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)shiyouqudongqizuqudongde
，meigequdongqidouyouyigerongduanqi。weileanquanqijian
，huozhishiyinweifuzaidianliutaida
，wufajunhengfenpei，youxiefuzaixuyaodandupeibeirongduanqi。jushuo，haiyouxie 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I2Rdejieguo

，ershiqudongqishangdedianyajiangyuxiangyingdexianliudejieguo。zheshiyigegaogonghaoshijian，dabufengonghaofashengzaizhinengkaiguanshangerbushixianshushang。yinci，kaiguandewenduxunsushenggao，jihuoguoreguanduangongneng，congerbaohuxiangguandexianshu。[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)：dangmeiyoufashengyanzhongdeyingduanlushijianshi，zhexiegaoyongliudeyuanqijianzhunxuyichanggaodewentaidianliuzaixianshuneiliudong，zhejiushigutaikaiguanbaohuziwoerbubaohusuozaixitongdeqingkuang。zheshi，dianliuqiangduhaibuzuyijihuokaiguanxianliugongneng，danshizuyishaohuixianshuhuodianluban。

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。Bqusuoshishizaiyiduanshijianneidehengdingchaofuzaitiaojian
，qizhong

，chaofuzaidianliuxiaoyuzhinengkaiguandexianliuzhi。zaizhegetuzhong，dangxianliuzhichaoguoquxianshi，zhinengkaiguanbuhuibeibisuo。dangB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。