汽車電子電路設計剖析

大概在10年前，我在一家從事汽車電子研發的臺資企業就職。

我們提供給江西xx汽車的新車江xx車的遙控中控在廠內路試時發現一個問題：

當車輛發生顛簸時，打開的車窗玻璃會概率性地自動上升閉合。

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上升閉合的功能；

接到車廠反應的情況之后，我跟負責該項目的電子工程師緊急趕往了車廠。

車廠的技術負責人跟我們詳細介紹了故障情況，我們也從設計角度跟他們做了深入的剖析。

并跟他們介紹，我們的軟硬件設計以及測試是如何嚴重遵照《福特軟硬件設計規范》，并按照福特標準逐一解讀具體含義，對著原理圖、軟件介紹理論計算以及驗證方法。

著重對“地線偏移”、“水電阻”、"拋負載" 的要求做了深入的介紹。

在跟他們交流的同時，我也一邊深思導致其故障產生的可能原因：

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給車窗控制器，當遙控中控接收到遙控閉鎖信號時，通過PNP三極輸出一段時間的高電壓信號給車窗控制器，如下：

遙控中控的閉窗信號輸出電路

車窗控制器應該是通過NPN三極管來隔離檢測該閉窗信號。

有可能是我們的遙控中控誤輸出的閉窗信號，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性，如果是這些原因，不發生顛簸應該會概率性出問題。

當車輛發生顛簸時，有可能車上的電器用電情況會突然發生變化，導致某個回路的電流突變。而這種突變可能會導致遙控中控的參考地和車窗控制器的參考地發生了偏移，即產生”ground offset"現象，或者會產生低頻的拋負載信號，這個信號通過地串到輸入檢測電路。

想到這，我打破了沉默，問了車廠的技術負責人一個問題：“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“。車廠的技術負責人回答：”沒有，我讓他們發過來“。

不多久，車窗控制器的廠家，把他們輸入部分的原理圖發了過來，如下：

車窗控制器的輸入檢測電路

說實話，看到這個電路時，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，還有干擾導入的漏電流往哪里跑？

我當即跟車廠技術負責人說，這個是車窗控制器的設計問題。

根據Ford SDS，由于兩個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，兩個電器之間的參考地會有電壓差。

福特設計規范規定必須考慮+/-2.2V的地線偏移，而Nissan設計規范規定必須考慮+/-1.8V的地線偏 移(順便說一句，福特標準比其它車廠更嚴苛）。

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

或者是當發生拋負載時，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，這些情況產生的漏電流流入B，經放大之后，在C極產生大電流，使得C極電壓被拉低，車窗控制器誤檢測到閉窗信號。

車廠技術負責人聽我說完，立即打電話跟車窗控制器的廠家說明了情況。

當天晚上，車窗控制器廠家的工程師就坐飛機來到了車窗。

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。

本文來源物聯網全棧開發