汽车智能电器盒的系统设计

精品文档 1欢迎下载 汽车智能电器盒的系统设计 2010 04 06 14 27 35 作者 撰文 河南天海电器有限公司 李海方 张献军 来 源 文字大小 大 中 小 汽车车身控制模块 Body Control Module 简称 BCM 它是采集汽车上众多的操作开 关 通过智能逻辑处理来控制驱动中央门锁 电动车窗 电动后视镜 前后刮水器 前后 喷水 汽车灯光 除霜报警等执行对象的控制系统 该系统可通过车身控制网络与汽车其 它电控单元以及汽车外部的故障诊断监测系统进行数据信息交换 它通常由印刷电路板 MCU 电子元器件和壳体组装成一个总成 并通过标准插接件与线束相连以便对车身电器进 行逻辑控制和驱动 随着人们对汽车智能性 舒适性的不断追求 汽车 BCM 的应用空间将 越来越广泛 中央电器盒是汽车上的传统标准配置 它把车身上需要控制的继电器 熔断器及电路 监测元件 通过印刷电路板和壳体组装成一个总成 这个总成通过标准插接件与线束相连以 便于对全车电器进行集中控制 达到简化线路 方便检修和排除故障的目的 同时中央电 器盒还是一个电源分配系统 它把汽车蓄电池过来的电源通过熔断器分配给各个执行对象 通过熔断器的过载可熔断性来保护每个回路的工作安全 汽车 BCM 与中央电器盒是两个独立的总成 两者通过线束相连接 汽车 BCM 检测汽车 输入开关 经逻辑处理后控制中央电器盒上的继电器通断 同时电器盒上的电路监测元件 把检测到的信号反馈给汽车 BCM 两者形成一个完整的闭环控制 目前 从整车成本及便 于装车维护的角度考虑 把汽车 BCM 与中央电器盒集成到一起形成一个智能电器盒的方案 越来越受到主机厂的青睐 这样可省掉两者间的连接线束 对应插接件且减少了壳体数量 降低了整车成本 节省了汽车安装空间 提高了主机厂装车效率 减少了汽车零部件总成 方便了主机厂的管理和产品维护 中央电器盒组成及原理中央电器盒组成及原理 与汽车 BCM 集成 的大多是印刷线路板 中央电器盒 电路板 可采用单块板 也可 将两块电路板叠加 两块板之间利用焊 接导电柱实现线路连 通 每块板可单面 布线 也可双面布线 甚至可多层布线以满 足复杂电路需要 中央电器盒的配 电部分是把汽车蓄电池电经过各个熔断器连接到电器盒插接件上 并通过汽车线束直接分 精品文档 2欢迎下载 配到相应汽车用电器上为其提供电源 这部分用电器包括收音机 组合仪表 安全气囊 CD 机 天窗 点烟器 电动座椅 倒车镜等 中央电器盒的执行部分是把汽车蓄电池电经 过各个熔断器分配到继电器常开触点上 常开触点另一端连接到电器盒插接件上 通过汽 车线束与用电器相连 继电器线包一端通过熔断器与汽车蓄电池电相连 线包另一端则连 接到电器盒插接件上 通过汽车线束与控制模块相连 控制信号有效时继电器闭合用电器 工作 中央电器盒上的电子元件根据不同的功能实现有所不同 但通常会是一些正向导通 二极管 检测电阻等 汽车汽车 BCMBCM 组成及原理组成及原理 汽车 BCM 的电源部分包括 12VDC 和 5VDC 两种电源 12V 电源由汽车上的电源供给 它 给 PCB 继电器 继电器驱动芯片 高低端开关等智能功率器件供电 12V 电源经过电压转 换芯片生成 5V 电源 它给 MCU 芯片及信号处理电路供电 汽车上的开关信号线数量繁多 这对于 MCU 来说 IO 口的资源显的尤为宝贵 一定情 况下必须对 IO 口进行扩展才能满足实际的需要 开关信号通过插接件由汽车线束来提供 MCU 采用飞思卡尔 英飞凌等半导体厂商的单片机进行软件开发来实现 BCM 的控制逻辑时 序 软件开发也是 BCM 产品开发中最为关键的组成部分 智能功率器件包括高端开关和低端开关 这些功率器件有着极低的电流消耗 同时具 有过载 短路 过热 过电压保护能力 并且具有电流检测能力 可根据电流的大小来判 断负载的运行状况 器件的输出接到 BCM 插接件上通过汽车线束直接驱动负载对象 采用继电器专用 驱动芯片 比如 NCV1413 ULQ2003 等 继电器可放在 BCM 电 路板上 继电器触点 输出到插接件上通过 汽车线束来控制负载 对象 继电器也可放 在 BCM 之外的中央电 器盒上 继电器驱动 芯片的输出接到插接 件上通过汽车线束来 控制继电器线包 RKE 部分是无线 电接收部分和解码部 分 接收来自遥控器发出的射频信号 经解密后将获取的命令信息发送给执行器 进而获 得希望得到的开锁 闭锁或后备箱解锁等动作 遥控器发射频率通常为 315MHz 和 433 92MHz 两种 为保证较长的有效遥控距离 接收部分需要较高的灵敏度 较宽的接收 带宽 接近发射频率的接收谐振频率 接近于 1 的接收驻波比 与接收 LC 网络配合良好的 天线等 为保证射频通信方式的安全 所有经由遥控器发送的信息均被某种加密方式进行 精品文档 3欢迎下载 加密 这就需要对接收到的射频信号进行软件解密 智能电器盒系统设计智能电器盒系统设计 汽车 BCM 与中央电器盒的电路板可采用平行结构或垂直结构通过排针焊装到一起 电 路板集成后共用一套壳体 两部分也可独立拥有自己的壳体 采用嵌入式结构一部分嵌入 另一部分之中 两部分通过插针对插到一起 并通过锁紧卡扣把两部分壳体固定在一起 汽车 BCM 与中央电器盒都有自己独立的插接件 BCM 插接件通过汽车线束一部分采集汽车 上的开关电平信号 另一部分是 BCM 通过智能功率器件或 PCB 继电器直接驱动控制对象 中央电器盒插接件通过汽车线束一部分把 BAT ACC ON ST 电平分配到相应用电器上 另 一部分是把电器盒上的继电器输出端与执行机构相连接 BCM 与中央电器盒两者之间通过 插针相连接 连接信号包括 BCM 的输出控制信号 该控制信号直接控制电器盒上的继电器 线包 电器盒上的反馈检测信号通过插针提供给 BCM 的 MCU 来进行判断处理 另外电器盒 上的配电信号也通过插针直接配送到 BCM BCM 是小电流控制信号 电器盒是大电流执行信 号 两者间的连接是典型的弱电控制强电 在系统集成中要充分考虑电器盒上大电流线及继电器触点吸合对 BCM 造成的电磁干扰 BCM 上的 MCU RKE 接收 晶振等高频器件要做地线屏蔽处理 如果成本允许我们可以加一 屏蔽外壳或将外壳用锡箔封上 在各器件的电源管脚放置足够与适当的去耦合电容以缓和 电源层和地层上的噪声 在执行机构端或继电器触点端增加电感和充放电电容以消除大电 流启动和停止对电路造成的干扰 输入信号线尽可能短即靠近 MCU 输出信号线周围做屏 蔽处理并减少直线网络的布线 不要有太长的平行线如无法避免 其间保持足够的距离或 者添加地线隔离 PCB 的地线布成树枝状 减少回路面积减少干扰 用 磁珠 或 0 欧电 阻把模 数地分开并连接 也可直接在 BCM 与电器盒之间增加一绝缘屏蔽层 智能电器盒的电路设计 结构设计是千变万化的 同时系统设计方案也是至关重要的 直接关系到智能电器盒的功能和性能能否实现 以上电路都是在