一TCU是什么？

TCU（變速箱控制單元）作為自動(dòng)變速箱的智能中樞，堪稱汽車的"換擋指揮官"。相較于手動(dòng)擋依賴駕駛員操作，TCU通過集成車速、轉(zhuǎn)速、油門等傳感器網(wǎng)絡(luò)（如同神經(jīng)末梢），實(shí)時(shí)解析車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)。內(nèi)置控制算法能精準(zhǔn)決策換擋策略：低速加速時(shí)主動(dòng)降檔保持動(dòng)力輸出，高速巡航時(shí)智能升檔優(yōu)化燃油效率。

在高端車型中，TCU更與ECU、ESP等系統(tǒng)協(xié)同構(gòu)建整車控制網(wǎng)絡(luò)，例如急加速時(shí)同步優(yōu)化噴油量、點(diǎn)火時(shí)序和換擋邏輯，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力與駕乘舒適性的智能平衡。這種機(jī)電協(xié)同控制系統(tǒng)顯著提升了駕駛便捷性和車輛性能表現(xiàn)。

二架構(gòu)

三全面排查EMC問題

【排查思路】：

排查 TCU 的 EMC 問題，需要從電磁干擾的三要素 —— 干擾源、耦合途徑和敏感設(shè)備入手，進(jìn)行系統(tǒng)性分析。

確定干擾源：TCU 內(nèi)部的各種電子元件，如微控制器、功率驅(qū)動(dòng)芯片、時(shí)鐘電路等，在工作時(shí)都可能產(chǎn)生電磁干擾。例如，時(shí)鐘電路產(chǎn)生的高頻時(shí)鐘信號(hào)，其諧波成分如果沒有得到有效抑制，就可能成為干擾源。

分析耦合途徑：電磁干擾可以通過傳導(dǎo)和輻射兩種方式傳播。在 TCU 中，傳導(dǎo)耦合可能通過電源線、信號(hào)線等線路發(fā)生，比如發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾信號(hào)，可能通過電源線傳導(dǎo)到 TCU。輻射耦合則是干擾源以電磁波的形式向周圍空間輻射，TCU 的金屬外殼、PCB 板上的走線等都可能成為輻射天線，將干擾信號(hào)傳播出去。

明確敏感設(shè)備：在我們面對(duì)認(rèn)證測(cè)試時(shí)，天線就是我們的目標(biāo)敏感設(shè)備。只有全面、系統(tǒng)地分析這三個(gè)要素，才能準(zhǔn)確找出 TCU 的 EMC 問題所在。

四深入分析問題根源

1.干擾源分析

在 TCU 內(nèi)部，存在多個(gè)潛在的干擾源，這些干擾源產(chǎn)生的電磁干擾是導(dǎo)致 EMC 問題的重要原因。

（1）電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的開關(guān)動(dòng)作：

電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊在 TCU 中用于控制變速箱的換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其開關(guān)動(dòng)作會(huì)產(chǎn)生高頻的電壓和電流變化。以某款 TCU 的電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊為例，當(dāng)單片機(jī)信號(hào)控制MOS開啟和關(guān)閉時(shí)，開關(guān)頻率可達(dá)幾十 kHz 甚至更高。在開關(guān)瞬間，電壓和電流的變化率（dv/dt 和 di/dt）非常大，會(huì)產(chǎn)生大量的諧波噪聲，這些諧波就是電磁干擾的來(lái)源。比如，在一個(gè) PWM（脈沖寬度調(diào)制）控制的功率模塊中，PWM 信號(hào)的高次諧波會(huì)通過電源線、信號(hào)線等傳播出去。

（2）時(shí)鐘電路的高頻信號(hào)

時(shí)鐘電路為 TCU 中的微控制器、數(shù)字信號(hào)處理器等提供同步時(shí)鐘信號(hào)，其頻率通常在幾十 MHz 到幾百 MHz 之間。高頻時(shí)鐘信號(hào)本身就具有較強(qiáng)的電磁輻射能力，而且其諧波成分也可能通過各種各樣的路徑空間輻射或傳導(dǎo)線束輻射，導(dǎo)致數(shù)據(jù)超標(biāo)。例如，16MHz晶振提供給CAN處理芯片時(shí)鐘，由于芯片本身、PCB板耦合情況、板子本身GND環(huán)境復(fù)雜，最后呈現(xiàn)出的時(shí)鐘超標(biāo)特別嚴(yán)重。

（3）信號(hào)線上的噪聲

TCU 中的信號(hào)線上傳輸著各種傳感器信號(hào)、控制信號(hào)等，這些信號(hào)在傳輸過程中容易受到外界干擾，產(chǎn)生噪聲。例如，傳感器信號(hào)線可能會(huì)受到周圍強(qiáng)電磁場(chǎng)的干擾，導(dǎo)致信號(hào)失真。當(dāng)傳感器信號(hào)受到干擾時(shí)，TCU 接收到的信號(hào)就會(huì)包含錯(cuò)誤信息，從而影響其對(duì)車輛狀態(tài)的判斷和控制。此外，信號(hào)線上不同信號(hào)之間也可能發(fā)生串?dāng)_，如數(shù)字信號(hào)對(duì)模擬信號(hào)的干擾，導(dǎo)致模擬信號(hào)的精度下降。

2.耦合途徑分析

電磁干擾在 TCU 內(nèi)部和外部的傳播主要通過傳導(dǎo)和輻射兩種途徑，了解這些耦合途徑對(duì)于解決 EMC 問題至關(guān)重要。

（1）傳導(dǎo)耦合

傳導(dǎo)耦合是指電磁干擾通過導(dǎo)體傳播，如電源線、信號(hào)線等。在 TCU 中，功率模塊產(chǎn)生的高頻干擾信號(hào)可以通過電源線傳導(dǎo)到其他電路。

例如，當(dāng)功率模塊開關(guān)時(shí)，產(chǎn)生的高頻電流會(huì)在電源線上產(chǎn)生電壓波動(dòng)，這些電壓波動(dòng)會(huì)沿著電源線傳播到 TCU 的各個(gè)部分，影響其他電路的正常工作。信號(hào)線也可能成為傳導(dǎo)耦合的路徑，當(dāng)附近的干擾源產(chǎn)生的電磁場(chǎng)作用在信號(hào)線上時(shí)，會(huì)在信號(hào)線上感應(yīng)出干擾電流，從而將干擾信號(hào)傳輸?shù)脚c之相連的電路中。

（2）輻射耦合

輻射耦合是指電磁干擾以電磁波的形式通過空間傳播。TCU 內(nèi)部的干擾源，如時(shí)鐘電路、功率模塊等，會(huì)向外輻射電磁波。當(dāng)這些電磁波的頻率和能量達(dá)到一定程度時(shí)，會(huì)對(duì)周圍的電路產(chǎn)生干擾。

例如，TCU 的 PCB 板上的走線如果長(zhǎng)度與電磁波的波長(zhǎng)滿足一定關(guān)系（如長(zhǎng)度為 1/4 波長(zhǎng)的奇數(shù)倍），就會(huì)形成有效的輻射天線，將干擾信號(hào)輻射出去。此外，TCU 的金屬外殼如果沒有良好的屏蔽接地，也可能成為輻射天線，增強(qiáng)電磁輻射。在 TCU 工作時(shí)，其內(nèi)部的電磁輻射可能會(huì)干擾到附近的其他汽車電子設(shè)備，如車載音響、藍(lán)牙模塊等。

3.整改措施

（1）針對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)MOS，查看了該芯片的功能，調(diào)節(jié)了MOS上升沿的電阻，使其變得平緩；

（2）針對(duì)超高時(shí)鐘問題，加入展頻晶振16MHz，針對(duì)時(shí)鐘進(jìn)行展頻處理；

（3）四層板變更為六層板，增加地的面積、縮小噪聲回路面積；

（4）調(diào)整測(cè)試布置擺放。

【最后的整改數(shù)據(jù)】：

五總結(jié)

EMC 對(duì)于 TCU 的性能和汽車行駛安全至關(guān)重要。未來(lái)，隨著汽車智能化、電動(dòng)化的快速發(fā)展，TCU 面臨的電磁環(huán)境將更加復(fù)雜，對(duì) EMC 的要求也會(huì)越來(lái)越高。在未來(lái)的研究中，可以進(jìn)一步探索新型的屏蔽材料和結(jié)構(gòu)，提高屏蔽效果；研究更高效的濾波算法和電路，適應(yīng)高頻高速信號(hào)的需求；加強(qiáng)對(duì)軟件抗干擾技術(shù)的研究，提高 TCU 的智能化抗干擾能力。同時(shí)，隨著新能源汽車和自動(dòng)駕駛技術(shù)的興起，TCU 的 EMC 研究也需要與這些新技術(shù)相結(jié)合，為汽車行業(yè)的發(fā)展提供更可靠的支持。