基于BCM控制的汽車燈光系統(tǒng)原理分析與故障診斷

魏秋蘭

摘 要：汽車燈光系統(tǒng)關(guān)系行車安全，傳統(tǒng)燈光控制逐漸淘汰，BCM控制的燈光系統(tǒng)具有成本低、功能多、可靠性高等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用，針對基于BCM控制的汽車燈光系統(tǒng)故障診斷相對復(fù)雜的問題，對BCM的控制功能和燈光控制原理進行了分析，對新型燈光系統(tǒng)的故障診斷思路和方法進行了歸納;通過故障診斷儀VAS6150和示波器VAS6356結(jié)合檢測了大眾邁騰B8L車型前照燈異常點亮和該亮不亮的故障，以此說明BCM控制的燈光開關(guān)線路和燈線路故障測量方法和思路，對快速診斷燈光系統(tǒng)故障具有重要意義。

關(guān)鍵詞：BCM;汽車;燈光;故障診斷

中圖分類號：U472 文獻標識碼：A 文章編號：1001-5922（2021）06-0174-04

Abstract：Automobile lighting system is related to driving safety， and traditional lighting control is gradually eliminated. BCM controlled lighting system has the advantages of low cost， multiple functions and high reliability， which are widely used. In view of relatively complicated problem of fault diagnosis of automobile lighting system based on BCM control， the control function and principle of lighting control of BCM are analyzed， and the fault diagnosis ideas and methods of the new lighting system are summarized; through the fault diagnosis instrument VAS6150 and the oscilloscope VAS6356 were used to detect the abnormal lighting of the headlights of the Volkswagen Magotan B8L model and the faults that should not be on， so as to explain the light switch circuit and the light circuit fault measurement method and thinking of the BCM control， which is of great significance to the rapid diagnosis of the lighting system.

Key words：BCM; automotive; lighting; fault diagnosis

0 引言

隨著科技發(fā)展，人們對汽車操控性、舒適性以及安全性要求的越來越高。而傳統(tǒng)的汽車燈光系統(tǒng)多采用兩級開關(guān)或三級開關(guān)串聯(lián)的方式對燈光進行控制，原理簡單、技術(shù)落后，已遠不能滿足人們對汽車燈光技術(shù)的要求[1]?；谲嚿砜刂颇KBCM（Body Control Module）控制的車燈系統(tǒng)既可以智能化控制汽車燈光又可自動檢查燈光線路故障;根據(jù)駕駛工況不同，自動切換遠近光燈，自動控制前大燈照射距離、角度和光形，從而減輕駕駛員負擔(dān)和降低因駕駛員大意導(dǎo)致的危險駕駛行為，已成為現(xiàn)代汽車的標配[2-5]。BCM控制的車燈系統(tǒng)故障診斷較復(fù)雜，本文從控制原理角度出發(fā)，對其故障診斷思路加以闡述，以提高故障診斷效率。

1 BCM概述

車身控制模塊BCM是高度集成的芯片，集成了傳統(tǒng)的車載電源控制單元、舒適系統(tǒng)控制單元和網(wǎng)關(guān)功能。BCM的系統(tǒng)構(gòu)架如圖1所示，主要控制對象是具有高靈敏度可睡眠檢測和喚醒的高頻收發(fā)器[6]，可實現(xiàn)電源管理、負載管理、燈光控制（遠光燈、近光燈、位置燈、制動燈、轉(zhuǎn)向燈、霧燈和車內(nèi)照明等）[7]、中央門鎖控制、天窗及行李箱鎖控制、后車窗加熱控制、擋風(fēng)玻璃刮水器及噴水控制、喇叭控制、油箱蓋控制及燃油泵預(yù)供應(yīng)、座椅加熱功能開啟和儀表背光調(diào)節(jié)等功能。近年來還集成了自動刮水、發(fā)動機防盜、胎壓監(jiān)測等功能[7，8]，以滿足人們不斷增加的安全性、舒適性等方面的要求。

BCM驅(qū)動負載的元件有各種燈、繼電器、電磁開關(guān)、電機及電磁閥，負載功率從幾瓦到幾十瓦、甚至上百瓦[6]。BCM內(nèi)部一般裝有繼電器等功率元件，使各種繼電器以及執(zhí)行元件高度集成，可直接控制較大功率的負載，大大降低了故障發(fā)生率。

BCM具有高度的可擴展性，它作為主控單元可通過LIN總線帶16個從控單元。由于LIN總線為單線制，大大減輕了導(dǎo)線的重量，比如：邁騰 B8L采用模塊式的燈光開關(guān)，通過 LIN 總線將燈光開關(guān)的信號傳輸至BCM，使用線束減少了，故障發(fā)生的概率也降低了[9]。

2 燈光控制原理

BCM對車燈的控制，其優(yōu)點主要體現(xiàn)在：BCM對燈泡或其它用電器進行電源供電或負載管理;控制單個燈泡的開啟和關(guān)閉，可通過改變其編碼改變燈泡亮度、功能（如：帶“轉(zhuǎn)向燈“功能的霧燈，白天行車燈等）等;BCM采用占空比方式控制燈光系統(tǒng)供電電壓，不需要燈泡保險絲，還可延長燈泡壽命。

BCM對所有燈光開關(guān)信號進行分析，根據(jù)信號直接控制燈泡供電。BCM能夠時刻監(jiān)測燈光系統(tǒng)工作狀態(tài)，一旦診斷到燈泡和線路存在斷路或短路故障時，將自動切斷電源，通過多功能儀表顯示故障。BCM隨時監(jiān)控車燈開關(guān)的狀態(tài)，當車燈開關(guān)的位置發(fā)生變化或開關(guān)本身及線路出現(xiàn)故障時，在點火開關(guān)接通時，如果BCM檢測到一個錯誤的邏輯組合信號，則燈光系統(tǒng)立即進入應(yīng)急狀態(tài)，自動接通小燈和近光燈。

2.1 開關(guān)信號的輸入

BCM控制的車燈系統(tǒng)中，開關(guān)不與燈光直接串聯(lián)而是給BCM提供接通和關(guān)閉信號的，即系統(tǒng)將從開關(guān)輸入信號端子的電位高低判斷是否存在開關(guān)動作。如圖2所示，BCM內(nèi)的上拉電阻作為分壓器，電路位置預(yù)置于開關(guān)前端。供電電壓直接由BCM提供，并有5V持續(xù)電壓、12 V持續(xù)電壓、脈沖電壓及直角電壓等類型，對開關(guān)狀態(tài)通過信號端子電壓值進行分析。當開關(guān)斷開時，因為空載電壓，所以BCM內(nèi)部測試到的上拉電阻下端電壓為內(nèi)部供電電壓。當開關(guān)閉合時，此時BCM內(nèi)部測試的上拉電阻下端電壓為0V。BCM將這一信號進行處理，模數(shù)轉(zhuǎn)換之后，變成開關(guān)狀態(tài)傳輸給需要此信號的各個模塊。

另一種形式是開關(guān)由外部電源供電，BCM控制開關(guān)的搭鐵端，如圖3所示，BCM內(nèi)部的下拉電阻作為分壓器，當開關(guān)斷開時，下拉電阻下端電位為搭鐵電壓0V，當開關(guān)閉合時，下拉電阻下端電位為電源電壓12V。

2.2 輸出控制

BCM中的主要負載是各種燈和繼電器[9]。如圖4所示，控制負載的驅(qū)動器直接安裝在控制器內(nèi)，燈泡通常由末級三極管啟動，末級三極管截止燈泡熄滅，還可通過脈沖寬度調(diào)制（PWM）信號啟動燈泡，以控制亮度和限制電壓。且末級電路采取了保護措施，不會發(fā)生短路。當燈泡功率較大，需要的電流較大時，可由BCM控制繼電器線圈電路，繼電器觸點側(cè)作為較大功率燈泡或其它電子元件供電。另外，整車的電池充放電和負載管理其它ECU的負載分配，則由BCM的電流監(jiān)控功能來實現(xiàn)。

3 故障診斷思路

BCM采用模塊化控制，它所管理的負載電氣功能喪失，故障發(fā)生的可能原因有：信號輸入開關(guān)及其線路引起的信號異常;執(zhí)行元件及其線路異常;BCM供電、搭鐵及自身故障;其它影響因素[10]。對于BCM控制的電氣系統(tǒng)，如果故障診斷儀能夠與BCM通信，那么BCM的供電、搭鐵及它本身的故障就可以排除。借助故障診斷儀進入BCM診斷，可以快速把故障范圍鎖定為輸入信號故障和執(zhí)行器故障兩大塊[10-12]。

燈光系統(tǒng)一般故障診斷思路如圖5所示，首先，聽取客戶意見，進一步驗證故障現(xiàn)象，操作各燈光控制開關(guān)，檢查燈光能否正常點亮，是單獨某一燈不亮還是好幾個燈均不亮，檢查燈光有無延遲點亮、應(yīng)急點亮。另外，如果是照射角度的問題，操作相應(yīng)開關(guān)檢查燈光的照射位置調(diào)節(jié)功能。

BCM控制燈光系統(tǒng)，不僅可通過診斷儀讀取故障碼，還可以讀取數(shù)據(jù)流了解開關(guān)的狀態(tài)和對執(zhí)行元件（燈泡或繼電器）進行促動檢查，不用拆卸大量元件和線路進行檢測，大大提高了故障診斷效率。

查看電路圖，以BCM為中心對分電路，分為開關(guān)側(cè)電路和燈光側(cè)電路，如果僅某一個燈不亮其余正常，直接檢查該燈泡本身及它所在的線路。如果某開關(guān)控制的好幾個燈均不亮，則檢查開關(guān)及開關(guān)所在線路。如果是好幾種燈光均不亮，則檢查它們共同的控制單元的電源線路和搭鐵線路。

4 檢測方法舉例

4.1 故障現(xiàn)象

一輛2018款大眾邁騰汽車，接通點火開關(guān)D，未接通燈光開關(guān)E1，兩側(cè)小燈和右前近光燈異常點亮，其余均不亮;操作燈光開關(guān)E1至近光檔位時，兩側(cè)小燈和右前近光燈依然點亮，左前近光燈仍然不亮;操作變光開關(guān)，遠光燈正常點亮和熄滅[9]。

4.2 故障診斷與檢測

點火開關(guān)接通，燈光開關(guān)E1未接通，所有小燈點亮和右側(cè)近光燈點亮，這是BCM的冷監(jiān)控功能起作用，說明燈光系統(tǒng)進入應(yīng)急模式。查看2018 款邁騰汽車燈光開關(guān)E1電路如圖6所示，燈光系統(tǒng)控制單元BCM（J519）與E1之間的LIN總線如果出現(xiàn)斷路、對負極短路或者E1的供電出現(xiàn)故障，或者E1的負極斷路時，只要BCM監(jiān)測到信號異常都會進入應(yīng)急模式[9]。

（1）讀取故障代碼 。連接診斷儀VAS6150，進入BCM控制單元讀取故障碼，顯示燈光開關(guān)信號不可信。根據(jù)故障代碼含義可知 E1信號異常，進一步證明燈光系統(tǒng)進入應(yīng)急模式。

讀取車燈開關(guān)數(shù)據(jù)流顯示，如果BCM進不去就要檢查BCM的供電和搭鐵線路是否正常，然后檢查外圍電路，外接線路故障排查過后，仍然進不去，可采用替換BCM再試。

（2） 檢查車燈開關(guān)E1及連接線路電壓。①供電電壓正常;這里如果采用試燈法測量，測試燈的功率較小，只要超過2.5V的電壓就可使其點亮，結(jié)果不準確，所以最好采用電路接通測實際電壓的方法。②搭鐵電壓正常。搭鐵端可以電路接通測電壓基本等于0V，也可以采用斷電測電阻的方法，搭鐵電阻應(yīng)小于5Ω。

（3）檢查LIN總線兩端信號波形。①連接示波器VAS6356，檢測到車燈開關(guān)E1的T4di/1端信號波形如圖 7所示，為異常波形，正常波形如圖8所示;②在接通點火開關(guān)且燈光開關(guān)E1處于小燈檔或近光檔時測量J519 端T73c/28 信號波形如圖 8所示，波形正常。電路中的一段導(dǎo)線無論有多長，其兩端的電位或電壓變化應(yīng)一致。

由此可見J519的T73c/28 端子至車燈開關(guān) E1的T4di/1之間線路存在斷路。

（4）修復(fù)LIN 總線后再次驗證故障 。修復(fù)LIN 總線，清除故障碼，燈光應(yīng)急點亮消失，車燈開光 E1 可正常控制所有燈光，但在近光檔時，左前近光燈仍不亮，其余正常。說明這個故障為連環(huán)故障，由于近光燈屬于單輸入雙輸出控制，開關(guān)側(cè)的故障可能性極小且已排除，這時主要考慮左前近光燈M29本身及其所在線路。

（5） 執(zhí)行元件診斷。利用診斷儀在BCM中使用執(zhí)行元件診斷功能：激活左前近光燈，其不亮;說明故障存在于M29本身及其所在線路，省去了元件拆卸的麻煩。

（6）檢查左前近光燈連接線路電壓。①首先連接好測量儀器，確保測試線路是一條閉合的回路，接通點火開關(guān)，車燈開關(guān) E1 至近光檔，檢查 M29 供電電壓異常，這時考慮上游供電線路斷開;②檢查BCM輸出端對地電壓正常;BCM的T73c/5端子至M29的T14af/6端子之間的線路斷路。

4.3 故障排除與討論

將BCM與左前近光燈之間線束修復(fù)，反復(fù)驗證，左前近光正常點亮。雖然這個故障現(xiàn)象包含兩個故障點，但是只要掌握BCM控制的燈光系統(tǒng)工作原理，仔細分析，必要時借助診斷儀，可以少走彎路。

5 結(jié)語

基于BCM控制的燈光系統(tǒng)已成為汽車燈光控制技術(shù)的發(fā)展方向，使用會越來越廣泛，雖然電路簡化，但工作原理復(fù)雜，要求汽車維修技師在故障診斷與維修中要對燈光系統(tǒng)的整個控制邏輯要非常清楚，通過故障現(xiàn)象和控制原理，梳理診斷思路，在維修時能夠借助診斷儀和示波器快速準確的判斷故障，才能適應(yīng)新技術(shù)的發(fā)展。

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