作者/ 马建辉1,2 孙常青1,2 郭坤1,2 1.山东省轿车电子要点实验室(山东 济南 250014)2.山东省科学院主动化研讨所(山东 济南 250014)
*基金项目：山东省要点研制计划(严重要害技术)(编号：2016ZDJS03A04);山东省科学院立异工程专项《纯电动轿车要害技术研讨及产业化运用》;山东省要点研制计划(编号：2016GGC01023)
马建辉(1983-)，男，助理研讨员，研讨方向：嵌入式及轿车电子。
摘要：本文针对BCM的负载操控功用规划了一种电流反应电路及过载、短路、开路毛病确诊办法，可以实时监测负载的作业电流，依据负载电流的改变状况及驱动计划选型，精确判别出是否产生过载毛病、短路毛病及开路毛病，以正常发动或关断负载，不只可以完结既定的负载操控功用，还可以在产生过载、短路毛病时及时关断保护。
导言
在轿车车身电子体系中，存在车灯、雨刮电机、车窗电机、后视镜电机、门锁电机等各种电子负载，在规划车身操控模块(BCM)时，需求依据负载的特性、功率等要求，挑选不同的驱动及毛病确诊计划，一般挑选智能功率芯片或继电器驱动车灯负载和电机负载。当电子负载产生短路毛病或过载毛病时，假如没有及时确诊出短路/过载毛病并进行关断保护，在负载保险丝熔断前，驱动电路将一直在很大的电流下作业，这将产生很大的热量，轻则下降功率驱动电路的运用寿命，重则焚毁电路，点燃电路板、线束，乃至整台轿车，形成严重的人员及财产损失。电子负载产生开路毛病不会损坏电路板，可是无法完结指定的功用，会给轿车驾驭和运用进程带来安全隐患[1]。
车身电子负载发动时，会产生较大的浪涌电流，一般为额外电流的5～10倍，经过一段时刻后，电流渐渐康复到正常值，产生短路时，驱动电路的电流敏捷上升，一般为额外电流的15倍以上，继续的短路电流触发智能功率芯片主动关断保护后[2]，电流下降为零，产生开路毛病时，驱动电流也为零。本文依据智能功率芯片、继电器这两种计划的特色，以及负载发动、正常作业、过载、短路及开路时的电流改变，规划了电流反应电路及过载、短路、开路毛病确诊办法，可以正确检测出过载、短路及开路毛病，并在过载、短路的状况下施行关断保护。
1 计划规划
规划电路检测电路，MCU经过ADC端口周期性收集取样电压，核算负载作业电流，依据额外作业电流和实践负载作业电流判别是否产生开路毛病或过载毛病。一起，为了及时检测出短路毛病，选用中止办法捕捉短路毛病。将ADC输入端口衔接到比较器的输入端，比较器电路的输出与MCU的中止捕捉IO口相连，假如检测到上升沿中止，表明产生短路毛病。继电器负载电流和短路毛病检测电路如图1所示。智能功率芯片计划中的电流检测和短路毛病检测电路与继电器计划相似，在此不再赘述。
1.1 电流检测
在图1中，为了使取样电阻根本上不影响该通道的驱动才能，Rs取值很小[3]，为毫欧级，取样电压的扩大倍数为(R1+R2)/R1，使得在额外作业电流下，送入ADC端口的电压值为ADC模块参阅电压VCC的十五分之一左右。笔者所选MCU的ADC精度为10位，ADC的参阅电压VCC为5V，假定负载作业电流为I，ADC的成果为D，经过ADC成果核算负载电流的公式为：
I=(D*5*R1)/(1024*Rs*(R1+R2)) (1)
智能功率芯片正常驱动某路负载时，电流反应引脚输出一个与负载作业电流成线性比例关系的小电流源[4]，收集对其电阻取样后的电压值便可以核算出作业电流，假定负载作业电流为I，智能功率芯片的电流反应系数为K，取样电阻为R，ADC的成果为D，经过ADC成果核算负载电流的公式为：
I=(D*5)/(1024*R*K) (2)
1.2 短路检测
在图1中，经过R5和R6分压产生比较器的阈值电压VT，VT设定为VCC的0.9倍，比较电压值超越VCC的0.9倍时，比较器输出高电平，低于VCC的0.9倍时，比较器输出低电平。将比较器输出衔接至MCU的一个中止触发引脚。
正常作业状况下，比较器输入为VCC的十五分之一左右，小于阈值电压，比较器输出低电平。当产生短路毛病时，负载电流敏捷上升到正常作业电流的十五倍以上，比较器输入被钳位在VCC，大于阈值电压，比较器输出高电平，此刻，MCU捕捉到上升沿中止，检测出短路毛病并进行关断保护。
2 负载毛病确诊算法规划
当满意负载接通条件时，发动负载并敞开一个周期定时器，周期性地收集负载的作业电流，关断负载时，中止定时器并中止对负载作业电流的周期性采样。轿车负载从关断状况切换到接通状况后，有必定的浪涌时刻，在浪涌期间，负载电流一般为额外电流的5~10倍，经过一段时刻后，电流渐渐康复到正常值，因而，在发动期间检测到的电流仅用于开路毛病确诊，不用于过载毛病确诊[5]。
在周期性检测期间，假如中止引脚捕捉到上升沿，以为呈现短路毛病，BCM关断负载并存储该路负载的短路毛病。假如ADC端口接连三次收集到的作业电流都根本为零，并且中止引脚上没有捕捉到过高电平，以为呈现开路毛病，BCM存储该路负载的开路毛病。当发动时刻完毕后，接连三次收集到的作业电流都大于额外作业电流的2倍，并且中止引脚上没有捕捉到过高电平，以为呈现过载毛病，BCM关断负载并存储该路负载的过载毛病。算法流程如图2所示。
3 定论
本文规划了一种BCM毛病确诊计划，针对继电器和智能功率芯片操控的电机负载及车灯负载，选用中止办法及时检测出短路毛病并关断负载，可以保护BCM和轿车安全。一起，经过ADC端口进行电流收集，经过IO口捕捉中止，可以区别开路毛病、短路毛病和过载毛病，有利于毛病排查和保护。别的，经过设置发动时刻，区别浪涌电流和过载电流，避免了误判别及误动作。本办法运用在为某车型规划的BCM中，具有较强的实用性。
参阅文献：
[1]刘灵歌,田海兰.浅析轿车自燃事端成因及防备[J].轿车实用技术,2015,(9):141-142.
[2]侯志成.一种新式智能功率模块(IPM)[J].现代电子技术,2011(3):171-175.
[3]宋丽华,战颖,简阳,等.一种用于大电流LED驱动的高侧电流检测电路[J].厦门大学学报(自然科学版),2016,(4):592-595.
[4]王知学,马建辉,车晓波,等.根据MC9S12XS128的轿车BCM 的规划与完结[J].电子规划工程,2011,(3):190-192.
[5]山东省科学院主动化研讨所.一种轿车车身操控模块的毛病确诊电路和办法:我国,201610972480.7 [P].2016-10-27.
本文来源于《电子产品世界》2017年第6期第43页，欢迎您写论文时引证，并注明出处。
