電磁干擾導(dǎo)致高位制動燈閃亮問題分析與解決

尚俊萍，張　凱，李　瑋，王先明（中國第一汽車股份有限公司技術(shù)中心，吉林長春　130011）

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電磁干擾導(dǎo)致高位制動燈閃亮問題分析與解決

尚俊萍，張凱，李瑋，王先明
（中國第一汽車股份有限公司技術(shù)中心，吉林長春130011）

摘要：從電磁干擾角度出發(fā)，分析當(dāng)操作行李廂鎖時造成高位制動燈閃亮的原因，包括干擾源、耦合回路和受擾體。針對問題產(chǎn)生的原因，提出了有效的解決方案，并進(jìn)行了實車驗證。

關(guān)鍵詞：高位制動燈；電磁干擾；電磁兼容；濾波電路

近年來，隨著電子技術(shù)飛速發(fā)展，越來越多的電子產(chǎn)品被應(yīng)用到汽車上，因此汽車電子電氣系統(tǒng)也越來越復(fù)雜。整車電子電氣系統(tǒng)中包含許多導(dǎo)線、繼電器、電機(jī)和電磁閥等部件，這些部件具有不同的電容和電感特性。具有電容、電感的回路在閉合或者斷開的瞬間會產(chǎn)生高頻振蕩，并且以電磁波的形式在空氣中傳播，將導(dǎo)致抗電磁干擾性差的零部件功能異常。

汽車整車電子電氣作為一個系統(tǒng)，應(yīng)具備一定的抗電磁干擾能力，同時系統(tǒng)內(nèi)部各個零部件之間不能相互產(chǎn)生電磁干擾［1］。分析解決汽車電氣系統(tǒng)間的EMC問題，是保證汽車功能正常及汽車安全不容忽視的課題。

電磁干擾的傳播方式有兩種：傳導(dǎo)干擾和輻射電磁干擾。傳導(dǎo)干擾是指通過導(dǎo)線等器件將電磁噪聲的能量傳送到其它電路中；輻射電磁干擾是指輻射干擾源以電磁波的形式在空間中傳播。

1　問題描述

一汽技術(shù)中心開發(fā)的某款車型，在道路試驗時發(fā)現(xiàn)：當(dāng)操作行李廂鎖時，高位制動燈會閃亮。信號流轉(zhuǎn)如圖1所示。

用泰克MDO4104B-3示波器測試高位制動燈正負(fù)極的電流。當(dāng)操作行李廂鎖電機(jī)時，發(fā)現(xiàn)高位制動燈的正負(fù)極之間有一個大概300ms的脈沖電流，如圖2所示。

圖1　信號流轉(zhuǎn)圖

圖2　高位制動燈閃亮?xí)r電流

2　問題排查

通過初步排查，電線束連接、行李廂鎖電機(jī)和高位制動燈都沒有故障，且在多輛車上均發(fā)現(xiàn)有相同問題，由此推斷可能是原理設(shè)計問題或者電磁干擾導(dǎo)致故障發(fā)生。

2.1原理分析

經(jīng)過原理分析，行李廂鎖電機(jī)和高位制動燈均由BCM驅(qū)動，BCM布置在儀表板上。高位制動燈布置在后風(fēng)窗頂部，高位制動燈是LED光源。行李廂鎖布置在行李廂蓋上，行李廂鎖的工作電流為5 A。BCM在儀表板線束上，高位制動燈和行李廂鎖電機(jī)均在車身線束上，二者通過儀表板線束與車身線束的對接連接器相連。原理圖如圖3所示。

2.2故障排查

從儀表板和車身對接連接器處，找到BCM控制行李廂鎖電機(jī)供電的管腳和BCM控制制動燈供電的管腳，分別外接兩根導(dǎo)線到行李廂電機(jī)和高位制動燈，其它電路保持和原車一樣。如果這兩根外接的線離得很近，則進(jìn)行解鎖行李廂動作，高位制動燈閃亮；如果把這兩根線分開很遠(yuǎn)，則進(jìn)行解鎖行李廂動作，高位制動燈不閃亮。原理框圖如圖4所示。

圖3　行李廂鎖電氣件布置圖

圖4　故障排查原理框圖

在電磁兼容試驗室搭建行李廂鎖和高位制動的回路，對行李廂鎖電機(jī)進(jìn)行測試，發(fā)現(xiàn)在行李箱鎖動作時，會產(chǎn)生高頻干擾波，如圖5所示。由此可斷定是電磁干擾導(dǎo)致高位制動閃亮故障的發(fā)生。

圖5　搭建臺架和高頻干擾信號

2.3原因分析

電磁干擾（EMI）由3個基本要素組成：干擾源、傳播路徑（耦合通道）和受擾體（敏感體）［2］。在平行的導(dǎo)線之間，大功率負(fù)載的電源線會對小電流的信號線產(chǎn)生干擾，從而影響小電流負(fù)載的正常工作。

行李廂鎖、車身線束和高位制動燈組成了電磁干擾的三要素，行李廂鎖動作時會產(chǎn)生高頻干擾波。干擾波通過耦合路徑（圖3中的車身線束）耦合到高位制動燈電路中。電磁干擾原理如圖6所示。

圖6　電磁干擾原理

由于高位制動燈中沒有濾波電路，所以導(dǎo)致高位制動燈閃亮。高位制動燈實物及原理圖見圖7。

圖7　高位制動燈實物及原理圖

3　問題解決

針對電磁干擾三要素，消除干擾源、切斷傳播路徑或者提供受擾體的性能，均可以消除電磁干擾。結(jié)合以往項目經(jīng)驗，濾波具有良好的抑制傳導(dǎo)干擾的作用。在電路中增加參數(shù)匹配的濾波器，可以保證有效的信號通過，濾掉干擾或者噪聲等無用的信號，從而對整個電氣回路起到保護(hù)作用。濾波器的種類有很多，如低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器和帶阻濾波器等［3］。

根據(jù)測試的結(jié)果，行李廂鎖動作造成的電磁干擾主要是高頻干擾，因此增加一個低通濾波器，可以起到防浪涌和濾波的作用。低通濾波器的轉(zhuǎn)折頻率為f= 1/2πRC。通過試驗驗證，在高位制動燈電路圖中增加一個RC低通濾波電路，可以有效濾除干擾信號，使高位制動燈正常工作。高位制動燈更改后的原理圖如圖8所示。

圖8　增加濾波電路的高位制動燈實物及原理圖

4　結(jié)論

為了保證汽車電氣各個零部件正常工作，提高系統(tǒng)可靠性，在進(jìn)行電子電氣系統(tǒng)功能設(shè)計的同時，進(jìn)行電磁兼容匹配設(shè)計。只有當(dāng)系統(tǒng)功能設(shè)計和電磁兼容性設(shè)計完美結(jié)合時，整車的電氣性能才能得到保證。

本文論述的問題是在道路試驗階段才發(fā)現(xiàn)，在問題排查和解決時都導(dǎo)致了人力和開發(fā)成本的浪費。在后續(xù)項目開發(fā)中，應(yīng)該在設(shè)計階段就進(jìn)行電氣系統(tǒng)間的電磁兼容設(shè)計，以便提高開發(fā)效率，減少開發(fā)成本。

參考文獻(xiàn)：

［1］許泓泉.汽車電氣電子系統(tǒng)EMC設(shè)計存在的問題及其改進(jìn)技術(shù)［J］.電子技術(shù)與軟件工程，2014（9）：265-265.

［2］鄭玲.電動汽車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)EMC研究綜述［J］.汽車工程學(xué)報，2014（5）：319-327.

［3］王曦.汽車電子EMC設(shè)計中的電子元器件選型技術(shù)［J］.電子元件與材料，2014（9）：99-100.

（編輯心翔）

Troubleshooting of High Mounted Stop Lamp Flashing Caused by EMI

SHANG Jun-ping，ZHANG Kai，LI Wei，Wang Xian-ming
（R&D Center of China FAW Co.，Ltd.，Changchun 130011，China）

Abstract：From the point of view of electromagnetic interference，this paper analyzes the causes of high mounted stop lamp flashing，including the source of interference，the coupling circuit and the disturbed body.To solve the problem，an effective solution is put forward，and the real vehicle verification is carried out.

Key words：high mounted stop lamp；EMI；EMC；filter

中圖分類號：U463.68

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1003－8639（2016）06－0046－03

收稿日期：2015-12-28；修回日期：2016-01-18

作者簡介：尚俊萍（1985-），女，山西太原人，電氣工程師，主要從事汽車電氣方面的設(shè)計工作。