汽車電子電路設(shè)計(jì)剖析

大概在10年前，我在一家從事汽車電子研發(fā)的臺(tái)資企業(yè)就職。

我們提供給江西xx汽車的新車江xx車的遙控中控在廠內(nèi)路試時(shí)發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題：

當(dāng)車輛發(fā)生顛簸時(shí)，打開的車窗玻璃會(huì)概率性地自動(dòng)上升閉合。

我們給該新車提供的遙控中控功能，除了車燈和門鎖控制之后，還有閉鎖后控制玻璃自動(dòng)上升閉合的功能；

接到車廠反應(yīng)的情況之后，我跟負(fù)責(zé)該項(xiàng)目的電子工程師緊急趕往了車廠。

車廠的技術(shù)負(fù)責(zé)人跟我們詳細(xì)介紹了故障情況，我們也從設(shè)計(jì)角度跟他們做了深入的剖析。

并跟他們介紹，我們的軟硬件設(shè)計(jì)以及測試是如何嚴(yán)重遵照《福特軟硬件設(shè)計(jì)規(guī)范》，并按照福特標(biāo)準(zhǔn)逐一解讀具體含義，對著原理圖、軟件介紹理論計(jì)算以及驗(yàn)證方法。

著重對“地線偏移”、“水電阻”、"拋負(fù)載" 的要求做了深入的介紹。

在跟他們交流的同時(shí)，我也一邊深思導(dǎo)致其故障產(chǎn)生的可能原因：

控制玻璃上升的控制器是由北京某廠家提供的。

我們通過PNP三極管輸出高電壓的控制信號(hào)給車窗控制器，當(dāng)遙控中控接收到遙控閉鎖信號(hào)時(shí)，通過PNP三極輸出一段時(shí)間的高電壓信號(hào)給車窗控制器，如下：

遙控中控的閉窗信號(hào)輸出電路

車窗控制器應(yīng)該是通過NPN三極管來隔離檢測該閉窗信號(hào)。

有可能是我們的遙控中控誤輸出的閉窗信號(hào)，也有可能是車窗控制器程序有bug，誤控制了玻璃，可是這幾種情況都不可能與顛簸有相關(guān)性，如果是這些原因，不發(fā)生顛簸應(yīng)該會(huì)概率性出問題。

當(dāng)車輛發(fā)生顛簸時(shí)，有可能車上的電器用電情況會(huì)突然發(fā)生變化，導(dǎo)致某個(gè)回路的電流突變。而這種突變可能會(huì)導(dǎo)致遙控中控的參考地和車窗控制器的參考地發(fā)生了偏移，即產(chǎn)生”ground offset"現(xiàn)象，或者會(huì)產(chǎn)生低頻的拋負(fù)載信號(hào)，這個(gè)信號(hào)通過地串到輸入檢測電路。

想到這，我打破了沉默，問了車廠的技術(shù)負(fù)責(zé)人一個(gè)問題：“您有車窗控制器的電路原理圖嗎，我想看一下他們的輸入檢測部分的電路“。車廠的技術(shù)負(fù)責(zé)人回答：”沒有，我讓他們發(fā)過來“。

不多久，車窗控制器的廠家，把他們輸入部分的原理圖發(fā)了過來，如下：

車窗控制器的輸入檢測電路

說實(shí)話，看到這個(gè)電路時(shí)，還是有稍許的震驚，NPN的BE之間居然能祼得這么干凈。這樣地線偏移，水電阻，還有干擾導(dǎo)入的漏電流往哪里跑？

我當(dāng)即跟車廠技術(shù)負(fù)責(zé)人說，這個(gè)是車窗控制器的設(shè)計(jì)問題。

根據(jù)Ford SDS，由于兩個(gè)電器不是直接搭鐵接地，而是通過不同的線束接地，彼此接地的線束所流過的電流不樣，因此，兩個(gè)電器之間的參考地會(huì)有電壓差。

福特設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定必須考慮+/-2.2V的地線偏移，而Nissan設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定必須考慮+/-1.8V的地線偏 移(順便說一句，福特標(biāo)準(zhǔn)比其它車廠更嚴(yán)苛）。

這樣，在某些情況下，遙控中控不輸出控制信號(hào)，車窗控制器的輸入端可能都會(huì)有耦合的地線偏移電壓。

或者是當(dāng)發(fā)生拋負(fù)載時(shí)，變化的電源電壓通過PNP三極管的CE極耦合到車窗控制器的輸入端。

由于NPN三極管的BE極之間沒有并接泄放漏電流的電阻，這些情況產(chǎn)生的漏電流流入B，經(jīng)放大之后，在C極產(chǎn)生大電流，使得C極電壓被拉低，車窗控制器誤檢測到閉窗信號(hào)。

車廠技術(shù)負(fù)責(zé)人聽我說完，立即打電話跟車窗控制器的廠家說明了情況。

當(dāng)天晚上，車窗控制器廠家的工程師就坐飛機(jī)來到了車窗。

第二天上午，車窗控制器廠家的工程師在NPN三極管的BE極并上大小為2K左右的電阻，再次路試，故障消失。

本文來源物聯(lián)網(wǎng)全棧開發(fā)