浅谈集中式车身控制器设计

王伟刚

（北汽集团 北京汽车国际发展有限公司产品工程中心，北京 100021）

近几年，全球汽车电子产品呈快速增长的态势，汽车电器产品的种类也迅速增多，汽车正朝着舒适化、智能化、自动化和人性化方向发展。从世界第1辆汽车诞生到现在，已经经历了100多年的发展，其中汽车电子设备行业的发展远远超过了整车的发展速度，许多整车用电设备由原来单纯的手动操作控制“进化”到了自动控制，车身控制器（Body Control Module，简称BCM）由此应运而生。通过对开关信号、传感器信号以及LIN、CAN网络信号的采集、输入，达到对灯具、电动门窗、空调、雨刮、喇叭等系统的控制。

集中式车身控制器是车身控制器的一种，还有分散式车身控制器、分布式车身控制器等。本文主要介绍集中式车身控制器的设计。

1 集中式车身控制器的特点

1.1 优点

1）车身控制功能的舒适性、安全性及人性化得到很大程度加强，便于整车电器的故障诊断。

2）控制器的内部资源得到充分利用，可以降低成本。3）平台化程度较高。

1.2 缺点

1）由于车型的配置较多，主要体现在电器件上，可能存在冗余开发，造成一定浪费。

2）开发难度较大，主要表现在MCU开发、软件开发和系统的可靠性上，且供应商外资企业较多，国内企业处于劣势地位。

2 集中式车身控制器工作原理

车身控制器是整车中所有电控系统的子系统，由微型电子芯片组成，通过外部I/O及总线接口接收车内的传感器信号、开关信号和LIN总线、CAN总线等网络数据信号，通过内部驱动电路完成负载驱动输出，实现车身控制功能的部件。图1为集中式车身控制器原理框图。

3 车身控制器控制功能及要求

根据车型定义和配置不同，车身控制器控制的功能多少也有较大差异，本文重点描述车身控制器在设计过程中对通用化功能的控制和要求，比如灯光控制、雨刮控制、玻璃升降控制、车门解/闭锁控制等功能。

3.1 灯光控制功能及要求

根据整车配置，确定需要实现的灯光功能，常见的有位置灯、前照灯（近光灯、远光灯）、前雾灯、后雾灯、倒车灯、制动灯、牌照灯、转向灯、日行灯、室内灯等。

3.1.1 前照灯控制

3.1.1.1 手动控制模式

1）插入钥匙，点火开关处于OFF挡：①接通小灯开关时，前后位置灯点亮，室内背景灯点亮，牌照灯点亮，超车灯也可以工作；②拔出钥匙且打开驾驶员门，如果无任何信号输入的情况下，在一定时间内（建议3 min）自动关闭小灯输出。

2）插入钥匙，点火开关处于ON挡：①接通小灯开关时，前后位置灯点亮，室内背光灯点亮；②接通近光灯开关时，近光灯点亮，切换至远光开关时，远光灯点亮；③超车灯可以工作。

3.1.1.2 自动控制模式

插入钥匙，点火开关处于ON挡：灯光开关处于AUTO模式下，BCM根据光线传感器信号的输入，自动控制位置灯、牌照灯、背光灯、近光灯/远光灯（驱动近光灯/远光灯继电器）的点亮。

图1 集中式车身控制器原理框图

做出上述模式的功能框图和信号列表。

3.1.2 日行灯控制

当发动机起动时，日行灯自动点亮；当BCM检测到前照灯或前雾灯接通信号，控制日行灯继电器断开，自动熄灭。

做出功能框图和信号列表。

3.1.3 雾灯控制

插入钥匙，点火开关处于ON挡：只有当小灯接通时，前雾灯才能工作；小灯接通时，同时前雾灯、近光灯、远光灯中至少有一个接通，后雾灯才能工作。

做出功能框图和信号列表。

3.1.4 “伴我回家”功能控制

1）同时满足以下条件时，小灯和近光灯点亮：钥匙拔出2 min内拨动灯光开关从“OFF→小灯开关→近光灯开关→小灯开关→OFF”，激活“伴我回家”功能。

2）小灯和近光灯延迟熄灭：点亮前有任意车门没关闭，小灯和近光灯延迟180 s熄灭；点亮前车门都关闭，延迟60 s熄灭；在小灯和近光灯点亮期间，如果车门状态发生变化，则延迟时间转为相应的长度（门关：60 s；门开：180 s）。门状态改变一次，相应的时间就变化一次，但门状态的变化次数最多不超过10次。

3）符合以下任一条件，则“伴我回家”功能不再保持：点火开关处于ON挡；小灯开关接通。

做出功能框图和信号列表。

要求：灯具工程师需提供灯具工作原理图、灯光负载的特性参数和曲线图，保证车身控制器灯光短路和开路保护电路设计。

3.2 雨刮系统功能控制及要求

雨刮依据车型不同，分为前雨刮和后雨刮，本文以前雨刮为例，描述雨刮系统的功能控制。前雨刮控制有2种：自动控制和手动控制。2种控制功能，点火开关处于ON挡时才能实现。

1）前雨刮自动控制：①每次切换到自动挡，雨刮低速运行一次；②当车身控制器采集接收到雨量传感器（RLS）通过LIN总线发送的刮一次或以低速驱动雨刮请求的信号时，车身控制器将驱动雨刮电机执行相应的请求；③当车身控制器接收到RLS通过LIN总线发送的以高速驱动雨刮请求的信号时，车身控制器将驱动雨刮电机执行相应的请求；④当车身控制器接收到RLS通过LIN总线发送的停止请求信号时，若雨刮当前是低速运行，车身控制器将驱动雨刮停止；若雨刮当前是高速运行，车身控制器将以低速驱动雨刮电机运行一次停止。

做出功能框图和信号列表。

2）前雨刮手动控制：①车身控制器接收到雨刮低速开关信号请求，驱动前雨刮实现低速运行；②车身控制器接收到雨刮高速开关信号请求，驱动前雨刮实现高速运行；③车身控制器接收到前雨刮MIST开关信号请求，前雨刮实现一次低速运行；④车身控制器接收到前雨刮INT开关信号请求，前雨刮完成一次低速刮水动作，间歇一定时间后（间歇时间可调：1挡20±0.2 s；2挡13±0.2 s；3挡8±0.1 s；4挡4±0.1 s），再执行下一次低速刮水动作。

做出功能框图和信号列表。

要求：①车身控制器接收前雨刮复位信号请求，实现对前雨刮的逻辑控制；②在湿刮情况下，前雨刮电机复位信号长度应＞80 ms；③前雨刮电机EMC最低满足国标要求。

3.3 玻璃升降功能控制及要求

3.3.1 电动车窗升降

如下功能的实现，要求点火开关均处于ON挡。

1）驾驶员侧车窗主开关控制4门车窗升降。当驾驶员侧车窗主开关某一开关手动上升挡时，信号传输给车身控制器，驱动对应的车窗电机使玻璃上升；当驾驶员侧车窗主开关某一开关手动下降挡时，信号传输给车身控制器，驱动对应的车窗电机使玻璃下降；当驾驶员侧车窗主开关某一开关自动下降挡时，信号传输给车身控制器，驱动对应的车窗电机使玻璃自动下降到底，或一直降到车身控制器接收到该开关重新上升或下降挡位信号时停止，改为手动上升或下降。

2）同一车窗电机，如果同时出现上升控制信号和下降控制信号，车窗电机停止动作。

3）当点火开关处于OFF或ACC挡位时，所有车窗开关信号在60 s内有效，如果在60 s内检测到门开信号，则此60 s内有效信号不再有效。

4）4个玻璃升降器输出端具有电流保护和连续输出超时保护功能。

做出功能框图和信号列表。单个车窗升降开关不在此做赘述。

3.3.2 遥控开/闭窗

1）当点火开关处于OFF挡时，钥匙不在车内，且4门车窗处于打开状态，按住遥控器的闭锁键＞2 s后，各车窗电机同时驱动车窗玻璃上升至车窗顶部后停止；在上升过程中，当松开闭锁键，各车窗玻璃停止上升。上升顺序可为左前、右前、左后、右后或右前、右后、左前、左后，各窗上升间隔时间为200 ms。

2）当点火开关处于OFF挡时，钥匙不在车内，且4门车窗处于关闭状态，长按遥控器解锁键＞3 s后，车窗控制器控制4门车窗依次下降，顺序可为左前、右前、左后、右后或右前、右后、左前、左后，各窗上升间隔时间为200 ms。

做出功能框图和信号列表。

要求：①提供玻璃升降电机的特性图、启动电流、工作电流、堵转电流等参数；②电机壳体需搭铁，释放反向电动势；③玻璃升降电机自身应具备过热保护；④玻璃升降电机EMC最低要满足国标要求。

3.4 车门解、闭锁功能控制及要求

车门锁解、闭锁功能分为如下几种情况。

3.4.1 车门解锁

1）中控解锁：点火开关处于OFF/ACC/ON挡时，此功能均能实现。所有车门处于闭锁状态，按下中控锁解锁开关，车身控制器输出200 ms（可标定）的电平驱动门锁电机，执行解锁功能。

2）碰撞解锁：点火开关处于ON挡时，此功能可实现。当车身控制器检测到碰撞信号或不真实的碰撞信号，将启动3 s延时：3 s延时时间到，车身控制器连续5次以400 ms（可标定）的时间间隔，输出300 ms（可标定）电平驱动门锁电机，执行解锁命令。

3）遥控解锁：点火开关处于OFF挡时且所有车门处于闭锁状态。按下遥控器解锁键，车身控制器驱动门锁电机执行解锁命令。解锁成功后，车身控制器驱动危险报警灯闪烁（次数可设定），顶灯点亮。

做出上述几种模式的功能框图和信号列表。

3.4.2 车门闭锁

1）中控闭锁：点火开关处于OFF/ACC/ON挡时，此功能均能实现。所有车门处于解锁状态，按下中控锁闭锁开关，车身控制器输出200 ms（可标定）的电平驱动门锁电机，执行闭锁功能。

2）车速自动闭锁：点火开关处于ON挡时，此功能可实现。当车速达到设定值时，车身控制器接收到车速信号，执行闭锁命令。

3）遥控闭锁：①点火开关处于OFF挡时，且所有车门处于关闭和解锁状态；②按下遥控器闭锁键，车身控制器驱动门锁电机执行闭锁命令。闭锁成功后，车身控制器驱动危险报警灯闪烁（次数可设定），顶灯熄灭。

做出上述几种模式的功能框图和信号列表。

要求：①提供所有门锁及油箱盖锁的电机特性图和锁状态信号；②门锁电机具有热保护功能；③门锁电机EMC最低要满足国标要求。

4 车身控制器的布置要求

车身控制器的布置应充分考虑射频接收、电源分配及线束走向等要求，如：①车身控制器天线应垂直于地平面，RF天线与线束保持50 mm以上间隙；②车身控制器布置远离湿区；③车身控制器高度应保证距离地平面＞700 mm；④车身控制器距离地板＞200 mm。

5 结束语

随着汽车智能化和总线技术的发展，更多的传感器和执行器应用在汽车上，满足人们对汽车舒适性、智能化、安全性的要求，车身控制器对信号输入和输出能力的要求越来越高，平台化、高效率、智能化成为车身控制器未来发展的方向。