王俊杰+楊楠

摘 要：近十年來(lái)，我國(guó)汽車工業(yè)得到快速的發(fā)展，汽車已經(jīng)作為日常消費(fèi)品走入尋常老百姓家中。汽車除了包括發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱等機(jī)械傳動(dòng)部件外，主要由眾多的電器產(chǎn)品夠成，而且電器產(chǎn)品占汽車整車成本的比率越來(lái)越大。要保證汽車上電器設(shè)備的正常工作，就不能忽略各個(gè)電器設(shè)備之間的相互干擾問(wèn)題。本文首先對(duì)影響汽車電器正常工作的電磁干擾源進(jìn)行了分析，其次列舉了防護(hù)電磁干擾的方法，防止和降低汽車電器的電磁干擾，對(duì)汽車行駛安全起著重要的作用.

關(guān)鍵詞：電磁兼容，汽車電器，EMC

前言

電子控制技術(shù)在汽車中應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其不僅提高了汽車的操控穩(wěn)定性，更簡(jiǎn)化了車輛駕駛的流程，但汽車各電器系統(tǒng)間的電磁兼容性也是汽車的重大安全隱患之一。通常整車控制系統(tǒng)包含有發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、底盤控制系統(tǒng)、車身控制系統(tǒng)、信息與通信系統(tǒng)與輔助電器系統(tǒng)等。在汽車狹小的空間內(nèi)，布置了眾多的電器設(shè)備，如果電器元件間的相互干擾問(wèn)題得不到解決，會(huì)使整車電器系統(tǒng)癱瘓，甚至造成嚴(yán)重的安全問(wèn)題。因此，汽車電器系統(tǒng)兼容性是影響汽車安全指標(biāo)的重要因素之一，值得我們深入研究。

1干擾源分析

1.1供電系統(tǒng)干擾源

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)為啟動(dòng)前，車輛電器系統(tǒng)依靠12V蓄電池進(jìn)行供電；車輛啟動(dòng)后，蓄電池輸出16V高電壓對(duì)汽車進(jìn)行供電，蓄電池電壓的波動(dòng)會(huì)對(duì)汽車電器性能和電路產(chǎn)生一定的干擾，其主要表現(xiàn)為兩種形式：

1.發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載瞬變

如圖1所示，發(fā)動(dòng)機(jī)上產(chǎn)生的感應(yīng)電壓為：

UL=（R1/R2）Ee-t/T

其中，τ 暫態(tài)的時(shí)間常數(shù)。汽車行駛過(guò)程中，瞬變電壓幅值可達(dá)75～125V，衰減時(shí)間100～200ms，對(duì)汽車電子產(chǎn)品產(chǎn)生很大的過(guò)流沖擊。

2.激磁衰減瞬變

當(dāng)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)，電磁場(chǎng)衰竭產(chǎn)生瞬變過(guò)電壓達(dá)到130V左右的，衰減時(shí)間約200ms，使汽車上部分傳感器受到影響。

1.2點(diǎn)火系統(tǒng)電磁干擾源

當(dāng)點(diǎn)火系統(tǒng)正常工作時(shí)，點(diǎn)火圈和火花塞等部件處會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)；當(dāng)點(diǎn)火系統(tǒng)正常關(guān)閉時(shí)，點(diǎn)火線圈的一側(cè)會(huì)感應(yīng)出高達(dá)到300V以上的電壓，為保證二次側(cè)的點(diǎn)火電壓足夠擊穿火花塞間隙，點(diǎn)火線圈二次側(cè)會(huì)感應(yīng)出一個(gè)超過(guò)25kV的高壓，因此點(diǎn)火時(shí)在點(diǎn)火線圈周圍會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁干擾。

1.3感性負(fù)載瞬變干擾源

汽車上使用的發(fā)電機(jī)、繼電器、電動(dòng)雨刮和喇叭等都屬于感性負(fù)載設(shè)備，這些設(shè)備工作時(shí)會(huì)對(duì)其他電子設(shè)備產(chǎn)生一定的干擾。其中，汽車發(fā)電機(jī)產(chǎn)生了絕大部分的感性負(fù)載瞬變干擾，交流發(fā)電機(jī)在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生100V左右的瞬變電壓，電壓上升時(shí)間可持續(xù)100μs左右，衰減時(shí)間可持續(xù)100～200ms。這種瞬變過(guò)電壓對(duì)汽車其它電子器件會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的沖擊，導(dǎo)致設(shè)備工作失靈或是損壞。

1.4靜電干擾源

大量汽車電器設(shè)備失效案例表明，多數(shù)失效是由于靜電放電造成的，汽車靜電的防滑應(yīng)該引起我們的重視。靜電是由兩種不同物質(zhì)相互摩擦，因物體表面間電子移動(dòng)而產(chǎn)生的。汽車靜電主要由幾種方式產(chǎn)生：

1）元器件自身帶電，比如：發(fā)電機(jī)等；

2）感生電荷產(chǎn)生靜電；

3）元器件接觸帶靜電的物品；

其中，第3種是最主要的靜電產(chǎn)生方式，人在干燥環(huán)境中與物體間接觸摩擦，產(chǎn)生靜電傳導(dǎo)到元器件，靜電電壓可高達(dá)上萬(wàn)伏，直接造成元器件失效。

1.5電磁耦合干擾源

汽車內(nèi)分布著各類功能各異的線束和電纜，通常為了布置方便，都以捆扎的形式布置在車內(nèi)。導(dǎo)線間的無(wú)屏蔽的配線及搭鐵阻抗會(huì)產(chǎn)生電感性耦合、電容性耦合干擾和阻性耦合干擾。

電磁耦合干擾產(chǎn)生的干擾強(qiáng)度可達(dá)到200V以上，持續(xù)的時(shí)間能達(dá)到300ms以上，線束內(nèi)既有電源導(dǎo)線也有控制信號(hào)導(dǎo)線，這樣的耦合干擾足以導(dǎo)致傳遞控制信號(hào)不準(zhǔn)確或是錯(cuò)誤。同時(shí)汽車采用多點(diǎn)搭鐵接地的方式，這種方式會(huì)形成共同的阻抗通道，不可避免產(chǎn)生阻性耦合干擾。

2電磁干擾抑制技術(shù)

制定干擾抑制方案之前要了解產(chǎn)生電磁干擾的條件，受到干擾的元器件通過(guò)發(fā)射電磁波，通過(guò)相關(guān)途徑傳遞電磁干擾，這樣就必定滋生電磁干擾。電磁干擾主要靠傳導(dǎo)和輻射來(lái)傳播。傳導(dǎo)包括電阻性、電感性及電容性耦合。電磁波的形式傳播輻射，對(duì)周圍設(shè)備裝置產(chǎn)生干擾。因此抑制騷擾源，解決電磁兼容問(wèn)題通常是：一方面對(duì)干擾源采用濾波、屏蔽等手段，抑制干擾及切斷干擾傳播途徑，另一方面采用屏蔽、隔離、阻抗等措施，抑制干擾的傳導(dǎo)和輻射，同時(shí)要提高電器設(shè)備的抗干擾能力，以及降低電器元件的電磁敏感度。

2.1傳導(dǎo)干擾的抑制

整車上導(dǎo)線或公共電源線相互之間產(chǎn)生的干擾就是傳導(dǎo)干擾。傳導(dǎo)干擾是很容易解決的，通常增加電路中EMC濾波器的節(jié)數(shù)并適當(dāng)調(diào)整濾波器的參數(shù)，都能滿足要求

1）回路的有效面積必須限定；

2）屏蔽、減小電流回路面積，以及帶電導(dǎo)體的面積；

3）對(duì)變壓器進(jìn)行磁屏蔽，減少電流回路的有效面積；

4）用錫箔屏蔽變壓器；

5）運(yùn)用雙絞線傳輸和阻抗匹配；

6）杜絕多個(gè)回路串聯(lián)供電；

7）避免干擾信號(hào)在電路中產(chǎn)生諧振；

2.2輻射干擾的抑制

抑制主要的輻射源：電源輻射。首先是線路板中接地線部分的布線方式，這里要提醒雖然電源地線布置對(duì)輻射不會(huì)有很大影響，但不要把散熱線放在地線里一起布置。電源上的散熱板要求不能單端接地，地線要求盡可能寬并且短。第二點(diǎn)是直流輸出電壓。第三點(diǎn)是元器件選用。

抑制產(chǎn)生高頻輻射的主控板輻射輻射源。我們主要用幾種方法降低輻射，首先是主控板的布線，特別是地線，其次是元器件的使用，包括高速信號(hào)線上的零電阻的使用等，地線的布置也很關(guān)鍵，屏蔽板的運(yùn)用等。主要對(duì)付高低頻磁場(chǎng)，通常使用良好的導(dǎo)體及鐵磁材料來(lái)實(shí)現(xiàn)屏蔽。設(shè)計(jì)線束布置時(shí)地線是很好的電場(chǎng)屏蔽工具，通常布置在電路外圍。

2.3可靠有效的接地系統(tǒng)

避免干擾是接地設(shè)計(jì)主要目的，既不要造成電磁耦合干擾，還要避免公共阻抗干擾。根據(jù)國(guó)家規(guī)定：汽車上的線路必須采用負(fù)極搭鐵，哪些地方在設(shè)計(jì)的時(shí)候就要十幾搭鐵呢？采用單線連接電源及用電設(shè)備，單點(diǎn)搭鐵電源、信號(hào)等回路，以及電纜、靜電屏蔽層。不同負(fù)載地線要分開(kāi)，特別是大功率、小功率、數(shù)字信號(hào)以及模擬信號(hào)。接地點(diǎn)在滿足裝配要求的情況下還要保證接地性能良好?？梢赃x用導(dǎo)電性能良好的支架或者接地點(diǎn)一定要干燥避免布在整車濕區(qū)。有些特殊電器需要單獨(dú)接地，像安全氣囊等，為了確保該電器的正常安全使用。有些接地線需要用屏蔽線或雙絞線，特別是信號(hào)線。良好的接地能減小回路電流以及對(duì)元器件和線路的沖擊，并提供故障電流回路，與屏蔽及濾波一起抑制電磁干擾的效果

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：

王俊杰，1982.12.15，男，漢族，神龍汽車有限公司，中級(jí)工程師，本科，汽車電器開(kāi)發(fā)，從事技術(shù)工作endprint