汽车电子电路设计剖析

大概在10年前，我在一家从事汽车电子研发的台资企业就职。

我们提供给江西xx汽车的新车江xx车的遥控中控在厂内路试时发现一个问题：

当车辆发生颠簸时，打开的车窗玻璃会概率性地自动上升闭合。

我们给该新车提供的遥控中控功能，除了车灯和门锁控制之后，还有闭锁后控制玻璃自动上升闭合的功能；

接到车厂反应的情况之后，我跟负责该项目的电子工程师紧急赶往了车厂。

车厂的技术负责人跟我们详细介绍了故障情况，我们也从设计角度跟他们做了深入的剖析。

并跟他们介绍，我们的软硬件设计以及测试是如何严重遵照《福特软硬件设计规范》，并按照福特标准逐一解读具体含义，对着原理图、软件介绍理论计算以及验证方法。

着重对“地线偏移”、“水电阻”、"抛负载" 的要求做了深入的介绍。

在跟他们交流的同时，我也一边深思导致其故障产生的可能原因：

控制玻璃上升的控制器是由北京某厂家提供的。

我们通过PNP三极管输出高电压的控制信号给车窗控制器，当遥控中控接收到遥控闭锁信号时，通过PNP三极输出一段时间的高电压信号给车窗控制器，如下：

遥控中控的闭窗信号输出电路

车窗控制器应该是通过NPN三极管来隔离检测该闭窗信号。

有可能是我们的遥控中控误输出的闭窗信号，也有可能是车窗控制器程序有bug，误控制了玻璃，可是这几种情况都不可能与颠簸有相关性，如果是这些原因，不发生颠簸应该会概率性出问题。

当车辆发生颠簸时，有可能车上的电器用电情况会突然发生变化，导致某个回路的电流突变。而这种突变可能会导致遥控中控的参考地和车窗控制器的参考地发生了偏移，即产生”ground offset"现象，或者会产生低频的抛负载信号，这个信号通过地串到输入检测电路。

想到这，我打破了沉默，问了车厂的技术负责人一个问题：“您有车窗控制器的电路原理图吗，我想看一下他们的输入检测部分的电路“。车厂的技术负责人回答：”没有，我让他们发过来“。

不多久，车窗控制器的厂家，把他们输入部分的原理图发了过来，如下：

车窗控制器的输入检测电路

说实话，看到这个电路时，还是有稍许的震惊，NPN的BE之间居然能祼得这么干净。这样地线偏移，水电阻，还有干扰导入的漏电流往哪里跑？

我当即跟车厂技术负责人说，这个是车窗控制器的设计问题。

根据Ford SDS，由于两个电器不是直接搭铁接地，而是通过不同的线束接地，彼此接地的线束所流过的电流不样，因此，两个电器之间的参考地会有电压差。

福特设计规范规定必须考虑+/-2.2V的地线偏移，而Nissan设计规范规定必须考虑+/-1.8V的地线偏 移(顺便说一句，福特标准比其它车厂更严苛）。

这样，在某些情况下，遥控中控不输出控制信号，车窗控制器的输入端可能都会有耦合的地线偏移电压。

或者是当发生抛负载时，变化的电源电压通过PNP三极管的CE极耦合到车窗控制器的输入端。

由于NPN三极管的BE极之间没有并接泄放漏电流的电阻，这些情况产生的漏电流流入B，经放大之后，在C极产生大电流，使得C极电压被拉低，车窗控制器误检测到闭窗信号。

车厂技术负责人听我说完，立即打电话跟车窗控制器的厂家说明了情况。

当天晚上，车窗控制器厂家的工程师就坐飞机来到了车窗。

第二天上午，车窗控制器厂家的工程师在NPN三极管的BE极并上大小为2K左右的电阻，再次路试，故障消失。

本文来源物联网全栈开发