轉動方向盤導致倒車影像問題的分析

劉 鳳， 付朝輝

（吉利汽車研究院（寧波） 有限公司， 浙江 寧波 315336）

隨著汽車電器件種類和智能化日益增多， 電器件間的電磁兼容性問題也日漸突顯， 其直接影響汽車品質、 客戶感知， 甚至汽車安全。 其中一個容易導致電磁兼容問題產(chǎn)生的原因就是大電流工作器件的電源線與敏感信號線共線布置導致敏感信號受干擾， 出現(xiàn)電磁兼容問題， 因此整車電器件線束布置的優(yōu)劣也尤為重要。

1 問題描述

車輛在倒車工況下， 中控顯示屏會顯示倒車影像畫面，此時駕駛員轉動方向盤， 發(fā)現(xiàn)倒車影像畫面出現(xiàn)橫條紋（類似水波紋）。 將方向盤轉動到最大扭矩位置時 （即方向盤打滿）， 倒車影像畫面中的水波紋更加明顯。

2 原因分析

2.1 初步定位輻射源

首先尋找轉動方向盤時最大的可能電磁輻射源， 經(jīng)過排查初步確定可能是電動助力轉向系統(tǒng) （以下簡稱EPS），因其在方向盤轉動時需要提供助力， 工作電流較大。

2.2 確定輻射源

使用示波器測量EPS電源線與搭鐵線之間的紋波電壓，在方向盤正常轉向時示波器顯示電壓為0.16V （圖1）， 方向盤轉動到最大扭矩位置時， 示波器顯示電壓為1.96V （圖2）。

圖1 方向盤正常轉向時電壓

圖2 方向盤轉動到最大扭矩位置時電壓

從示波器采集到的不同方向盤位置的紋波電壓的差異與倒車影像影響程度基本一致， 可以進一步確定電磁輻射源為EPS。

2.3 確定干擾路徑

將車輛進行拆解， 發(fā)現(xiàn)EPS電源線與倒車影像的CVBS信號線在A柱Inline接口處一直到儀表板處有共線走線 （圖3），此方式可能容易導致EPS工作過程中產(chǎn)生的大電流耦合到CVBS信號線上， 同時CVBS信號是模擬信號， 工作電壓幅度范圍小 （1Vp-p）， 容易受到大電流干擾， 從而影響倒車影像畫面， 使得出現(xiàn)水波紋。

圖3 EPS電源線與CVBS信號線共線

為進一步確定CVBS 信號線是否受到電磁干擾， 在CVBS線上增加磁環(huán)， 然后轉動方向盤， 問題現(xiàn)象明顯改善， 水波紋消失， 由此確定了電磁輻射影響了CVBS信號。

將EPS電源線與CVBS信號線分開走線， 將EPS電源線接發(fā)動機艙熔斷盒80A熔斷絲， 搭鐵線接蓄電池負極， 從而與CVBS信號線不再共線。 發(fā)現(xiàn)問題現(xiàn)象消失后， 進一步確定是EPS工作時產(chǎn)生的大電流通過線束耦合至CVBS信號線上，從而影響了CVBS信號， 使得倒車影像畫面出現(xiàn)水波紋現(xiàn)象。

3 整改對策

3.1 CVBS端抗擾能力優(yōu)化

從電磁干擾受體出發(fā)， 電磁輻射耦合到了倒車影像的CVBS信號線， 因此在多媒體主機端增加視頻隔離IC， 抑制CVBS信號外部干擾， 結果方向盤正常轉向時倒車影像畫面水波紋消失。

3.2 布線優(yōu)化

優(yōu)化整車線束布置和走向，將EPS電源線與CVBS信號線分開， 減少共線。 如圖4所示， EPS電源線從發(fā)動機艙走儀表板， 而倒車影像的CVBS信號線不再進入A柱Inline， 改變走向從主副駕座椅下面走線 （黑實線： 整改前CVBS信號線走向； 黑虛線： 整改后CVBS信號線走向； 紅實線：EPS電源線走向）。 兩種方法共同實施可實現(xiàn)任意轉動方向盤，甚至轉動到扭矩最大位置， 倒車影像畫面均無水波紋。

圖4 EPS電源線與CVBS信號線分開走線

4 實車中不能與其他電器件共線的電器件

大量經(jīng)驗總結得知在整車中， 有些電器件的電源線或搭鐵線盡量不要與其他小信號線束共線， 具體如下。

1） 高電磁輻射風險的噪聲線 （例如PWM信號、 LIN信號等） 與電磁敏感的信號線 （例如爆震傳感器信號等） 應盡量避免共線走線。

2） 高壓線束與低壓線束應盡量避免共線走線， 如無法避免時， 盡量垂直布線。

3） 大電流線束與其它I/O線應盡量分開走線， 特別是用于控制部件、 無線電和娛樂系統(tǒng)的I/O線。

4） 大電流線束應與小信號線束分開走線。

5 結論

汽車的電器件種類多、 功能多、 布置復雜， 工作電流也不盡相同， 這就給汽車電磁兼容性帶來了巨大挑戰(zhàn)。 因此在整車的V數(shù)據(jù)開發(fā)階段就要考慮到線束布置可能帶來的電磁兼容性問題。 針對不同電器件的種類 （如是否是小信號器件或敏感器件） 和工作電流范圍 （是否是大電流器件或高風險輻射源器件） 等特性選擇合理的布置方式， 在V數(shù)據(jù)檢查階段將共線可能導致的電磁兼容問題提前識別，進行糾正， V數(shù)據(jù)階段進行規(guī)避后既節(jié)省了開發(fā)驗證、 問題排查的時間， 又節(jié)省了開發(fā)驗證試驗費用， 為搶占銷售市場爭分奪秒做出貢獻。

但實踐中尚缺乏具體的電器件線束共線可能導致問題的量化指標， 所以仍需要對整車電器件的線束布置、 共線方向和共線長度等進行深入研究， 積累更多經(jīng)驗， 從而減少因電器件線束共線導致的整車電磁兼容性問題。