中心議題：

• 車身控製模塊（BCM）原理
• BCM熔斷器的各種問題

解決方案：

• 使用能夠仿真熔斷器的智能保護電路

在今天的車身控製模塊（BCM）shejizhong
，youjianshidegongchengshijidoujinkenengbuzaishiyongjidianshijidianqi。tamendexiayigefazhanfangxiangshitingyongrongduanqi。danshi，tingyongrongduanqishiyigefeichangbiyaodejiejuefanganma？shiyigeyonggengjiafuzadejiejuefanganqudaiyigejiandanerqiegaoxiaodeyuanqijianma？

今天的 BCM由大量的固態開關和熔斷器組成。某些 BCM有多達8-12個蓄電池饋路，為60-80個負載提供電源，每個電池饋路都裝有熔斷器，這就是說，BCM負載(車燈、門鎖等)是shi由you驅qu動dong器qi組zu驅qu動dong的de，每mei個ge驅qu動dong器qi都dou有you一yi個ge熔rong斷duan器qi。為wei了le安an全quan起qi見jian

，或huo隻zhi是shi因yin為wei負fu載zai電dian流liu太tai大da，無wu法fa均jun衡heng分fen配pei，有you些xie負fu載zai需xu要yao單dan獨du配pei備bei熔rong斷duan器qi。據ju說shuo，還hai有you些xie BCM隻有一個或兩個熔斷器。萬一輸出失效時
，這些模塊依靠固態開關提供“熔斷”保護功能。 
                                       
熔斷器從克魯馬努人時代開始流傳下來。與半導體元器件相比，熔斷器非常簡單，幾乎不需要什麼製造工藝，而且成本低廉……正是因為簡單，熔斷器被設計成線束保險裝置
，以防短路時線束變成烤箱電纜。

熔斷器的工作原則是一個簡單的I2Ryushijiandeguanxi。dianliuyueda
，rongduanhuokailushijianyueduan。rongduanqidegonghaoyutongguorongduanqidedianliudepingfangchengzhengbi。danggonghaoguogaoshi，rongduanqirongduan。zhegetexingtongyangshiyongyushourongduanqibaohudexianshu。dangrongduanqide“熔斷”特性與所保護的線束相似
，隻是處理電流能力略低時，熔斷器是一個理想的選擇。
                                 
                                                                                 圖3：I2-t 特性比較[page]
安裝位置

關於熔斷器從BCM模塊凸出來的問題，有點像房地業的三條規則：位置
、位(wei)置(zhi)
，還(hai)是(shi)位(wei)置(zhi)。如(ru)果(guo)模(mo)塊(kuai)有(you)凸(tu)出(chu)來(lai)的(de)熔(rong)斷(duan)器(qi)，模(mo)塊(kuai)就(jiu)必(bi)需(xu)放(fang)在(zai)車(che)主(zhu)能(neng)夠(gou)檢(jian)修(xiu)的(de)位(wei)置(zhi)。線(xian)束(shu)布(bu)線(xian)和(he)模(mo)塊(kuai)方(fang)向(xiang)，以(yi)及(ji)熔(rong)斷(duan)器(qi)必(bi)須(xu)放(fang)在(zai)模(mo)塊(kuai)的(de)什(shen)麼(me)地(di)方(fang)，是(shi)令(ling)人(ren)頭(tou)疼(teng)的(de)問(wen)題(ti)。所(suo)有(you)這(zhe)些(xie)限(xian)製(zhi)和(he)保(bao)護(hu)功(gong)能(neng)增(zeng)加(jia)了(le)模(mo)塊(kuai)的(de)成(cheng)本(ben)和(he)製(zhi)造(zao)難(nan)題(ti)。下(xia)圖(tu)所(suo)示(shi)的(de)福(fu)特(te)BCM在CEM3上安裝一個靈活的電路板後，才能把熔斷器置於模塊的“邊緣”。 
                                         
                                                       圖4：在福特BCM內部的熔斷器連接端口陣列

汽車製造商在給這些BCM模塊/熔斷器單元尋找位置方麵具有相當高的創新力。我曾在儀表板和發動機蓋下和踏腳板內（前車門鉸接區的右側）看見過BCM模塊
，甚至還在後座下麵看見過BCM模塊（我的車子就是這樣）。某些BCM裝有鉸鏈，可以從儀表板下麵拉出來，檢修比較方便。有些BCM則裝在擋板後麵，隻有查看用戶手冊（如果有）才能找到。我不隻一次趴在駕駛座椅上，腳壓在的靠背上
，頭鑽到儀表板下，尋找那個失效的熔斷器。

這還不算完
，你還要解開哪一個熔斷器號對哪一個功能的啞謎……熔斷器麵板除提供幾行編號外，沒有任何標記。真地像猜謎比賽，除了分值之外，你不能告訴選手任何信息。如果再沒有用戶手冊，BCM就像一個食品櫃，裏麵裝滿了撕去標簽的罐頭……你隻能分類排查，別無它法。你隻能不斷地猜測，直到找到失效的熔斷器號為止。

固態熔斷器可解決很多問題

熔斷器可能會因為沒有明顯原因而熔斷，熔斷器的容錯能力非常差，哪怕是最輕微的短路都會熔斷（你曾經把硬幣掉到點煙器插座/電源插座嗎？）。當你最後發現硬幣並將其取出時，熔斷器不會複位。

如果BCM模塊上沒有熔斷器，安裝位置就不是這樣問題了。把BCM模塊安裝在後座下麵

，不必鑽到儀表板下檢修BCM模塊
，這對我來說就不再是一個太大的問題。因為熔斷器有這麼多的麻煩


，難怪汽車廠商關注無熔斷器或熔斷器較少的BCM解決方案。

不讓汽車自燃或提供更多保修故障的解決方案

因此，這種解決方案必須可靠，在應用係統內性能優異，幾乎沒有任何成本。

jintiandegutaikaiguanyinweibaohuxingshijiandan
，youyidianyiziwoweizhongxin。zhejiushishuo，tamengengjiaguanzhuziwobaohu，erbushibaohuwaiweiyuanqijian。gutaikaiguanyouguorehechaofuzaibaohudianlu，dangyinshuchuduanluerxianzhifuzaidianliushi
，zhezhongyuanqijianshizuijiadexuanze。yinci，yonggutaikaiguantidairongduanqiyoushihoubingbushizuijiadexuanze。
                                            
                                                                     
                                                             圖5：智能上橋臂開關與熔斷器性能比較
像硬短路一樣的短路事件比較容易保護，例如，受驅動器限製的負載電流。在這種情況下
，功耗不是I2R的(de)結(jie)果(guo)，而(er)是(shi)驅(qu)動(dong)器(qi)上(shang)的(de)電(dian)壓(ya)降(jiang)與(yu)相(xiang)應(ying)的(de)限(xian)流(liu)的(de)結(jie)果(guo)。這(zhe)是(shi)一(yi)個(ge)高(gao)功(gong)耗(hao)事(shi)件(jian)，大(da)部(bu)分(fen)功(gong)耗(hao)發(fa)生(sheng)在(zai)智(zhi)能(neng)開(kai)關(guan)上(shang)而(er)不(bu)是(shi)線(xian)束(shu)上(shang)。因(yin)此(ci)，開(kai)關(guan)的(de)溫(wen)度(du)迅(xun)速(su)升(sheng)高(gao)，激(ji)活(huo)過(guo)熱(re)關(guan)斷(duan)功(gong)能(neng)
，從(cong)而(er)保(bao)護(hu)相(xiang)關(guan)的(de)線(xian)束(shu)。[page]

車身模塊中的大多數負載是燈泡。燈泡有一個很難處理的特性：湧(yong)流(liu)
，我(wo)們(men)了(le)解(jie)並(bing)喜(xi)歡(huan)這(zhe)個(ge)特(te)性(xing)。湧(yong)流(liu)要(yao)求(qiu)強(qiang)迫(po)固(gu)態(tai)開(kai)關(guan)的(de)限(xian)流(liu)值(zhi)遠(yuan)遠(yuan)高(gao)於(yu)穩(wen)定(ding)狀(zhuang)態(tai)開(kai)關(guan)操(cao)作(zuo)所(suo)需(xu)的(de)限(xian)流(liu)值(zhi)。我(wo)所(suo)說(shuo)的(de)一(yi)切(qie)都(dou)是(shi)為(wei)了(le)說(shuo)明(ming)：當(dang)沒(mei)有(you)發(fa)生(sheng)嚴(yan)重(zhong)的(de)硬(ying)短(duan)路(lu)事(shi)件(jian)時(shi)
，這(zhe)些(xie)高(gao)湧(yong)流(liu)的(de)元(yuan)器(qi)件(jian)準(zhun)許(xu)異(yi)常(chang)高(gao)的(de)穩(wen)態(tai)電(dian)流(liu)在(zai)線(xian)束(shu)內(nei)流(liu)動(dong)，這(zhe)就(jiu)是(shi)固(gu)態(tai)開(kai)關(guan)保(bao)護(hu)自(zi)我(wo)而(er)不(bu)保(bao)護(hu)所(suo)在(zai)係(xi)統(tong)的(de)情(qing)況(kuang)。這(zhe)時(shi)，電(dian)流(liu)強(qiang)度(du)還(hai)不(bu)足(zu)以(yi)激(ji)活(huo)開(kai)關(guan)限(xian)流(liu)功(gong)能(neng)

，但(dan)是(shi)足(zu)以(yi)燒(shao)毀(hui)線(xian)束(shu)或(huo)電(dian)路(lu)板(ban)。

在圖5的示例中有一個點
，智能開關 (VN5010)將繼續前行

，而電線將開始自毀（紅線在藍色虛線上方）。如ru果guo這zhe種zhong情qing況kuang是shi真zhen實shi的de，甚shen至zhi連lian電dian路lu板ban都dou可ke能neng會hui自zi毀hui。現xian在zai考kao慮lv到dao湧yong流liu要yao求qiu很hen可ke能neng更geng加jia嚴yan格ge，我wo們men開kai始shi意yi識shi到dao有you必bi要yao開kai發fa一yi個ge能neng夠gou仿fang真zhen熔rong斷duan器qi特te性xing的de保bao護hu算suan法fa。

在用一個“大熔斷器”保護多個上橋臂驅動負載的應用中，有些問題需要考慮。在這些應用中，“大熔斷器”的電流處理功能可能高於任何一條被保護的線束。因此

，當一條電線上出現“軟短路”時，如果上橋臂驅動器十分強健，能夠處理更高的短路電流和熔斷保護功能
，那麼線束或電路板可能會自毀。

                                                 
                                                     圖6：當智能開關隻能自我保護時的後果
解決方案

該解決方案是實現一個能夠仿真熔斷器的I2-t特性的智能電路保護算法。這個概念可轉化為“曲線下麵積”。在下圖(圖 7)中
，曲線下麵積(A區)是保護算法的I2-t界限內。B區(qu)所(suo)示(shi)是(shi)在(zai)一(yi)段(duan)時(shi)間(jian)內(nei)的(de)恒(heng)定(ding)超(chao)負(fu)載(zai)條(tiao)件(jian)
，其(qi)中(zhong)
，超(chao)負(fu)載(zai)電(dian)流(liu)小(xiao)於(yu)智(zhi)能(neng)開(kai)關(guan)的(de)限(xian)流(liu)值(zhi)。在(zai)這(zhe)個(ge)圖(tu)中(zhong)，當(dang)限(xian)流(liu)值(zhi)超(chao)過(guo)曲(qu)線(xian)時(shi)
，智(zhi)能(neng)開(kai)關(guan)不(bu)會(hui)被(bei)閉(bi)鎖(suo)。當(dang)B區突破A區時，器件閉鎖。 這個原則適用於超負載在開關激活後存在很長時間的狀況。
                                           
                                                                  圖7：超負載與功率限製區比較

可能存在一種特殊的瞬間過流狀況：瞬間過流超出曲線與A區交接的界限
，但是“曲線下麵積”不足以產生錯誤開關條件。在下圖中(圖8)，這個錯誤是很嚴重的，但是因為時長太短，不足以產生錯誤開關條件。

                                       
                                                       圖8：瞬間錯誤不會產生錯誤關斷狀況[page]

zhezhongbaohusuanfazhunxuchuseduogeyongliu，tongshibuhuiqiangzhixitongchulibizhengchanggaochuhenduodewentaidianliu。yinci，zhezhongsuanfatigongyigeqiangjiandebaohugongneng，jikeyibaohukaiguanbenshen
，youkeyibaohubeikaiguanqudongdexianshu。zaijiashangqitadeanquanjizhi，runeizhidekanmengouhejihuogongneng，zhegeyijinghenanquandejiejuefanganjianghuibiandegengjiaanquan。

利用一個升降序計數器，可以在芯片上實現這個算法
，控製該升降序計數器的是流經開關的電流的平方(圖 9)。

　

jishuqidefangxiangyoucankaodianliuqueding。dangjiancedianliugaoyucankaodianliuyuzhishi，jishuqishengxujishu，sulvyujiancedianliuhecankaodianliudechadepingfangchengzhengbi。dangjiancedianliudiyucankaodianliuyuzhishi
，jishuqiyigudingzhijiangxujishu。gudingjiangxujishuzhideshedingmudeshigenghaodigusuanrongduanqidesanrexing。

這個閾值湧流要比電線的電流處理能力略低（如圖5所示，小於14A DC)。計ji數shu器qi一yi旦dan達da到dao某mou一yi個ge預yu設she值zhi後hou
，輸shu出chu就jiu會hui被bei立li即ji關guan斷duan。因yin為wei這zhe種zhong算suan法fa是shi利li用yong熔rong斷duan器qi型xing的de特te性xing保bao護hu電dian線xian，所suo以yi直zhi到dao微wei控kong製zhi器qi重zhong新xin初chu始shi化hua，將jiang輸shu出chu重zhong新xin導dao通tong之zhi前qian，驅qu動dong器qi始shi終zhong保bao持chi關guan斷duan狀zhuang態tai。


                                圖10：采用保護算法的外推i2-t曲線與電線和熔斷器比較

實現這種保護方法的智能開關係列產品的應用，可降低給定車身電子模塊的線束成本，限製熔斷器的數量
，同時提高可靠性和安全性。

當一次短路輸出最終燒毀了她的BCM時
，車廂內充滿了刺鼻的燒焦味
，如圖6電路板所示，該車的車主買了一輛新車，有同樣遭遇的車主不是很少。彌補一輛價值3000美mei元yuan的de汽qi車che的de置zhi換huan損sun失shi需xu要yao很hen多duo個ge模mo塊kuai。模mo塊kuai的de單dan價jia比bi較jiao昂ang貴gui
，底di價jia不bu易yi被bei接jie受shou。從cong長chang遠yuan看kan，多duo花hua一yi點dian錢qian增zeng加jia這zhe種zhong保bao護hu裝zhuang置zhi是shi物wu有you所suo值zhi的de。