汽車倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)異常的分析及解決

歐增開　劉冰瑩　卜慶鑫

摘 要：伴隨著電磁兼容技術(shù)在國(guó)內(nèi)的不斷發(fā)展，狹小的汽車空間內(nèi)卻集成了大量的電子設(shè)備，如導(dǎo)航儀、汽車音響、倒車?yán)走_(dá)和組合燈組等電子集成系統(tǒng)，這些電子設(shè)備都有可能向周圍發(fā)射和接受不同波段的電磁干擾信號(hào)。某車型下線車輛批量出現(xiàn)打開位置大燈的情況下，后中兩雷達(dá)探頭工作異常，不能正常偵測(cè)報(bào)警。本文介紹了汽車?yán)走_(dá)異常故障排查過程，通過零部件替換、機(jī)理分析等鎖定倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的電磁兼容性能不滿足要求導(dǎo)致問題發(fā)生。經(jīng)實(shí)車裝車確認(rèn)，采用隔開倒車?yán)走_(dá)線束和后保燈具線束的方式解決此問題。

關(guān)鍵詞：倒車?yán)走_(dá) EMC 線束布置

Abnormal Analysis and Resolution Measures of Automobile Reversing Radar System

Ou Zengkai Liu Bingying Bu Qingxin

Abstract：With the continuous development of electromagnetic compatibility technology in China， a large number of electronic devices， such as navigators， car audio， reversing radar and combined light sets， are integrated in the narrow automotive space， which are likely to transmit and accept electromagnetic interference signals from different bands around. In the case of a vehicle down-line vehicle with the position headlights on in bulk， the rear two radar probes are not working properly and cannot detect alarms properly. This paper introduces the process of troubleshooting abnormal problems in automobile radar， and the electromagnetic compatibility of locking radar systems through component replacement and mechanical analysis can not meet the requirements. Confirmed by the real vehicle， the problem is solved by separating the power supply and bottom line of the radar harness and the rear protection luminaire harness.

Key words：reversing radar， EMC， harness placement

隨著車載電子設(shè)備的日益增加，車輛所處的電磁環(huán)境變得越來(lái)越復(fù)雜，從而可能造成車載電子零部件的工作狀態(tài)異常甚至損壞。因此，為了降低或避免車載電子零部件的電磁騷擾，并提高其自身的電磁抗干擾能力，采取相應(yīng)的EMC測(cè)試手段進(jìn)行試驗(yàn)評(píng)估其電磁性能，對(duì)保證整車的電磁兼容至關(guān)重要。但是，隨著電子技術(shù)的提高，電子系統(tǒng)內(nèi)部的電子設(shè)備變得越來(lái)越復(fù)雜和密集，工作頻率也越來(lái)越高，從而可能會(huì)導(dǎo)致電子設(shè)備內(nèi)部或電子設(shè)備之間出現(xiàn)電磁干擾的隱患。而當(dāng)電磁干擾現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，敏感的電子設(shè)備會(huì)出現(xiàn)故障甚至失效，這將會(huì)極大地影響汽車行駛的安全與可靠性。因此要求汽車各個(gè)電子設(shè)備和電子控制系統(tǒng)必須相互適應(yīng)，這就涉及到了汽車電磁兼容性的問題[1]。電磁兼容性在GB14023中將其定義為設(shè)備或者系統(tǒng)在其特定的電磁環(huán)境中能夠正常工作且不對(duì)該環(huán)境中的任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力。汽車電磁兼容性主要是指車輛或其電子電器零部件以及獨(dú)立的技術(shù)單元在車輛的電磁環(huán)境中正常工作，且不會(huì)對(duì)該電磁環(huán)境中的任何一個(gè)零部件和獨(dú)立的技術(shù)單元造成電磁騷擾的能力。即車輛在一定時(shí)間內(nèi)，一定的頻譜資源條件下，車輛與其電子電器零部件可以共存且不會(huì)導(dǎo)致性能降級(jí)[2]。

1 工作原理分析

1.1 超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)原理

倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)包括無(wú)主機(jī)雷達(dá)系統(tǒng)和有主機(jī)雷達(dá)系統(tǒng)。有主機(jī)雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)有專用的控制器，用于控制倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)。目前市場(chǎng)上的無(wú)主機(jī)雷達(dá)系統(tǒng)采用LIN通訊的方式進(jìn)行地址分配，從而確定主傳感器和從傳感器，然后把采集的障礙物信息通過LIN發(fā)送給車身控制器或其他車輛上的控制器，由車身控制器或其他控制器將障礙物信息通過CAN總線發(fā)送至報(bào)警裝置，再由報(bào)警裝置進(jìn)行報(bào)警信號(hào)的顯示[3]。由于有主機(jī)雷達(dá)系統(tǒng)需要設(shè)置專用的控制器，因此其相對(duì)于無(wú)主機(jī)雷達(dá)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)多了一個(gè)部件，不易于空間布置;而無(wú)主機(jī)雷達(dá)系統(tǒng)需要通過車身控制器或其他控制器才能與車輛的CAN總線進(jìn)行通信，其信號(hào)傳輸速度慢，信號(hào)不穩(wěn)定。

圖1為某車型的雷達(dá)系統(tǒng)采用無(wú)主機(jī)雷達(dá)方案，由主雷達(dá)探頭發(fā)送對(duì)應(yīng)的CAN報(bào)文信息和組合儀表進(jìn)行通信。

1.2 超聲波測(cè)距的原理大致如下：

超聲波傳感器的探芯為發(fā)射和接收一體的壓電傳感器。通過障礙物反彈回來(lái)的聲波在傳感器表面有一定的機(jī)械壓力，壓電效應(yīng)從而產(chǎn)生電信號(hào)。此時(shí)的信號(hào)很微弱，幅度約為5MV，需要通過信號(hào)放大電路才能達(dá)到單片機(jī)能夠識(shí)別的信號(hào)。

2 實(shí)驗(yàn)分析

本文結(jié)合雷達(dá)系統(tǒng)工作原理，并分析整個(gè)信號(hào)交互過程，用故障樹分析方法，從網(wǎng)絡(luò)、硬件、軟件、環(huán)境等四大方向入手，枚舉可能導(dǎo)致倒車?yán)走_(dá)異常故障的原因，并逐一排查，最終定位問題原因[5]。

故障現(xiàn)象描述：某車型車輛在不打開位置燈的情況下，倒車?yán)走_(dá)工作均正常，在打開位置燈的情況下使用倒車?yán)走_(dá)功能，后部中間兩個(gè)雷達(dá)探頭工作異常，不能正常偵測(cè)報(bào)警。

結(jié)合故障現(xiàn)象、倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)工作原理等，梳理出本次故障主要涉及到的零部件：倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)（主機(jī)+傳感器）、左/右后組合燈、線束，并一一列出可能的故障原因（見圖3）。

2.1 問題要因及要因確認(rèn)：

2.1.1 要因確認(rèn)：網(wǎng)絡(luò)異常

對(duì)倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)報(bào)文數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，無(wú)論是否打開位置燈，報(bào)文均正常發(fā)出和接收，不存在異常收發(fā)的情況。故網(wǎng)絡(luò)異?？膳懦?/p>

2.1.2 要因確認(rèn)：軟件異常、硬件異常

對(duì)故障車、非故障車上的倒車?yán)走_(dá)傳感器進(jìn)行對(duì)調(diào)，故障現(xiàn)象隨車輛而不是隨傳感器轉(zhuǎn)移。故軟件異常、硬件異?？膳懦?。

2.1.3 要因確認(rèn)：環(huán)境因素

（1）環(huán)境電磁干擾

將倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)存在異常的車輛分別停置在廠內(nèi)、廠外不同的環(huán)境區(qū)域，經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)故障現(xiàn)象并沒有隨車輛的位置變化而消失或減弱，故車外電磁環(huán)境干擾可排除。

（2）車內(nèi)電磁干擾

左/右后組合燈、倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的EMC報(bào)告均合格，為確認(rèn)故障車上的零部件實(shí)物是否與報(bào)告相符，將故障件送至第三方實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行ECM測(cè)試，測(cè)試結(jié)果為左/右后組合燈、倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的EMC測(cè)試項(xiàng)均合格。

在對(duì)倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)進(jìn)行EMC測(cè)試過程中，發(fā)現(xiàn)原先針對(duì)倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)制定的測(cè)試方法，倒車?yán)走_(dá)線束的走向布置與實(shí)車的走向布置差異很大，且測(cè)試過程中未考量從傳感器及線束的影響。

為充分評(píng)估倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)抗擾能力情況，重新擬定了雷達(dá)系統(tǒng)的測(cè)試方案，考慮到雷達(dá)受位置燈是否開啟的影響，且左/右后組合燈位置燈LED電路板中有一個(gè)通斷頻率在50KHz的三極管，所以又增加了低頻磁場(chǎng)干擾的測(cè)試。測(cè)試結(jié)果顯示，按新的測(cè)試方法，倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)在BCI、電源線瞬態(tài)傳導(dǎo)抗擾度、輻射抗擾方面存在不符合項(xiàng)（見表1）。

（a）原測(cè)試方法：按標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)布置要求進(jìn)行測(cè)試（線束長(zhǎng)度按標(biāo)準(zhǔn)要求，雷達(dá)布置按標(biāo)準(zhǔn)要求，僅考量主傳感器，不考量從傳感器及其線束）

（b）新測(cè)試方法：按實(shí)車布置要求進(jìn)行測(cè)試（線束長(zhǎng)度按實(shí)車，主從傳感器線束捆綁布置，同步考量主從傳感器及其線束）

綜上：雷達(dá)系統(tǒng)抗擾度性能較差是導(dǎo)致問題出現(xiàn)的主要原因。左/右后組合燈開啟后，其信號(hào)通過線束耦合至雷達(dá)系統(tǒng)，雷達(dá)系統(tǒng)抵抗不住干擾，從而導(dǎo)致雷達(dá)系統(tǒng)故障。

3 解決方案

電磁兼容問題，通常可以從抑制干擾源、提升被干擾部件的抗擾度、切斷干擾傳遞路徑中選擇任意一個(gè)或多個(gè)方式解決。綜合更改成本、進(jìn)度等方面，本案例擬定采用通過調(diào)整線束布置、切斷干擾傳遞路徑的方案。

3.1 解決方案

重新布置左/右后組合燈的地線/電源線，使其沿著地毯護(hù)板走（距離倒車?yán)走_(dá)傳感器均≥200mm）。

3.2 解決方案的有效性

從倒車?yán)走_(dá)處采集波形信號(hào)，波形干凈、無(wú)異常干擾（見圖5）。在5臺(tái)故障車上實(shí)施并路試驗(yàn)證，倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)失效的故障完全消除。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過某車型雷達(dá)失效問題的解決和分析工作，可以看到，汽車電子零部件的電磁兼容性問題最終是需要通過測(cè)試手段才能進(jìn)行客觀的反映。但其測(cè)試時(shí)測(cè)試臺(tái)架的布置方式及測(cè)試手段的不同，將導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果迥然不同。汽車系統(tǒng)/零部件的電磁兼容測(cè)試，應(yīng)盡可能參考實(shí)車裝車狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

本次倒車?yán)走_(dá)異常問題的解決和分析工作也反應(yīng)了電磁兼容費(fèi)效比關(guān)系規(guī)律：電磁兼容問題越早考慮、越早解決，費(fèi)用越小、效果越好。圖6描述了汽車電子產(chǎn)品的電磁兼容成本與開發(fā)周期的關(guān)系，可以看出，解決電磁兼容問題耗費(fèi)的成本與開發(fā)周期之間成剪刀差的關(guān)系。電磁兼容設(shè)計(jì)越早介入，越能解決更多的問題及節(jié)省更多的時(shí)間和成本;反之，在量產(chǎn)階段，即使投入大量的時(shí)間與成本，也未必能很好地解決電子產(chǎn)品后期出現(xiàn)的電磁兼容問題[6]。因此，對(duì)于汽車電子零部件開發(fā)而言，及早地發(fā)現(xiàn)并解決出現(xiàn)的電磁兼容問題至關(guān)重要。

參考文獻(xiàn)：

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