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图解汽车电气技术10,核心原理是什么?

虽然不同版本的《图解汽车电气技术》章节划分可能略有差异,但第10章通常会聚焦于现代汽车上最核心、最复杂的电气系统之一——车身控制系统

本章的核心目标是:理解如何通过电子控制单元、传感器和执行器的协同工作,实现车辆舒适、安全和便捷的智能化功能。


第10章:车身控制系统 - 核心要点与图解

本章可以分解为以下几个关键部分:

  1. 系统概述:什么是车身控制模块?
  2. 核心子系统详解:
    • 防盗与进入系统
    • 舒适便利系统(车窗、天窗、后视镜等)
    • 照明与信号系统(智能化升级)
    • 驾驶员信息系统
  3. 核心技术:车载网络通信
  4. 诊断与维护

系统概述:车身控制模块

核心概念

车身控制系统不再是单个独立功能的集合,而是由一个或多个车身控制模块作为“大脑”,通过车载网络(如CAN总线、LIN总线)连接车内各种传感器和执行器,进行统一管理和协调的控制网络。

BCM的主要功能

BCM就像是车辆的“管家”或“总务部长”,负责管理除动力总成和底盘控制之外的所有车身电子功能。

图解汽车电气技术10,核心原理是什么?-图1

图解说明:

  • 中心节点: BCM位于车载网络的核心位置,通过高速CAN总线与发动机控制单元、变速器控制单元等通信,通过低速CAN/LIN总线与车窗、车门、灯光等模块通信。
  • 输入信号: 接收来自车门开关、钥匙、车速传感器、光照传感器等各种信号。
  • 输出指令: 根据预设程序和输入信号,向车窗电机、灯光、喇叭、防盗器等执行器发出指令。

核心子系统详解

1 防盗与进入系统

这是BCM最关键的安全功能之一,现代系统已从简单的机械锁升级为智能电子系统。

工作流程图解:

graph TD
    A[授权方式] --> B{BCM验证};
    B -->|验证成功| C[执行解锁/启动];
    B -->|验证失败| D[触发警报];
    subgraph "授权方式"
        A1[遥控钥匙]
        A2[无钥匙进入与一键启动]
        A3[智能手机App]
    end
    subgraph "执行动作"
        C1[解锁车门/油箱盖]
        C2[解除防盗警戒]
        C3[允许发动机启动]
    end
    subgraph "警报系统"
        D1[鸣响喇叭]
        D2[闪烁灯光]
        D3[向车主手机发送警报]
    end
    C --> C1
    C --> C2
    C --> C3
    D --> D1
    D --> D2
    D --> D3

图解说明:

  • 无钥匙进入与启动: 驾驶员携带智能钥匙进入车内,车内天线探测到钥匙信号,当按下启动按钮时,BCM与钥匙进行双向身份验证,验证通过后,BCM向发动机ECU发送“允许启动”的信号,车辆才能启动。
  • 发动机防盗锁止系统: 这是BCM与发动机ECU的深度联动,钥匙里的芯片有独特的ID码,点火时,BCM读取该ID码并与存储的合法ID码进行比对,只有比对成功,BCM才会通过CAN总线告诉ECU“可以喷油点火”,否则即使钥匙能拧动,发动机也无法启动。

2 舒适便利系统

这部分功能极大提升了驾驶和乘坐的便利性。

核心功能与图解:

功能 图解说明 工作原理
电动车窗 图解汽车电气技术10,核心原理是什么?-图2 主开关:通常有“升/降”和“一键上下”功能。分开关:只能控制对应车窗,BCM接收开关信号,控制车窗电机(双向可逆)的转动方向和电流通断。防夹功能:通过电流检测霍尔传感器,在电机堵转时(如夹到手),立即反转电机,下降一段距离。
电动座椅 图解汽车电气技术10,核心原理是什么?-图3 座椅调节开关(前后、高低、俯仰、腰托等)直接向座椅调节电机供电,BCM通常只提供电源通路,不参与复杂的逻辑控制,除非是带记忆功能的座椅。
电动后视镜 图解汽车电气技术10,核心原理是什么?-图4 后视镜开关通过BCM控制后视镜电机,实现上下左右调节,带加热、折叠、自动防眩目功能的后视镜,则由BCM控制其相应的加热膜折叠电机防眩目传感器/膜

3 照明与信号系统

现代汽车的灯光系统已从简单的“开/关”变为智能化的“辅助驾驶”系统。

智能化功能图解:

  1. 自动大灯与日间行车灯

    • 传感器: 光照传感器。
    • 逻辑: 当环境光线变暗(如进入隧道),光照传感器将信号发送给BCM,BCM自动打开前照灯,日间行车灯则在车辆启动后自动点亮,提高日间行车安全性。
  2. 自适应前照灯系统

    • 传感器: 转向角传感器、车速传感器。
    • 图解: 图解汽车电气技术10,核心原理是什么?-图5
    • 逻辑: 转弯时,根据转向角度和车速,BCM控制大灯调节电机,使灯光照射方向随之转动,照亮弯道内侧,减少视野盲区。
  3. coming home / leaving home 功能

    • 逻辑: 驾驶员锁车后(leaving home),BCM会自动保持近光灯亮一段时间(如30秒),照亮回家的路,解锁车门后,近光灯自动亮起,方便驾驶员找到车门。

4 驾驶员信息系统

BCM是信息显示屏的重要信息源之一。

  • 功能: 管理仪表盘、中控屏上的显示信息,如:
    • 车门未关警告
    • 安全带未系警告
    • 灯光故障报警
    • 油量/续航里程显示
    • 行车电脑信息(平均油耗、续航里程等)
  • 图解: BCM通过CAN总线从其他ECU获取数据(如从燃油液位传感器获取油量,从ABS获取车速),然后处理后发送给仪表ECU进行显示。

核心技术:车载网络通信

BCM之所以能管理如此多的功能,关键在于车载网络

  • CAN总线 (Controller Area Network): 车辆的“高速公路”,用于高速、可靠地传输控制信号和状态数据,BCM通过CAN总线获取车速、发动机转速等信息。
  • LIN总线 (Local Interconnect Network): 车辆的“乡村小路”,用于连接低速、简单的设备,如车窗开关、后视镜调节开关、雨量传感器等,它成本低,连接简单。

图解:CAN总线通信原理

[BCM] <-----> [ECU 1: 发动机]
  |               |
  | CAN_H         | CAN_H
  | CAN_L         | CAN_L
  |               |
[ECU 2: 仪表]   [ECU 3: ABS]
  |
  | (通过网关)
  |
[LIN总线]
  |
[车窗开关] <---> [车窗电机]

通信过程: 当BCM需要打开左前车窗时:

  1. BCM向LIN总线发送一条包含“左前窗上升”指令的数据包。
  2. 连接在LIN总线上的左前门控制模块接收到指令。
  3. 该模块控制左前窗电机转动,实现车窗上升。

诊断与维护

当车身控制系统出现故障时,维修人员会使用诊断仪进行检测。

  • 诊断仪接口: 通常位于驾驶员侧仪表板下方。
  • 诊断流程:
    1. 连接诊断仪,选择车身系统。
    2. 读取故障码:B1234 “左前车窗升降器电机电路开路”。
    3. 查看数据流:实时监控各传感器的信号(如光照传感器数值、车门开关状态)。
    4. 执行元件测试:通过诊断仪强制BCM驱动某个执行器(如让所有车窗同时下降),以判断是BCM问题还是线路/执行器问题。

第10章车身控制系统是现代汽车电气技术的集大成者,它通过BCM这个“大脑”,利用车载网络这个“神经网络”,将车辆的各种舒适、安全、便利功能有机地整合在一起,实现了从“功能堆砌”到“智能协同”的飞跃,理解BCM的工作原理,对于掌握现代汽车电气技术至关重要。

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