电磁干扰导致高位制动灯闪亮问题分析与解决

尚俊萍，张　凯，李　玮，王先明（中国第一汽车股份有限公司技术中心，吉林长春　130011）



电磁干扰导致高位制动灯闪亮问题分析与解决

尚俊萍，张凯，李玮，王先明
（中国第一汽车股份有限公司技术中心，吉林长春130011）

摘要：从电磁干扰角度出发，分析当操作行李厢锁时造成高位制动灯闪亮的原因，包括干扰源、耦合回路和受扰体。针对问题产生的原因，提出了有效的解决方案，并进行了实车验证。

关键词：高位制动灯；电磁干扰；电磁兼容；滤波电路

近年来，随着电子技术飞速发展，越来越多的电子产品被应用到汽车上，因此汽车电子电气系统也越来越复杂。整车电子电气系统中包含许多导线、继电器、电机和电磁阀等部件，这些部件具有不同的电容和电感特性。具有电容、电感的回路在闭合或者断开的瞬间会产生高频振荡，并且以电磁波的形式在空气中传播，将导致抗电磁干扰性差的零部件功能异常。

汽车整车电子电气作为一个系统，应具备一定的抗电磁干扰能力，同时系统内部各个零部件之间不能相互产生电磁干扰［1］。分析解决汽车电气系统间的EMC问题，是保证汽车功能正常及汽车安全不容忽视的课题。

电磁干扰的传播方式有两种：传导干扰和辐射电磁干扰。传导干扰是指通过导线等器件将电磁噪声的能量传送到其它电路中；辐射电磁干扰是指辐射干扰源以电磁波的形式在空间中传播。

1　问题描述

一汽技术中心开发的某款车型，在道路试验时发现：当操作行李厢锁时，高位制动灯会闪亮。信号流转如图1所示。

用泰克MDO4104B-3示波器测试高位制动灯正负极的电流。当操作行李厢锁电机时，发现高位制动灯的正负极之间有一个大概300ms的脉冲电流，如图2所示。

图1　信号流转图

图2　高位制动灯闪亮时电流

2　问题排查

通过初步排查，电线束连接、行李厢锁电机和高位制动灯都没有故障，且在多辆车上均发现有相同问题，由此推断可能是原理设计问题或者电磁干扰导致故障发生。

2.1原理分析

经过原理分析，行李厢锁电机和高位制动灯均由BCM驱动，BCM布置在仪表板上。高位制动灯布置在后风窗顶部，高位制动灯是LED光源。行李厢锁布置在行李厢盖上，行李厢锁的工作电流为5 A。BCM在仪表板线束上，高位制动灯和行李厢锁电机均在车身线束上，二者通过仪表板线束与车身线束的对接连接器相连。原理图如图3所示。

2.2故障排查

从仪表板和车身对接连接器处，找到BCM控制行李厢锁电机供电的管脚和BCM控制制动灯供电的管脚，分别外接两根导线到行李厢电机和高位制动灯，其它电路保持和原车一样。如果这两根外接的线离得很近，则进行解锁行李厢动作，高位制动灯闪亮；如果把这两根线分开很远，则进行解锁行李厢动作，高位制动灯不闪亮。原理框图如图4所示。

图3　行李厢锁电气件布置图

图4　故障排查原理框图

在电磁兼容试验室搭建行李厢锁和高位制动的回路，对行李厢锁电机进行测试，发现在行李箱锁动作时，会产生高频干扰波，如图5所示。由此可断定是电磁干扰导致高位制动闪亮故障的发生。

图5　搭建台架和高频干扰信号

2.3原因分析

电磁干扰（EMI）由3个基本要素组成：干扰源、传播路径（耦合通道）和受扰体（敏感体）［2］。在平行的导线之间，大功率负载的电源线会对小电流的信号线产生干扰，从而影响小电流负载的正常工作。

行李厢锁、车身线束和高位制动灯组成了电磁干扰的三要素，行李厢锁动作时会产生高频干扰波。干扰波通过耦合路径（图3中的车身线束）耦合到高位制动灯电路中。电磁干扰原理如图6所示。

图6　电磁干扰原理

由于高位制动灯中没有滤波电路，所以导致高位制动灯闪亮。高位制动灯实物及原理图见图7。

图7　高位制动灯实物及原理图

3　问题解决

针对电磁干扰三要素，消除干扰源、切断传播路径或者提供受扰体的性能，均可以消除电磁干扰。结合以往项目经验，滤波具有良好的抑制传导干扰的作用。在电路中增加参数匹配的滤波器，可以保证有效的信号通过，滤掉干扰或者噪声等无用的信号，从而对整个电气回路起到保护作用。滤波器的种类有很多，如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等［3］。

根据测试的结果，行李厢锁动作造成的电磁干扰主要是高频干扰，因此增加一个低通滤波器，可以起到防浪涌和滤波的作用。低通滤波器的转折频率为f= 1/2πRC。通过试验验证，在高位制动灯电路图中增加一个RC低通滤波电路，可以有效滤除干扰信号，使高位制动灯正常工作。高位制动灯更改后的原理图如图8所示。

图8　增加滤波电路的高位制动灯实物及原理图

4　结论

为了保证汽车电气各个零部件正常工作，提高系统可靠性，在进行电子电气系统功能设计的同时，进行电磁兼容匹配设计。只有当系统功能设计和电磁兼容性设计完美结合时，整车的电气性能才能得到保证。

本文论述的问题是在道路试验阶段才发现，在问题排查和解决时都导致了人力和开发成本的浪费。在后续项目开发中，应该在设计阶段就进行电气系统间的电磁兼容设计，以便提高开发效率，减少开发成本。

参考文献：

［1］许泓泉.汽车电气电子系统EMC设计存在的问题及其改进技术［J］.电子技术与软件工程，2014（9）：265-265.

［2］郑玲.电动汽车电机驱动系统EMC研究综述［J］.汽车工程学报，2014（5）：319-327.

［3］王曦.汽车电子EMC设计中的电子元器件选型技术［J］.电子元件与材料，2014（9）：99-100.

（编辑心翔）

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

中图分类号：U463.68

文献标识码：A

文章编号：1003－8639（2016）06－0046－03

收稿日期：2015-12-28；修回日期：2016-01-18

作者简介：尚俊萍（1985-），女，山西太原人，电气工程师，主要从事汽车电气方面的设计工作。