异常模块电源接地故障都会造成电气功能丧失。针对电气系统在进行模块化控制的时候，假如诊断设备可以将模块通讯电源和模块自身内部故障进行去除，在这种情况下就可以基于诊断设备实施模块诊断。其次还能够分离其中的故障，将故障分为输出信号故障和执行器故障，在这时候就可以降低诊断错误的情况发生，本文以汽车近光灯不亮为例子来进行相应的故障诊断。

以执行器为例子在执行器线路存在故障的时候，可以进行电路检测，其次也可以在内部实施，故障报出，假如汽车大灯继电器线圈存在短路现象，如果没有开启大灯，那么内部的监测电路将会收到由自身提供的电压，因此可以基于当前电压数值来判断故障码，如果线路无法开启大灯，那么内部会监测到相应的电压，同时监测到的电压，不属于自身提供的实际监测电压，所以可以对其进行短路判断。通过提供故障码来进行数据流的處理和读取，针对一些没有产生故障码的现象需要通过车身内部控制模块读取来实施故障现象的判断。对大灯近光信号进行仔细观察，在正常状态下，未开启大灯近光开关的时候，数值还处于未激活的状态，在开启大灯见光开关的时候数值会呈现激活状态，这就表明输出部分属于手动大灯点亮。近光灯继电器在工作的过程中，数值维持在激活状态，近光灯继电器在未工作的时候，其数值保持在未激活状态，近光灯继电器在没有工作的时候表现为未激活状态。因此可以通过数据流来对输出信号故障以及输出部分故障进行判断，同时在车身控制模块车身内部照明控制内可以以RDS驱动直接让BCM对激光灯产生控制，并将和继电器相结合。在实际情况下近光灯会处于点亮状态，假如近光灯没有处于点亮状态，那么就可以判定输出执行部分出现了故障.在对输入信号输出信号故障进行判断的时候可以基于万用表或是测试灯，对大灯开关和其他电路进行查找，在无法打开近光灯开关的时候，在BCM电路处使用万用表来对其信号电压进行测量，更好的发现其中存在的故障[4]。

5 结语

综上所述，本文针对BCM故障诊断方案进行了设置，同时也对于继电器智能功率芯片控制系统以及电机负载使用中断的方式来对短路故障和开关闭合负载进行检测，更好地为BCM汽车安全提供保护。其次通过ADC端口实施电流采集通过端口对中段进行捕捉，更好的将开路故障，短路故障以及过载故障进行区分提升故障排查以及维护的效率和质量最后通过对启动时间的有效设置降低了失误操作的发生次数，有着很强的实用性。

参考文献：

[1]马建辉孙常青，郭坤.汽车BCM的故障诊断设计及实现[J].电子产品世界，2017，24（6）：43-45.

[2]汪春华，张玉稳，胡继康.基于UDS的车身控制器故障诊断系统设计与实现[J].汽车电器，2017（8）：41-45.

[3]陈静，戴其华，申立男，等.基于BCM控制的汽车灯光系统故障诊断台架的研制[J]. 汽车实用技术，2017（18）：23-24.

[4]杨晓云.汽车改装疝气大灯引起的BCM干扰问题分析[J].电子世界，2017（18）：52-52.

时代汽车2019年16期