杨河清

（上汽大通汽车有限公司南京分公司软件与电子部，江苏 南京 211100）

在汽车信号类开关驱动控制器的电路故障中，有时会出现开关已动作，但控制器无响应的情况，对开关单独检查，通断尚正常，但控制器无法收到来自开关的信号，表现出开关信号无效。原因分析：无论开关采用何种触点，均存在自然氧化，表面产生氧化层，尤其在湿润环境下。当开关闭合，通过常规范围的电流值时，触点氧化层很容易被击穿，开关导通，电路能正常工作。但当开关仅通过微电流 （毫安级）时，电流可能无法突破氧化层，导致开关无法导通。因此，存在清洁电流 （cleaning current）或润湿电流 （wetting current）的概念。清洁电流是指通过一定的小电弧清理触头表面的尘垢和腐蚀，以保持触头状态良好的最小电流值。它通常远低于触点的额定电流值，一般为1～20 mA［1］，而在FIAT STD 09035中，建议清洁电流不低于10 mA［2］。

随着汽车电子技术发展，控制器数量增加，小电流开关甚至微电流开关的应用越来越多。需重视开关清洁电流的分析。

1 开关等效电路

开关接通与断开，可参照下面的等效电路图 （图1），Roff为开关断开时等效电阻，Ron为开关接通时的等效电阻。

当开关正常状态时，等效电阻值近似为：Ron=100 mΩ，Roff=10 kΩ［3］；当开关处于污染、磨损状态时，电阻值近似为：Ron=100 Ω，Roff=5 kΩ。

图1 开关等效电路图

图2 自洁式开关示意图

2 自洁式开关的触点清洁

从触点的清洁方式，开关分为自洁式开关和非自洁式开关。

自洁式开关，指通过机械运动摩擦，能主动将触点表面的氧化层清除的开关，例如图2的滑动式开关：动触点在运动过程中，在静触点表面进行摩擦，去除了氧化层。

这种方式多用于触点行程较大的开关，例如转向管柱上的组合开关或制动踏板开关。当开关受行程或结构限制，无法采用摩擦的方式自洁时，则需在开关接通后，整个回路至少能维持最小的清洁电流。

3 开关的触点清洁电流计算

3.1 直接带载类开关

开关如果直接带动普通负载，则一般的工作电流远大于清洁电流，完全能击穿氧化层，即使开关带动的是继电器线圈，通常继电器线圈电阻50～200 Ω，因此电源电压12 V时，触点电流为60 mA （线圈电阻200 Ω时），仍大于10 mA，满足清洁电流要求。

3.2 信号类开关

当开关作为信号，输出给控制器时，控制器必须为开关提供足够的清洁电流，以确保击穿氧化层。下面以2款控制器的接口电路分析。

图3 BCM接口电路（触点等效电阻处于正常状态）

3.2.1 某款12 V BCM的门开关接口电路 （图3）

1）对某款12 V BCM的门开关接口电路［3］进行分析，门打开时，开关接通。该电路为低有效，要求高电平信号≥3.3 V；低电平信号≤1.7 V。

设 VCC=12 V， Vin为BCM控制器的ECU接收电压，ISW为流过开关的电流。

1）触点按正常状态，计算得：开关断开时，Vin=6.34 V，高电平，开关信号无效；开关闭合时，Voff=550 μV，满足控制器低电平要求，信号有效；ISW=9.23 mA，同时基本满足清洁电流要求。

2）触点按磨损或污染状态 （Ron=100 Ω，Roff=5 kΩ），计算得：开关断开时，Vin=5.71 V，高电平，开关信号无效。开关闭合时，Voff=0.514 V，满足控制器低电平要求，信号有效；ISW=8.6 mA，同时基本满足清洁电流要求。

3.2.2 某款控制器接口电路

对另一款12 V控制器进行分析，接口电路如图4所示。

同样计算得：开关断开时，Vin=2.63 mV，满足低电平要求。开关闭合时，Voff=4.7 V，满足高电平要求；ISW=0.396 mA，不满足清洁电流要求。

图4 控制器接口电路

因此，该电路虽然满足控制器所需的高低激活电平要求，但不满足清洁电流要求，开关存在失效的风险，因此必须修改BCM接口电路，调整相应串并联电阻值，在满足高低电平范围的同时，满足清洁电流要求。

4 结论

当开关仅起信号作用，输入给控制器时，控制器的接口电路必须考虑开关最小的清洁电流，否则可能会导致开关不能正常工作。

通过控制器内部接口电路的调整，提供合适的清洁电流，可以保证开关的正常工作，延长触点的工作寿命。