车身控制模块BCM（Body Control Module）

1.BCM概述

车身控制模块BCM是高集成度的芯片。BCM的英文全称是Body Control Module。其控制对象是采用高灵敏度带唤醒及睡眠检测的高频收发器，实现车门车窗遥控上锁与开锁、电动后视镜、中控门锁、玻璃升降装置、车灯(远光灯、近光灯、位置灯、制动灯、转向灯、雾灯和车内照明等)、车窗加热化霜装置、仪表背光调节和电源分配。驱动负载的执行元件为电机(步进电机、永磁电机、伺服电机等)、电磁阀与电磁开关。负载功率从数瓦到数十瓦、上百瓦不等。BCM内部装置有继电器等功率器件。可直接控制较大的负载。

中国市场的汽车，轿车一般采用12V电系，载货汽车和客车一般采用24V电系。在12V电系中BCM采用线性稳压器。24V电系的BCM采用开关稳压器(转换效率高。但成本较高)。

BCM的输入电压范围在-0.5～32V之间．输出电压为3.3V或5V。当今汽车上用电设备日益增多。对于电源的要求，和所有用电设备一样，BCM也需要充分将自身的静态电流设计得足够低，以应对停车时间或怠机过长，蓄电池因过放电会使车辆无法起动。而且车身控制模块应尽量安放在远离热源之处，并提供过温保护。

展示了智能化的汽车车身电子控制与监视的方案，汽车车身(车灯、门锁、车窗等)的相关功能表达在BCM的系统架构中。

汽车车身上众多部件和组件的功能操作通过BCM实现电子控制和监视。各电子设备之间信息共享越来越多，一项信息能同时供多个部件和组件使用。所以，BCM不仅功能更加强大，其通信功能也越来越强大。单一集中式的BCM难以完成日益庞大的控制。总线化、网络化的BCM成为必然的发展趋势。

BCM能实现内外灯光控制、刮水洗涤逻辑控制和自动功能、中央门锁控制、喇叭除霜和四轮驱动功能等。BCM在基本功能上具备逻辑功能的关联、人性化设计等。如前照灯自动熄灭、遥控锁车后会自动关窗、刮水器可根据车速及雨量自动调节刮水速度等。

2.BCM与ECU的分工

系统通过智能化的电子控制方案。使汽车车身(车灯、门锁、车窗等)的相关功能像CAN和UN网络的网关一样工作，通过CAN/LIN与远程ECU通信或直接来自DBM。通常，车身控制模块融入了遥控开锁和发动机防盗锁止系统等的射频识别(RFID)功能。

对众多车身的功能部件电器进行控制，实现综合这些离散的控制器功能，设计了功能强大的控制模块——车身控制模块BCM。解决了大量分立的电控单元、分离模块间复杂的数据通信、布线繁杂、成本增加和故障率上升的问题。

ECU为电子控制单元．俗称车载电脑，实则是汽车专用的微机控制器，早先被称作车用单片机。这种汽车专用的单片机由微处理器(CPU)、存储器(ROM／RAM)、输入／输出接13(I／O)、模数转换器(A／D)组成，包括中断系统、定时器、计数器等功能(可能还包括模拟多路转换器、显示驱动电路和脉宽调制电路等)。

作为行车电脑，ECU的控制重点是发动机。其中与之通信的是基于CAN总线的动力总成(发动机和自动变速器)控制模块PCM(如2013年款君威GL8)。

PCM用于动力输出的控制，接收传感器和空气流量计的信息，根据其内存的程序和数据进行运算、判断、处理，然后向喷油器提供一定宽度的电脉；中信号，以控制喷油量、空气的配给(电子节气门)、喷油及点火的时机、进气压力的调整。

还要根据温度、负荷、爆震、燃烧状况等来决定发动机的补偿控制系数。ECU实物照片见图2。

无论ECU还是BCM，以及汽车电子器件之间的通信，系统皆需凭借车用总线K—LINE、CAN(H-speed、L-speed)、LIN、FlexRay、MOST等相互联络。表l对各类总线接口做了简介。

总线通信需满足相应的硬件接口规范和信号规范。标准规定。通信的各方只有符合标准才能发生联系，并同时满足应用通信协议。如信息矩阵等。符合上述条件才能实现系统的功能规范。

一般情况下，ECU装置在仪表板下方。也有装在发动机机舱内的。形状是四方形板状，为便于散热。制成铝制外壳，足以应对汽车恶劣的工况。

一旦BCM出现故障(即失效)时，监测、记录故障代码后，为保护系统及行驶安全，系统会进入一种安全保护模式。使车辆能够暂时继续行驶，同时点亮故障指示灯，警告驾驶员就近尽快维修。此时，ECU直接采用存储器中预先存入的代用值来替代。使系统继续工作。但不同的控制系统，失效保护操作不同，而且同一控制系统的失效保护模式也未必相同．不同的故障点有不同的失效保护操作。

以2014年款雷克萨斯LS460L实际车型为例，其ECU电压工作范围在6.5-16V,工作电流在0.015～0.1A。工作温度可低至-80℃，能承受1000Hz以下的振动,因此可靠性极高。ECU的核心CPU实施运算与控制功能，存储器ROM中存放的程序是经过精确计算和大量试验获取的数据为基础，发动机工作时，该固定程序不断地与采集来的各传感器的信号进行比较和精算。将比较和计算的结果用于发动机的点火、空燃比、怠速、废气再循环等多项参数的控制。它还有故障自诊断和保护功能，当系统发生故障时，它能在RAM中自动记录故障代码，并采用保护措施从上述的固有程序中读取替代程序来维持发动机运转，使汽车能开到修理厂。

RAM能不停地记录车辆行驶中的数据，成为ECU的学习程序，为适应驾车人驾驶习惯提供最佳的控制状态。该程序即为自适应程序。必须注意，由于它是存储在RAM之中。如同错误码一样，一旦去掉蓄电池或断电，所有数据会丢失。

不仅发动机应用ECU，防抱死制动系统、四轮驱动系统、电控自动变速器、主动悬架系统、安全气囊系统和多向可调电控座椅等皆有各自的ECU。为简化电路和降低成本，ECU间，ECU与BCM之间的信息传递皆采用多路复用通信网络技术，将整车的ECU/BCM形成一体化的网络系统，也就是CAN数据总线。

3. BCM系统组成及控制原理

控制器局域网络(CAN)和本地互联网络(LIN)及FlexRay是常用的汽车总线。

CAN总线是串行多主站控制器实时控制的局域网总线，信息传输方式是同步的。物理层为单线；架构为一个主设备，2～10个从设备。LIN信息传输方式是异步的，物理层为双线；架构为多个主设备，10～300个从设备。两者皆有较高的扩展能力。CAN数据率为20kB/s，LIN数据率高速达1MB/s，低速为125kB/s。低速CAN总线能增加总线的传输距离。提高抗干扰能力，降低硬件成本。

控制对象是数量较多，对信息传输的实时性要求不高，如以低速电机、电磁阀、各类灯具和开关器件等为主。而通过LIN总线进行通信是主控模块、门控模块、中控锁模块和语音报警模块等，它们是带宽、复杂性等要求较低的低速系统，如开关类负载或位置型系统的控制。

汽车刮水器、气流循环系统的风机、风扇皆为大电感性负载，欲降低开关时强烈的反电势对系统电源的冲击，运用脉宽调制(PWM)实现软启动，也同时保护了用电装置，提高整车的电磁兼容性。PWM是通过调整输出周期(该输出通常是一固定频率的开关信号)的占空比大小(脉冲宽度)，控制照明灯的点亮熄灭时间，来达到亮度的调节。

图4为CAN／LIN混合总线的车身控制模块BCM功能原理方框图。

MCU(微控制器或称单片机)是整个车身控制模块的核心，它像总线和网络接口的网关那样工作，监视并控制着车身控制器中的各种负载驱动器按协议要求工作。

对相应的输入作出反应，根据预先的逻辑规划做出相应的输出控制，是系统的中枢。其特点是可实现信号共享，一个输入信号，通过BCM实现车身的多项控制功能。有个性化编程，驾驶者简单操作可改变某些与BCM相关的控制功能。

且并联有瞬态电压抑制器，以有效抑制当瞬间电源负载突降(如发动机起动的瞬间)出现高达+45V的高压脉；中及不稳定的电源杂波——该指标须符合汽车12V电源系统的IS016750-2-2003中4.6的过电压测试规范。