基于BCM控制的汽车灯光系统原理分析与故障诊断

魏秋兰

摘 要：汽车灯光系统关系行车安全，传统灯光控制逐渐淘汰，BCM控制的灯光系统具有成本低、功能多、可靠性高等优点被广泛应用，针对基于BCM控制的汽车灯光系统故障诊断相对复杂的问题，对BCM的控制功能和灯光控制原理进行了分析，对新型灯光系统的故障诊断思路和方法进行了归纳;通过故障诊断仪VAS6150和示波器VAS6356结合检测了大众迈腾B8L车型前照灯异常点亮和该亮不亮的故障，以此说明BCM控制的灯光开关线路和灯线路故障测量方法和思路，对快速诊断灯光系统故障具有重要意义。

关键词：BCM;汽车;灯光;故障诊断

中图分类号：U472 文献标识码：A 文章编号：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

随着科技发展，人们对汽车操控性、舒适性以及安全性要求的越来越高。而传统的汽车灯光系统多采用两级开关或三级开关串联的方式对灯光进行控制，原理简单、技术落后，已远不能满足人们对汽车灯光技术的要求[1]。基于车身控制模块BCM（Body Control Module）控制的车灯系统既可以智能化控制汽车灯光又可自动检查灯光线路故障;根据驾驶工况不同，自动切换远近光灯，自动控制前大灯照射距离、角度和光形，从而减轻驾驶员负担和降低因驾驶员大意导致的危险驾驶行为，已成为现代汽车的标配[2-5]。BCM控制的车灯系统故障诊断较复杂，本文从控制原理角度出发，对其故障诊断思路加以阐述，以提高故障诊断效率。

1 BCM概述

车身控制模块BCM是高度集成的芯片，集成了传统的车载电源控制单元、舒适系统控制单元和网关功能。BCM的系统构架如图1所示，主要控制对象是具有高灵敏度可睡眠检测和唤醒的高频收发器[6]，可实现电源管理、负载管理、灯光控制（远光灯、近光灯、位置灯、制动灯、转向灯、雾灯和车内照明等）[7]、中央门锁控制、天窗及行李箱锁控制、后车窗加热控制、挡风玻璃刮水器及喷水控制、喇叭控制、油箱盖控制及燃油泵预供应、座椅加热功能开启和仪表背光调节等功能。近年来还集成了自动刮水、发动机防盗、胎压监测等功能[7，8]，以满足人们不断增加的安全性、舒适性等方面的要求。

BCM驱动负载的元件有各种灯、继电器、电磁开关、电机及电磁阀，负载功率从几瓦到几十瓦、甚至上百瓦[6]。BCM内部一般装有继电器等功率元件，使各种继电器以及执行元件高度集成，可直接控制较大功率的负载，大大降低了故障发生率。

BCM具有高度的可擴展性，它作为主控单元可通过LIN总线带16个从控单元。由于LIN总线为单线制，大大减轻了导线的重量，比如：迈腾 B8L采用模块式的灯光开关，通过 LIN 总线将灯光开关的信号传输至BCM，使用线束减少了，故障发生的概率也降低了[9]。

2 灯光控制原理

BCM对车灯的控制，其优点主要体现在：BCM对灯泡或其它用电器进行电源供电或负载管理;控制单个灯泡的开启和关闭，可通过改变其编码改变灯泡亮度、功能（如：带“转向灯“功能的雾灯，白天行车灯等）等;BCM采用占空比方式控制灯光系统供电电压，不需要灯泡保险丝，还可延长灯泡寿命。

BCM对所有灯光开关信号进行分析，根据信号直接控制灯泡供电。BCM能够时刻监测灯光系统工作状态，一旦诊断到灯泡和线路存在断路或短路故障时，将自动切断电源，通过多功能仪表显示故障。BCM随时监控车灯开关的状态，当车灯开关的位置发生变化或开关本身及线路出现故障时，在点火开关接通时，如果BCM检测到一个错误的逻辑组合信号，则灯光系统立即进入应急状态，自动接通小灯和近光灯。

2.1 开关信号的输入

BCM控制的车灯系统中，开关不与灯光直接串联而是给BCM提供接通和关闭信号的，即系统将从开关输入信号端子的电位高低判断是否存在开关动作。如图2所示，BCM内的上拉电阻作为分压器，电路位置预置于开关前端。供电电压直接由BCM提供，并有5V持续电压、12 V持续电压、脉冲电压及直角电压等类型，对开关状态通过信号端子电压值进行分析。当开关断开时，因为空载电压，所以BCM内部测试到的上拉电阻下端电压为内部供电电压。当开关闭合时，此时BCM内部测试的上拉电阻下端电压为0V。BCM将这一信号进行处理，模数转换之后，变成开关状态传输给需要此信号的各个模块。

另一种形式是开关由外部电源供电，BCM控制开关的搭铁端，如图3所示，BCM内部的下拉电阻作为分压器，当开关断开时，下拉电阻下端电位为搭铁电压0V，当开关闭合时，下拉电阻下端电位为电源电压12V。

2.2 输出控制

BCM中的主要负载是各种灯和继电器[9]。如图4所示，控制负载的驱动器直接安装在控制器内，灯泡通常由末级三极管启动，末级三极管截止灯泡熄灭，还可通过脉冲宽度调制（PWM）信号启动灯泡，以控制亮度和限制电压。且末级电路采取了保护措施，不会发生短路。当灯泡功率较大，需要的电流较大时，可由BCM控制继电器线圈电路，继电器触点侧作为较大功率灯泡或其它电子元件供电。另外，整车的电池充放电和负载管理其它ECU的负载分配，则由BCM的电流监控功能来实现。

3 故障诊断思路

BCM采用模块化控制，它所管理的负载电气功能丧失，故障发生的可能原因有：信号输入开关及其线路引起的信号异常;执行元件及其线路异常;BCM供电、搭铁及自身故障;其它影响因素[10]。对于BCM控制的电气系统，如果故障诊断仪能够与BCM通信，那么BCM的供电、搭铁及它本身的故障就可以排除。借助故障诊断仪进入BCM诊断，可以快速把故障范围锁定为输入信号故障和执行器故障两大块[10-12]。

灯光系统一般故障诊断思路如图5所示，首先，听取客户意见，进一步验证故障现象，操作各灯光控制开关，检查灯光能否正常点亮，是单独某一灯不亮还是好几个灯均不亮，检查灯光有无延迟点亮、应急点亮。另外，如果是照射角度的问题，操作相应开关检查灯光的照射位置调节功能。

BCM控制灯光系统，不仅可通过诊断仪读取故障码，还可以读取数据流了解开关的状态和对执行元件（灯泡或继电器）进行促动检查，不用拆卸大量元件和线路进行检测，大大提高了故障诊断效率。

查看电路图，以BCM为中心对分电路，分为开关侧电路和灯光侧电路，如果仅某一个灯不亮其余正常，直接检查该灯泡本身及它所在的线路。如果某开关控制的好几个灯均不亮，则检查开关及开关所在线路。如果是好几种灯光均不亮，则检查它们共同的控制单元的电源线路和搭铁线路。

4 检测方法举例

4.1 故障现象

一辆2018款大众迈腾汽车，接通点火开关D，未接通灯光开关E1，两侧小灯和右前近光灯异常点亮，其余均不亮;操作灯光开关E1至近光档位时，两侧小灯和右前近光灯依然点亮，左前近光灯仍然不亮;操作变光开关，远光灯正常点亮和熄灭[9]。

4.2 故障诊断与检测

点火开关接通，灯光开关E1未接通，所有小灯点亮和右侧近光灯点亮，这是BCM的冷监控功能起作用，说明灯光系统进入应急模式。查看2018 款迈腾汽车灯光开关E1电路如图6所示，灯光系统控制单元BCM（J519）与E1之间的LIN总线如果出现断路、对负极短路或者E1的供电出现故障，或者E1的负极断路时，只要BCM监测到信号异常都会进入应急模式[9]。

（1）读取故障代码 。连接诊断仪VAS6150，进入BCM控制单元读取故障码，显示灯光開关信号不可信。根据故障代码含义可知 E1信号异常，进一步证明灯光系统进入应急模式。

读取车灯开关数据流显示，如果BCM进不去就要检查BCM的供电和搭铁线路是否正常，然后检查外围电路，外接线路故障排查过后，仍然进不去，可采用替换BCM再试。

（2） 检查车灯开关E1及连接线路电压。①供电电压正常;这里如果采用试灯法测量，测试灯的功率较小，只要超过2.5V的电压就可使其点亮，结果不准确，所以最好采用电路接通测实际电压的方法。②搭铁电压正常。搭铁端可以电路接通测电压基本等于0V，也可以采用断电测电阻的方法，搭铁电阻应小于5Ω。

（3）检查LIN总线两端信号波形。①连接示波器VAS6356，检测到车灯开关E1的T4di/1端信号波形如图 7所示，为异常波形，正常波形如图8所示;②在接通点火开关且灯光开关E1处于小灯档或近光档时测量J519 端T73c/28 信号波形如图 8所示，波形正常。电路中的一段导线无论有多长，其两端的电位或电压变化应一致。

由此可见J519的T73c/28 端子至车灯开关 E1的T4di/1之间线路存在断路。

（4）修复LIN 总线后再次验证故障 。修复LIN 总线，清除故障码，灯光应急点亮消失，车灯开光 E1 可正常控制所有灯光，但在近光档时，左前近光灯仍不亮，其余正常。说明这个故障为连环故障，由于近光灯属于单输入双输出控制，开关侧的故障可能性极小且已排除，这时主要考虑左前近光灯M29本身及其所在线路。

（5） 执行元件诊断。利用诊断仪在BCM中使用执行元件诊断功能：激活左前近光灯，其不亮;说明故障存在于M29本身及其所在线路，省去了元件拆卸的麻烦。

（6）检查左前近光灯连接线路电压。①首先连接好测量仪器，确保测试线路是一条闭合的回路，接通点火开关，车灯开关 E1 至近光档，检查 M29 供电电压异常，这时考虑上游供电线路断开;②检查BCM输出端对地电压正常;BCM的T73c/5端子至M29的T14af/6端子之间的线路断路。

4.3 故障排除與讨论

将BCM与左前近光灯之间线束修复，反复验证，左前近光正常点亮。虽然这个故障现象包含两个故障点，但是只要掌握BCM控制的灯光系统工作原理，仔细分析，必要时借助诊断仪，可以少走弯路。

5 结语

基于BCM控制的灯光系统已成为汽车灯光控制技术的发展方向，使用会越来越广泛，虽然电路简化，但工作原理复杂，要求汽车维修技师在故障诊断与维修中要对灯光系统的整个控制逻辑要非常清楚，通过故障现象和控制原理，梳理诊断思路，在维修时能够借助诊断仪和示波器快速准确的判断故障，才能适应新技术的发展。

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