MÔ-ĐUN KIỂM SOÁT THÂN XE (BCM - Body Control Module) - Chương 2 Sách độ đèn 365Group

MÔ-ĐUN KIỂM SOÁT THÂN XE (BCM - Body Control Module)

I. Định nghĩa: Mô-đun điều khiển thân xe BCM (Body Control Module)

Ngày càng có nhiều ứng dụng của các bộ điều khiển điện tử trên ô tô và ngày càng có nhiều giao tiếp dữ liệu giữa các thiết bị điện tử, đồng thời lượng lớn mô-đun riêng biệt này được sử dụng và nâng cao sự thoải mái của xe cũng đem lại các vấn đề như: giá thành tăng, tỷ lệ sự cố tăng, bố trí dây điện phức tạp… Vì vậy cần thiết kế một mô-đun điều khiển có chức năng lớn mạnh để thực hiện các chức năng của bộ điều khiển rời rạc này và điều khiển nhiều thiết bị điện, đó chính là BCM.

II. Lợi ích của BCM

1. Lợi ích cho nhà sản xuất thiết bị gốc

Tiết kiệm dây điện và tiện cho việc bảo trì sau: BCM có chức năng quản lý nguồn điện, tích hợp nguồn cung cấp điện của các thiết bị điện trên xe vào BCM, giúp tiết kiệm dây điện và tiện cho việc bảo trì sau.

Điều khiển tự chẩn đoán sự cố, dễ dàng bảo trì: Khi BCM kiểm tra ra sự cố bên trong, nó sẽ khởi động chức năng tự chẩn đoán sự cố và hiển thị đèn báo sự cố trên đồng hồ để nhắc nhở chủ xe tiến hành bảo trì. Ngoài ra, thiết bị đặc biệt cũng có thể được sử dụng để đọc dữ liệu trong BCM để hỗ trợ cho việc bảo trì.

Giá thành giảm: BCM đóng một vai trò quyết định về giá thành, vì chúng có thể giảm số lượng hệ thống dây điện trong xe bằng cách cung cấp các cổng giao tiếp bus hệ thống.

Độ tin cậy và tính kinh tế: Các mô-đun điện khác nhau trong thân xe được gắn vào BCM trong kiến ​​trúc điện tử của xe, mang lại độ tin cậy và tính kinh tế tối đa, đồng thời giảm số lượng linh kiện cắm vào bắt buộc và dây cáp điện.

2. Lợi ích đối với khách hàng.

Độ tin cậy: Giảm số lượng linh kiện cắm vào bắt buộc và dây cáp điện, nâng cao độ tin cậy trong quá trình truyền dẫn điện.

Điều khiển tự chẩn đoán sự cố: Khi BCM kiểm tra ra sự cố bên trong, nó sẽ bắt đầu chức năng tự chẩn đoán và đèn báo sự cố sẽ hiển thị trên đồng hồ để nhắc nhở chủ xe tiến hành bảo trì. Ngoài ra, thiết bị đặc biệt cũng có thể được sử dụng để đọc dữ liệu trong BCM để hỗ trợ cho việc bảo trì.

Giảm chi phí bảo trì: Việc nâng cao độ tin cậy dẫn đến giảm các sự cố bảo trì.

III. Chức năng của Mô-đun kiểm soát thân xe (BCM)

Mô-đun điều khiển thân máy (BCM) là một mô-đun điều khiển mạnh mẽ được thiết kế để thực hiện các chức năng điều khiển rời rạc và điều khiển nhiều thiết bị điện.

1. BCM (body Control module) Mô-đun kiểm soát thân xe là thành phần điện quan trọng của xe. Được sử dụng để giám sát và kiểm soát các chức năng liên quan đến thân xe (ví dụ: đèn xe, cửa sổ, khóa cửa) và hoạt động như một cổng vào mạng CAN và LIN.

2. Điều khiển phụ tải có thể đến trực tiếp từ DBM hoặc giao tiếp với ECU từ xa thông qua CAN / LIN.

3. Bộ điều khiển thân xe thường kết hợp các chức năng RFID như mở khóa từ xa và hệ thống động cơ khóa chống trộm.

4. Mô-đun kiểm soát thân xe tích hợp quản lý các chức năng an toàn và tiện nghi cũng như hệ thống quản lý nguồn điện. BCM cũng cung cấp giao diện chẩn đoán khi sửa chữa và bảo dưỡng xe.

5. Khi người lái mở đèn xe, ghế sưởi nhiệt hoặc sử dụng cần gạt nước kính chắn gió, BCM hoạt động như một trung tâm điều khiển.

6. Trong một chiếc ô tô hạng trung được trang bị đầy đủ, BCM giao tiếp với khoảng 60 bộ điều khiển điện tử ECU khác nhau. Là một phần của hệ thống quản lý năng lượng tích hợp, BCM có thể giúp giảm mức tiêu thụ năng lượng tổng thể của xe.

IV. Hệ thống chức năng thân xe mà mô-đun điều khiển thân xe (BCM) có thể điều khiển

Các chức năng của mô-đun điều khiển thân xe bên trái bao gồm: điều khiển cửa sổ và cửa bằng điện, điều khiển khóa cửa trung tâm, chìa khóa điều khiển từ xa, chống trộm từ xa, điều khiển hệ thống chiếu sáng đèn, điều khiển sưởi kính chiếu hậu bằng điện, điều chỉnh nền sáng đồng hồ, điều khiển âm thanh báo động, thiết bị chiếu sáng nội thất và ngoại thất của xe, chức năng an ninh, cần gạt nước, đèn báo rẽ và quản lý điện năng, gạt nước mưa tự động, hệ thống chống trộm (IMMO), hệ thống giám sát áp suất lốp (TPMS)...

Chức năng cơ bản

Loại hình tiêu chuẩn:

- Đèn chiếu sáng bên ngoài: đèn pha, đèn nhỏ, đèn xi nhan, đèn sương mù trước sau, đèn chiếu sáng ban ngày, đèn lùi, đèn phanh, đèn chiếu góc, đèn đỗ xe, v.v.

- Đèn nội thất: Đèn trần, vòng bọc chìa khóa phát sáng, đèn cửa

- Cần gạt nước trước và sau, rửa trước và sau, rửa đèn pha

- Chìa khóa điều khiển từ xa (RKE), ổ khóa bốn cửa, mở cửa sau

- Giao tiếp CAN / LIN

- Chẩn đoán ISO15765

- Quản lý mạng

- Chức năng cập nhật chương trình BootLoader

- Chế độ làm việc Limphome

Loại hình thoải mái:

- Hệ thống giám sát áp suất lốp (TPMS)

- Hệ thống chống trộm (IMMO)

- Cổng mạng (CAN 3 chiều)

Loại hình sang trọng:

- AFS Master

- Kiểm soát cửa sổ xe

- Điều khiển cửa sổ trời

- PEPSIJAS

V. Phương pháp điều khiển BCM và xu hướng phát triển

BCM có những xu hướng phát triển như sau: trong thân xe ngày càng nhiều thiết bị điện tử được sử dụng khiến BCM điều khiển được nhiều đối tượng hơn; chức năng của từng thiết bị điện tử ngày càng nhiều và các chức năng khác nhau đều cần được thực hiện thông qua BCM, làm cho các chức năng của BCM mạnh mẽ hơn; ngày càng nhiều thông tin được chia sẻ giữa các thiết bị điện tử, một thông tin có thể được sử dụng bởi nhiều thành phần cùng một lúc, chức năng giao tiếp dữ liệu của BCM được yêu cầu ngày càng mạnh mẽ, chỉ có một BCM tập trung rất khó hoàn thành chức năng ngày càng to lớn, làm cho BCM dạng Bus, nối mạng trở thành xu hướng phát triển. Bus CAN là bus mạng khu vực của bộ điều khiển đa máy chủ nối tiếp, là mạng truyền thông nối tiếp hỗ trợ hiệu quả điều khiển phân tán hoặc điều khiển trong thời gian thực. Do đặc điểm: tốc độ truyền thông cao, độ tin cậy tốt và giá thành rẻ… đặc biệt thích hợp cho các hệ thống ô tô nên việc sử dụng công nghệ bus CAN để điều khiển các thiết bị điện và điện tử trên thân xe là một xu hướng tất yếu trong sự phát triển của BCM.

BCM (body control module) chủ yếu điều khiển các thiết bị điện của thân xe ô tô, chẳng hạn như đèn xe, gạt nước, tẩy rửa, khóa cửa, cửa sổ điện, cửa sổ trời, kính chiếu hậu chỉnh bằng điện, điều khiển từ xa, v.v. Chính là các tín hiệu đóng ngắt điện của các thiết bị điện này được đưa vào BCM, BCM điều khiển các thiết bị điện tương ứng làm việc trực tiếp hoặc thông qua rơ le.

1. Đối với các phụ tải có tính cảm ứng điện lớn: như cần gạt nước, quạt gió, quạt, ... để giảm tác động đến nguồn điện hệ thống, đồng thời bảo vệ thiết bị điện, có thể sử dụng phương pháp PWM để thực hiện khởi động bằng phần mềm;

2. Tiến hành bảo vệ ngắn mạch đối với thiết bị điện, khi xảy ra sự cố chập điện phải kịp thời ngắt nguồn điện để tránh các sự cố như cháy đường dây;

3. Thực hiện bật nguồn thứ cấp đối với các sự cố ngắn mạch để nâng cao hơn nữa khả năng chống nhiễu của hệ thống;

4. Chẩn đoán sự cố của thiết bị, cảnh báo sự cố, ghi lại thông tin, v.v.;

5. Các chức năng phức tạp được hoàn thành bởi các giao thức của các mô-đun khác nhau.

6. Thực hiện chia sẻ thông tin tiện cho việc sử dụng và phát triển thiết bị mới. Trong hệ thống này, hầu hết mọi thông tin đều dựa vào giao thức được truyền trên đường truyền bus và được phát đi bằng phương thức quảng bá, cho nên thông tin của xe có thể dễ dàng thu được bằng thiết bị mới. Do đó, dựa vào thiết bị camera hành trình của đường truyền bus CAN, thiết bị chẩn đoán sự cố chỉ cần đọc tín hiệu yêu cầu từ đường truyền bus theo giao thức là được, việc phát triển sản phẩm trở nên rất dễ dàng, chi phí cũng rất thấp.

PHƯƠNG THỨC VỀ CÔNG NGHỆ ĐIỀU KHIỂN BCM

Có ba phương thức về công nghệ điều khiển BCM: phương thức phân cấp, phương thức tập trung và phương thức phân phối (đường truyền bus).

Các dòng xe có BCM phân cấp chủ yếu là xe ô tô rẻ tiền, chẳng hạn như Santana 3000, Amulet, Geely Free Cruiser, Elantra, Elysee, Jetta, v.v.;

Dòng xe sử dụng BCM tập trung tương đối ít và các mô hình đại diện bao gồm: Sonata, Teana, Tiida, Galena, Zunchi, Brilliance, v.v.;

Xe ô tô hạng trung và cao cấp sử dụng nhiều BCM phân phối như Passat, Touran, Accord, Triumph, Audi, Sagitar, Mondeo, Crown, Regal, Pyron, v.v.

VI. Ví dụ về các chức năng có trong mô-đun điều khiển thân máy BCM

BCM nhận thông tin từ đường truyền bus CAN, các công tắc và cảm biến khác nhau, điều khiển hoạt động của các bộ phận điện khác nhau trên xe; đồng thời BCM đọc các tín hiệu trạng thái bật tắt của công tắc kết hợp như: ánh sáng đèn, hướng rẽ, cần gạt nước, v.v.; và như một nút mạng, BCM còn có chức năng truyền tín hiệu. Đồng thời, nó có chức năng điều khiển tiết kiệm điện để giảm tiêu thụ điện khi tắt công tắc nguồn; BCM còn có chức năng chẩn đoán, có thể tiến hành chẩn đoán sự cố thông qua CONSULT và các cài đặt khác nhau. Các chức năng BCM được thể hiện trong Bảng 1.

Bảng 1 Danh sách các chức năng BCM

LÀM THẾ NÀO ĐỂ BCM ĐÁNH GIÁ MẠCH HỞ HOẶC NGẮN MẠCH VÀ QUÁ TẢI

ĐIỀU CHẾ ĐỘ RỘNG XUNG (PWM)

Điều chế độ rộng xung (PWM) là chữ viết tắt của "Pulse Width Modulation" trong tiếng Anh, gọi tắt là Điều chế độ rộng xung. Đây là một công nghệ rất hiệu quả để điều khiển mạch tương tự bằng cách sử dụng đầu ra kỹ thuật số của bộ vi xử lý, và được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như đo lường, truyền thông, điều khiển và chuyển đổi công suất. Phương pháp điều khiển tương tự điều chỉnh độ lệch của cực cổng hoặc cực gốc của transistor theo sự thay đổi của trọng tải tương ứng để thực hiện đóng ngắt điện transistor đầu ra nguồn điện ổn áp hoặc thay đổi thời gian truyền dẫn của transistor. Phương pháp này có thể thực hiện điện áp đầu ra hoạt động cung cấp điện không đổi khi các điều kiện công việc thay đổi.

PWM là điều chế độ rộng xung, là dạng sóng xung với chu kỳ nhiệm vụ thay đổi. Công nghệ dựa trên kết luận này làm cơ sở lý luận. Điều khiển bật và tắt thiết bị đóng ngắt điện bán dẫn để thu được một loạt các xung có biên độ bằng nhau và độ rộng không bằng nhau ở đầu ra và các xung này được sử dụng để thay thế các sóng sin hoặc các dạng sóng cần thiết khác. Độ rộng của mỗi xung được điều chế theo các quy tắc nhất định, điều này không chỉ có thể thay đổi kích thước của điện áp đầu ra của mạch điện biến tần mà còn thay đổi tần số đầu ra.