發動機防盜系統導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）的發展日新月異，在功能越來越強大的同時，也帶來越來越多的電磁兼容（EMC）問題，為了應對此情況，所有前裝ECU均需要通過相應的EMC標準。發動機防盜鎖止（IMMO）系統由于存在諧振電路而導致的強電壓，因此容易產生EMC問題，而現有的標準電路并未解決此問題。文章以某車身控制模塊（BCM）為例進行分析，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試驗中的沿電源線傳導（CE）試驗按照CISPR（國際無線電干擾特別委員會）25 IEC：2008標準的Class 4進行設定，其測試結果，如圖1和圖2所示。

圖1 實驗室環境背景噪聲測試圖

圖2 車身控制模塊（BCM）樣件沿電源線傳導（CE）首次測試結果

從圖1可以看出，實驗室環境在頻率為61.9 MHz附近有25 dBμV的背景噪聲存在，被測件在該實驗室的測試結果應該將此背景噪聲去除才是被測件的輻射值。從圖2可以看出，BCM在頻率為150 kHz的電場強度峰值超過CISPR25標準規定的80dBμV。

2 原因調查

從圖2可以看出，在150 kHz附近的干擾非常強烈，大大超過標準的限值，這應該是電路板上某一部分電路正好工作在這一頻率從而產生的強烈干擾，一次諧波引起的干擾可能性很大。經過分析，在整個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標準電路設計，如圖3所示。

圖3 PCF7991標準電路圖

按照IMMO的設計要求，將電路調試到諧振狀態，在C3兩端進行測試，諧振狀態下C3兩端波形圖，如圖4所示。

圖4 諧振狀態下C3兩端波形顯示界面

圖4中，方波從PCF7991的TX2管腳測得，正弦波從圖3中的A點測得。圖4中方波與正弦波的電壓上升沿跳變點C與正弦波的最大值（圖4中D點位置）相位基本相同，表示IMMO處于諧振狀態，此時正弦波的峰峰值Vp-to-p=100 V7.9（5 V表示PCF7991第二管腳驅動電壓的電平），而IMMO系統要求5＜Q＜15[1]，也就是說A點的峰峰值還有可能超過100 V，達到約190.8 V。相對于低電壓系統來說，接近200 V的電壓很容易通過電源或者地耦合，從而導致CE超標。

3 解決辦法

由于是IMMO諧振電路引起的CE超標，并且瞬態電流達到200 mA[2]，考慮到容抗為（C為電容，ω為諧振頻率，j為復數），C越大容抗越低，而ω為125kHz，容抗越低可將對應干擾引入到地中，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，以減小諧振電路對電源的影響。修改后測試結果，如圖5所示。從圖5可以看出，150 kHz這個頻點可以滿足CISPR25標準的要求，但6.125 MHz這個頻點還是均值功率為42.506 dBμV，超過CISPR25標準約2 dBμV，30～108 MHz頻點的干擾得到了進一步的抑制，61.9 MHz為實驗室背景噪聲，不予關注。如果進一步增加C1的容值當然也能夠進一步改善EMC性能，但增加成本，電容體積也將更大，這需要工程師權衡。

圖5 增大C1電容后沿電源線傳導（CE）測試結果

另外為了進一步減小IMMO對EMC的影響，軟件可以在KL15有效后，發起n次認證請求（通常n為5次），在這n次請求后如果還無法完成認證，則軟件判定認證失敗，不再發起認證，以此避免對其它ECU產生EMC干擾。

4 結論

IMMO系統可以通過2種方法避免對其它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有效時才發起對鑰匙端的認證，并且認證必須在有限的若干次內完成。以上2種方法能保證整車發揮正常的功能。