發(fā)動(dòng)機(jī)防盜系統(tǒng)導(dǎo)致電磁兼容問題的解決辦法

曾湘文 吳苗 李嘉潔 王明明

（廣州汽車集團(tuán)股份有限公司汽車工程研究院）

目前車載電子控制單元（ECU）的發(fā)展日新月異，在功能越來越強(qiáng)大的同時(shí)，也帶來越來越多的電磁兼容（EMC）問題，為了應(yīng)對(duì)此情況，所有前裝ECU均需要通過相應(yīng)的EMC標(biāo)準(zhǔn)。發(fā)動(dòng)機(jī)防盜鎖止（IMMO）系統(tǒng)由于存在諧振電路而導(dǎo)致的強(qiáng)電壓，因此容易產(chǎn)生EMC問題，而現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)電路并未解決此問題。文章以某車身控制模塊（BCM）為例進(jìn)行分析，闡述如何從硬件和軟件兩方面共同解決IMMO帶來的問題。

1 問題描述

在某BCM單板中，EMC試驗(yàn)中的沿電源線傳導(dǎo)（CE）試驗(yàn)按照CISPR（國際無線電干擾特別委員會(huì)）25 IEC：2008標(biāo)準(zhǔn)的Class 4進(jìn)行設(shè)定，其測(cè)試結(jié)果，如圖1和圖2所示。

圖1 實(shí)驗(yàn)室環(huán)境背景噪聲測(cè)試圖

圖2 車身控制模塊（BCM）樣件沿電源線傳導(dǎo)（CE）首次測(cè)試結(jié)果

從圖1可以看出，實(shí)驗(yàn)室環(huán)境在頻率為61.9 MHz附近有25 dBμV的背景噪聲存在，被測(cè)件在該實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試結(jié)果應(yīng)該將此背景噪聲去除才是被測(cè)件的輻射值。從圖2可以看出，BCM在頻率為150 kHz的電場(chǎng)強(qiáng)度峰值超過CISPR25標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的80dBμV。

2 原因調(diào)查

從圖2可以看出，在150 kHz附近的干擾非常強(qiáng)烈，大大超過標(biāo)準(zhǔn)的限值，這應(yīng)該是電路板上某一部分電路正好工作在這一頻率從而產(chǎn)生的強(qiáng)烈干擾，一次諧波引起的干擾可能性很大。經(jīng)過分析，在整個(gè)板子中低頻部分的電路只有IMMO，因此首先懷疑到IMMO部分的電路。按照NXP公司的PCF7991標(biāo)準(zhǔn)電路設(shè)計(jì)，如圖3所示。

圖3 PCF7991標(biāo)準(zhǔn)電路圖

按照IMMO的設(shè)計(jì)要求，將電路調(diào)試到諧振狀態(tài)，在C3兩端進(jìn)行測(cè)試，諧振狀態(tài)下C3兩端波形圖，如圖4所示。

圖4 諧振狀態(tài)下C3兩端波形顯示界面

圖4中，方波從PCF7991的TX2管腳測(cè)得，正弦波從圖3中的A點(diǎn)測(cè)得。圖4中方波與正弦波的電壓上升沿跳變點(diǎn)C與正弦波的最大值（圖4中D點(diǎn)位置）相位基本相同，表示IMMO處于諧振狀態(tài)，此時(shí)正弦波的峰峰值Vp-to-p=100 V7.9（5 V表示PCF7991第二管腳驅(qū)動(dòng)電壓的電平），而IMMO系統(tǒng)要求5＜Q＜15[1]，也就是說A點(diǎn)的峰峰值還有可能超過100 V，達(dá)到約190.8 V。相對(duì)于低電壓系統(tǒng)來說，接近200 V的電壓很容易通過電源或者地耦合，從而導(dǎo)致CE超標(biāo)。

3 解決辦法

由于是IMMO諧振電路引起的CE超標(biāo)，并且瞬態(tài)電流達(dá)到200 mA[2]，考慮到容抗為（C為電容，ω為諧振頻率，j為復(fù)數(shù)），C越大容抗越低，而ω為125kHz，容抗越低可將對(duì)應(yīng)干擾引入到地中，從而消除影響。因此將圖3中的C1容值加大到100 μF，容抗由0.8減小到0.08，以減小諧振電路對(duì)電源的影響。修改后測(cè)試結(jié)果，如圖5所示。從圖5可以看出，150 kHz這個(gè)頻點(diǎn)可以滿足CISPR25標(biāo)準(zhǔn)的要求，但6.125 MHz這個(gè)頻點(diǎn)還是均值功率為42.506 dBμV，超過CISPR25標(biāo)準(zhǔn)約2 dBμV，30～108 MHz頻點(diǎn)的干擾得到了進(jìn)一步的抑制，61.9 MHz為實(shí)驗(yàn)室背景噪聲，不予關(guān)注。如果進(jìn)一步增加C1的容值當(dāng)然也能夠進(jìn)一步改善EMC性能，但增加成本，電容體積也將更大，這需要工程師權(quán)衡。

圖5 增大C1電容后沿電源線傳導(dǎo)（CE）測(cè)試結(jié)果

另外為了進(jìn)一步減小IMMO對(duì)EMC的影響，軟件可以在KL15有效后，發(fā)起n次認(rèn)證請(qǐng)求（通常n為5次），在這n次請(qǐng)求后如果還無法完成認(rèn)證，則軟件判定認(rèn)證失敗，不再發(fā)起認(rèn)證，以此避免對(duì)其它ECU產(chǎn)生EMC干擾。

4 結(jié)論

IMMO系統(tǒng)可以通過2種方法避免對(duì)其它ECU造成EMC干擾：1）在IMMO芯片靠近供電管腳端增加大電容，推薦為100 μF；2）軟件在KL15有效時(shí)才發(fā)起對(duì)鑰匙端的認(rèn)證，并且認(rèn)證必須在有限的若干次內(nèi)完成。以上2種方法能保證整車發(fā)揮正常的功能。