整車電氣潛回路案例分析

孟胥里

整車電氣潛回路案例分析

孟胥里

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

文章討論整車電氣潛回路的定義，通過潛回路案例的分析說明潛回路的危害，同時(shí)提出避免潛回路的措施，對(duì)整車電氣開發(fā)初期如何避免潛回路有一定參考意義。

潛回路；接地；拓?fù)?/p>

引言

隨著汽車電子技術(shù)的發(fā)展，大量的汽車用電設(shè)備應(yīng)用到汽車上，接線越來越復(fù)雜，如果這些零部件之間的接口電路不匹配或者電路連接中存在潛電路，將會(huì)導(dǎo)致負(fù)載誤動(dòng)作甚至故障現(xiàn)象的發(fā)生。

本文將重點(diǎn)討論整車電氣潛回路定義、潛回路的檢查，以及通過幾個(gè)故障案例來說明如何避免潛回路。

1 潛回路定義

1.1 潛回路（Sneak Path）

是指在電氣/電子系統(tǒng)中使系統(tǒng)產(chǎn)生非期望功能或抑制期望功能的電路。它是潛伏在電氣系統(tǒng)中的一種通路或者狀態(tài)，它會(huì)阻礙電氣功能的實(shí)現(xiàn)，或者引起其它零部件的誤動(dòng)作。潛回路產(chǎn)生與硬件失效無關(guān)，而是在電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中無意形成的一種潛在狀態(tài)，是設(shè)計(jì)意圖之外的電路。

2 潛回路分析

潛回路分析[1]（SCA：Sneak Circuit Analysis）虧全面分析大型復(fù)雜系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)缺陷和潛在問題，把事故隱患消除在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，從根本上提高大型復(fù)雜系統(tǒng)的可靠性和安全性。

在電氣/電子系統(tǒng)中，為了查出潛回路，先按原理圖列出電路所存在的一切通路，為了簡化起見，須略去不必要的部分，但必須保留開關(guān)、負(fù)載、繼電器和晶體管等，必須保留連通電源和接地總線通路。

圖1 典型的潛回路網(wǎng)絡(luò)樹

潛回路分析一般采用網(wǎng)絡(luò)樹，這種網(wǎng)絡(luò)樹規(guī)定：把所有的電源置于每個(gè)網(wǎng)絡(luò)樹的頂端，而底部是地，并使電路按照自上而下的規(guī)則排列。圖1是典型的潛回路網(wǎng)絡(luò)樹，這些網(wǎng)絡(luò)樹由5種基本拓?fù)鋱D[2]組成，即直線型（I型）、電源拱形（Y型）、地拱形（倒Y型）、組合拱形（X型）、和橋型（H型）。

3 潛回路案例分析

3.1 案例1：轉(zhuǎn)向燈潛回路

下圖是某款車型BCM控制轉(zhuǎn)向燈的電路圖，根據(jù)下方電路圖，正常情況下，近光燈回路如Path A所示，電流經(jīng)過接地點(diǎn)GD1構(gòu)成回路。

圖2 正常情況下電流路徑

當(dāng)接地點(diǎn)GD1斷開或失效或接觸不良時(shí)，近光燈通過前照燈總成內(nèi)的轉(zhuǎn)向燈構(gòu)成潛回路，電流路徑如Path B所示，經(jīng)過接地點(diǎn)GD2構(gòu)成回路。

圖3 轉(zhuǎn)向燈潛回路

3.2 案例2：座椅調(diào)節(jié)電機(jī)潛回路

下圖是某款車型座椅調(diào)節(jié)電機(jī)接地情況，可以看出座椅調(diào)節(jié)電機(jī)與360全景泊車控制器共地。

圖4 座椅調(diào)節(jié)電機(jī)接地

正常情況下，座椅調(diào)節(jié)電機(jī)通過共地點(diǎn)GD01接地。

當(dāng)接地點(diǎn)GD01失效或斷開后，座椅調(diào)節(jié)電機(jī)仍然可以正常工作，檢查發(fā)現(xiàn)AVM是金屬外殼模塊，直接通過螺栓固定在車體上，因此AVM通過自身外殼接地（case ground），即座椅調(diào)節(jié)電機(jī)通過AVM外殼螺栓G01接地。

圖5 座椅調(diào)節(jié)電機(jī)電流正常路徑

圖6 座椅調(diào)節(jié)電機(jī)通過AVM外殼接地

再將AVM外殼接地點(diǎn)GD1斷開后，座椅調(diào)節(jié)電機(jī)仍然可以正常工作。檢查發(fā)現(xiàn)AVM通過視頻屏蔽線與影音娛樂主機(jī)連接，而視頻屏蔽地線與娛樂主機(jī)地線連通，即座椅調(diào)節(jié)電機(jī)通過娛樂主機(jī)接地點(diǎn)GD02接地。

圖7 座椅調(diào)節(jié)電機(jī)通過GD02接地

再將娛樂主機(jī)接地點(diǎn)GD02斷開后，座椅調(diào)節(jié)電機(jī)仍然可以正常工作。檢查發(fā)現(xiàn)娛樂主機(jī)也是金屬外殼通過螺栓與儀表臺(tái)管梁接地，即座椅調(diào)節(jié)電機(jī)通過娛樂主機(jī)外殼G02接地。

圖8 座椅調(diào)節(jié)電機(jī)通過G02接地

再將娛樂主機(jī)外殼接地點(diǎn)GD2斷開后，座椅調(diào)節(jié)電機(jī)仍然可以正常工作。檢查發(fā)現(xiàn)娛樂主機(jī)與天線連接，天線通過螺栓安裝在車體上，即座椅調(diào)節(jié)電機(jī)通過天線G03接地。

再將天線接地點(diǎn)GD3斷開后，座椅調(diào)節(jié)電機(jī)不再工作。即座椅調(diào)節(jié)電機(jī)的潛回路已經(jīng)全部找出來并消除。

圖9 座椅調(diào)節(jié)電機(jī)通過G03接地

圖10 座椅調(diào)節(jié)電機(jī)潛回路全部消除

從本案例可以看出，如果大電流負(fù)載與小電流負(fù)載共地，且小電流負(fù)載有冗余的接地（外殼接地或天線線纜接地），當(dāng)接地失效（ground lift）后，電流會(huì)從大負(fù)載留到小電流負(fù)載，如果電流夠大，就會(huì)損害小電流負(fù)載電器件。因此在整車電氣設(shè)計(jì)時(shí)，要避免潛回路。

4 避免潛回路措施

避免潛回路的措施主要有：

（1）重組搭鐵點(diǎn)，重點(diǎn)關(guān)注外殼接地/天線接地的電器件接地。

（2）增加接地點(diǎn)連接線。

（3）增加二極管（少見），同時(shí)會(huì)有0.7V電壓抬升。

在一些日系車型上，發(fā)艙線、IP線、車身線上都有接地點(diǎn)連接線。

5 總結(jié)

本文討論整車電氣潛回路的定義，通過潛回路案例的分析說明潛回路的危害，同時(shí)提出避免潛回路的措施，對(duì)整車電氣開發(fā)初期如何避免潛回路有一定參考意義。

[1] 張大慶,宋斌.電子系統(tǒng)的潛通路分析技術(shù)[J].光電技術(shù)應(yīng)用,2006 (02):43-46.

[2] Walker F E.Sneak circuit analysis automation[C]//Proceedings., Ann -ual Reliability and Maintainability Symposium.IEEE,1989:502-506.

Analysis of Grounding Design of Vehicle

Meng Xuli

( AnHui JiangHuai Automobile CO., LTD. Technical Center, Anhui Hefei 230601 )

This article discuss the definition of sneak path of electrical system. Through two examples analysis, It points out the hazard of sneak path and how to avoid it.

Sneak path; Grounding; Topology

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.07.055

U463.6

A

1671-7988(2021)07-173-03

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1671-7988(2021)07-173-03

孟胥里，就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心。