车身控制器（BCM）硬件设计之“传统”与“创新”

随着电子技术的发展，汽车变得越来越智能化，功能越来越丰富，对车身控制器（BCM）的要求越来越高。

传统BCM的“责任”

传统的BCM有以下特点和肩负着以下方面的职责：

1. 以整车的蓄电池作为产品的供电电源，在内部对电源进行一定的处理。同时对BCM电源进行管理；

2. 能够识别车身的各种开关、网络、无线信号；

3. 能够驱动车身的各类负载，如灯泡、喇叭、电机、继电器等；并对部分负载的故障进行诊断；

4. 内部主要采用集成芯片和离散器件，以模块电路的方式实现其功能；

BCM成功运用“新技术”

新接口技术

单线技术，也叫多线复用技术，顾名思义，就是将不同功能的接口复用一根线束以达到节约汽车线束的目的。

单线技术之一：输入与输出复用

输入与输出的复用实质是分时复用。对于一个与BCM相连的终端模块而言，不但要将开关信号传给BCM识别，又要得到BCM的输出，但这两个功能并不要求在同一时间上去实现。这样的需求对于BCM硬件而言需要设计Bypass电路，将输出与输入在PCB上连在一起。

图1 输入与输出复用

但是前面提到，这种复用必须要求是分时复用，及对输入与输出的时序有严格的要求，如何打破这种要求，是目前硬件工程师需要解决的一个难题。

单线技术之二：电源线与信号线复用（电流环技术Current loop）

对于一般的车用传感器而言，为了降低成本往往不通过总线而是通过硬线直接传输电压信号。这也就意味着需要从传感器拉一根硬线到控制器。经典的接口如下图所示

图2 Sensor输出电压硬线信号

对于硬线传输信号有另外一种考虑：随着低功耗技术的发展，Sensor工作时消耗的电流非常小，也就为电源线上传输信号创造了可能。

电流环技术被应用在电流型传感器上，其基本原理是sensor将有效信号调制成电流信号在电源线（地线）上传输，控制器端通过在接口电源（地）放置采样shunt电阻，将调制的电流信号转化为电压信号，处理后给MCU识别。

图3 Sensor输出电流信号

新的硬件架构

随着BCM集成功能的增多，单MCU很难完成多项任务，这时就需要引入双MCU的硬件架构。双MCU的硬件架构需要重点考虑MCU之间的信息交互，关键信号的处理、功能安全的考虑。

图4 多MCU的硬件架构设计

新的驱动技术

传统BCM所用高边驱动，但负载类型对BCM的驱动提出了更高的要求，例如LED灯需要恒定电流控制，并且需要欠光诊断（坏点诊断）。这种需求普通的高边驱动难以满足。目前较通用的做法是将恒流控制放在灯负载端，诊断通过额外的硬线反馈给BCM。这样会增加线束成本。BCM的硬件设计需要考虑这种特殊的负载类型，要在传统负载的基础上设计考虑这种特殊负载。

另外，有更多类型的负载出现需要BCM上有驱动方案，例如BLDC（无刷直流电机）等，都是传统BCM在设计时没有考虑到的。

未来BCM的“期待”

域控制

域控制的概念是指多个以往分离的控制器被集成在一个高度集成的控制单元中，可以把舒适进入系统、中央控制单元、灯光控制单元甚至网关综合在一个高度集成的控制单元中。中央域控制器监控车内与车外的照明，雨刮、座椅加热、车外后视镜、进入系统以及车内数据通讯。BCM升级为域控制器，集成度大幅提高，需要引入多个微处理器和多重CAN、LIN、FlexRay以及以太网数据接口。

Driver与负载

随着汽车小型化轻量化的发展，未来的BCM将向小型化发展，会更多地承担信号的采集和信号传递的角色，直接驱动负载的角色将会被弱化。从节约线束成本的角度考虑，负载的驱动也有可能会脱离BCM而被放置到负载端来完成负载的驱动和诊断保护。怎样能像控制BCM的PCB上的驱动器一样控制负载端的驱动器，将会成为硬件工程师需要考虑的一个问题。

UAES车身电子始终将创新铭记在心，并将创新付诸实践。在新产品中成功运用单线技术、纹波防夹技术、双MCU架构，BCM2.5成功将传统BCM控制器和PEPS控制器集成在一起。值得一提的是，车身控制器新平台BCM3.0更是大量运用了新技术方案，就让我们拭目以待吧！

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