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）設(she)計(ji)中(zhong)，有(you)見(jian)識(shi)的(de)工(gong)程(cheng)師(shi)機(ji)都(dou)盡(jin)可(ke)能(neng)不(bu)再(zai)使(shi)用(yong)機(ji)電(dian)式(shi)繼(ji)電(dian)器(qi)。他(ta)們(men)的(de)下(xia)一(yi)個(ge)發(fa)展(zhan)方(fang)向(xiang)是(shi)停(ting)用(yong)熔(rong)斷(duan)器(qi)。但(dan)是(shi)
，停(ting)用(yong)熔(rong)斷(duan)器(qi)是(shi)一(yi)個(ge)非(fei)常(chang)必(bi)要(yao)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)嗎(ma)？是(shi)一(yi)個(ge)用(yong)更(geng)加(jia)複(fu)雜(za)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)取(qu)代(dai)一(yi)個(ge)簡(jian)單(dan)而(er)且(qie)高(gao)效(xiao)的(de)元(yuan)器(qi)件(jian)嗎(ma)？

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I2R與yu時shi間jian的de關guan係xi。電dian流liu越yue大da，熔rong斷duan或huo開kai路lu時shi間jian越yue短duan。熔rong斷duan器qi的de功gong耗hao與yu通tong過guo熔rong斷duan器qi的de電dian流liu的de平ping方fang成cheng正zheng比bi。當dang功gong耗hao過guo高gao時shi

，熔rong斷duan器qi熔rong斷duan。這zhe個ge特te性xing同tong樣yang適shi用yong於yu受shou熔rong斷duan器qi保bao護hu的de線xian束shu。當dang熔rong斷duan器qi的de“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、weizhi，haishiweizhi。ruguomokuaiyoutuchulaiderongduanqi，mokuaijiubixufangzaichezhunenggoujianxiudeweizhi。xianshubuxianhemokuaifangxiang，yijirongduanqibixufangzaimokuaideshenmedifang，shilingrentoutengdewenti。suoyouzhexiexianzhihebaohugongnengzengjialemokuaidechengbenhezhizaonanti。xiatusuoshidefuteBCM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：yongliu，womenlejiebingxihuanzhegetexing。yongliuyaoqiuqiangpogutaikaiguandexianliuzhiyuanyuangaoyuwendingzhuangtaikaiguancaozuosuoxudexianliuzhi。wosuoshuodeyiqiedoushiweileshuoming：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）。ruguozhezhongqingkuangshizhenshide
，shenzhiliandianlubandoukenenghuizihui。xianzaikaolvdaoyongliuyaoqiuhenkenenggengjiayange，womenkaishiyishidaoyoubiyaokaifayigenenggoufangzhenrongduanqitexingdebaohusuanfa。

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)。

　

計(ji)數(shu)器(qi)的(de)方(fang)向(xiang)由(you)參(can)考(kao)電(dian)流(liu)確(que)定(ding)。當(dang)檢(jian)測(ce)電(dian)流(liu)高(gao)於(yu)參(can)考(kao)電(dian)流(liu)閾(yu)值(zhi)時(shi)
，計(ji)數(shu)器(qi)升(sheng)序(xu)計(ji)數(shu)
，速(su)率(lv)與(yu)檢(jian)測(ce)電(dian)流(liu)和(he)參(can)考(kao)電(dian)流(liu)的(de)差(cha)的(de)平(ping)方(fang)成(cheng)正(zheng)比(bi)。當(dang)檢(jian)測(ce)電(dian)流(liu)低(di)於(yu)參(can)考(kao)電(dian)流(liu)閾(yu)值(zhi)時(shi)，計(ji)數(shu)器(qi)以(yi)固(gu)定(ding)值(zhi)降(jiang)序(xu)計(ji)數(shu)。固(gu)定(ding)降(jiang)序(xu)計(ji)數(shu)值(zhi)的(de)設(she)定(ding)目(mu)的(de)是(shi)更(geng)好(hao)地(di)估(gu)算(suan)熔(rong)斷(duan)器(qi)的(de)散(san)熱(re)性(xing)。

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。