王淵博 杜鑫

摘 要：研究汽車(chē)電子兼容技術(shù)對(duì)于解決汽車(chē)的電磁干擾問(wèn)題以及實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的長(zhǎng)效發(fā)展有著極為重要的意義。本文就汽車(chē)電磁兼容技術(shù)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：汽車(chē);電磁兼容;技術(shù)分析

引言

隨著汽車(chē)電子產(chǎn)品的不斷增多，越來(lái)越多的電子技術(shù)被用于提升汽車(chē)的經(jīng)濟(jì)性、安全性與舒適性等方方面面當(dāng)中，尤其是在微電子技術(shù)的高速發(fā)展之下，通過(guò)將其與傳統(tǒng)機(jī)械進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，使得汽車(chē)電子產(chǎn)品也實(shí)現(xiàn)了全新發(fā)展。但與此同時(shí)，在受到電磁干擾之下汽車(chē)及其零部件無(wú)法正常工作的問(wèn)題也引起了人們的重視。

一、汽車(chē)電磁兼容技術(shù)

電磁兼容性（Electromagnetic Compatibility，簡(jiǎn)稱EMC），在國(guó)標(biāo)GB14023 中定義為設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對(duì)該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力。

電磁兼容主要研究?jī)蓚€(gè)方面，一方面為電磁干擾EMI（Electromagnetic Interference），即電磁騷擾引起的設(shè)備、傳輸通道或系統(tǒng)性能的下降，對(duì)零部件產(chǎn)生影響并有影響結(jié)果，包含輻射發(fā)射RE （Radiated Emission）和傳導(dǎo)發(fā)射CE（Conducted Emission）。另一方面為電磁抗擾，一般用電磁敏感度EMS（Electromagnetic Susceptibility）表示，即在存在電磁騷擾的情況下，裝置、設(shè)備或系統(tǒng)不能避免性能降低的能力，包含輻射敏感度RS（Radiated Susceptibility）和傳導(dǎo)敏感度CS（Conducted Susceptibility）。

二、汽車(chē)電磁環(huán)境分析

汽車(chē)行駛過(guò)程中，對(duì)其所在及附近空間內(nèi)的電磁場(chǎng)現(xiàn)象的總和稱之為電磁環(huán)境，對(duì)電磁環(huán)境產(chǎn)生不利影響的電磁現(xiàn)象稱之為電磁干擾。

2.1內(nèi)部電磁干擾

內(nèi)部電磁干擾是指車(chē)輛內(nèi)部電子器件所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)，在頻譜上的特征一般為雜波。汽車(chē)內(nèi)部電子器件產(chǎn)生的電磁干擾頻率一般在100kHz到1GHz之間。產(chǎn)生電磁干擾的主要部件有：雨刮器、發(fā)電機(jī)、分電器、喇叭、門(mén)鎖控制單元、電子燃油噴射控制單元、中央控制電路等。理論上任何電子器件在特定狀態(tài)下都有產(chǎn)生電磁干擾的可能。內(nèi)部電磁干擾隨著空間距離的增加，呈急劇衰減的特性。

2.2外部電磁干擾

來(lái)自外部的電磁干擾是指車(chē)輛外部的電磁干擾信號(hào)，包括宇宙射線、地磁場(chǎng)、雷電這樣的自然現(xiàn)象，也包括人造電子電氣設(shè)備如路燈、移動(dòng)通信基站、雷達(dá)、便攜通信設(shè)備、馬路周邊大型電氣設(shè)備、高壓輸電線路等。目前，外部電磁干擾對(duì)車(chē)輛影響最頻繁的器件是遙控鎖，遙控鎖通常使用國(guó)家無(wú)線電管理部門(mén)對(duì)開(kāi)放的低功率業(yè)余頻段，符合相關(guān)要求低功率設(shè)備均可使用該頻段。因此對(duì)汽車(chē)遙控鎖同頻率干擾的現(xiàn)象頻頻發(fā)生，使遙控鎖暫時(shí)性的“失靈”。

2.3國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

國(guó)外對(duì)汽車(chē)電磁干擾現(xiàn)象及兼容性能極為重視，出臺(tái)了很多相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和政策。我國(guó)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)在逐步完善過(guò)程中，目前現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)主要有：《車(chē)輛、船和內(nèi)燃機(jī)無(wú)線電騷擾特性用于保護(hù)車(chē)外接收機(jī)的限值和測(cè)量方法》（GB14023-2011）;《車(chē)輛、船和內(nèi)燃機(jī)無(wú)線電騷擾特性用于保護(hù)車(chē)載接收機(jī)的限值和測(cè)量方法》（GB/T18655-2010）;《電動(dòng)車(chē)輛的電磁場(chǎng)發(fā)射強(qiáng)度的限值和測(cè)量方法，寬帶，9kHz～30MHz》（GB/T18387-2008）;《道路車(chē)輛—靜電放電產(chǎn)生的電騷擾試驗(yàn)方法》（GB/T19951-2005）;《機(jī)動(dòng)車(chē)電子電器組件的電磁輻射抗擾性限值和測(cè)量方法》（GB/T17619-1998）;《道路車(chē)輛由傳導(dǎo)和耦合引起的電騷擾》（GB/T21437.3-2012）。

三、提高電磁兼容性能具體措施

提高汽車(chē)電磁兼容性可以從三個(gè)大方向著手：干擾源、耦合路徑和敏感源。干擾源就是產(chǎn)生電磁干擾的器件，耦合路徑是電磁干擾傳播途徑，敏感源是受到電磁干擾影響的器件。以上為電磁兼容性的三個(gè)要素。對(duì)應(yīng)這三要素的解決思路就是首先要將電子設(shè)備產(chǎn)生的電磁干擾降低，然后阻斷電磁干擾傳播路徑，最后是提高電子設(shè)備的抗干擾能力。

基于以上思路，我們可以在汽車(chē)電子設(shè)備的設(shè)計(jì)過(guò)程中采取以下措施：

（1）模塊化設(shè)計(jì)，以執(zhí)行功能、功率、安裝位置加以區(qū)分，盡可能分別使用電源、接地，減少耦合路徑。

（2）在點(diǎn)火裝置中串聯(lián)阻尼電阻，衰減火花產(chǎn)生的電磁干擾雜波。

（3）在可能產(chǎn)生火花的位置并聯(lián)電容。

（4）在極易產(chǎn)生電磁干擾雜波的機(jī)械部件加裝金屬屏蔽外殼或屏蔽網(wǎng)，如發(fā)電機(jī)、起動(dòng)機(jī)、火花塞等。屏蔽外殼需要良好的接地，將干擾信號(hào)產(chǎn)生的能量導(dǎo)出。

（5）采用屏蔽線纜，如屏蔽雙絞線等，防止線纜產(chǎn)生電磁干擾泄露。同時(shí)，布線要合理，減小線路閉合面積，避免線路間電磁場(chǎng)互相干擾。

（6）電子器件接收信號(hào)端加裝合適的濾波器，過(guò)濾干擾雜波。同時(shí)，傳輸信號(hào)和數(shù)據(jù)時(shí)，輸出端加大信號(hào)強(qiáng)度，提升信噪比。

（7）電子設(shè)備在高溫工作環(huán)境中，抗擾能力會(huì)降低，因此車(chē)輛設(shè)計(jì)時(shí)要進(jìn)行合理的熱設(shè)計(jì)，對(duì)散熱給予足夠的空間。

四、電磁兼容技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

電動(dòng)汽車(chē)和車(chē)聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展，這兩項(xiàng)技術(shù)都是依托于電子器件的，尤其是車(chē)聯(lián)網(wǎng)更是基于無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)模虼藢?duì)電磁兼容性的要求更加嚴(yán)格。目前電磁兼容技術(shù)還不能完全解決車(chē)輛的電磁干擾問(wèn)題，這需要對(duì)車(chē)輛電磁環(huán)境進(jìn)行精確的建模，并通過(guò)計(jì)算分析從整體上解決電磁干擾。建模的過(guò)程中，如何優(yōu)化算法，提高計(jì)算速度和精度也是需要不斷探索的問(wèn)題。在實(shí)際測(cè)試中，還需要建立電波暗室，用于精確測(cè)量電磁環(huán)境

4.1電動(dòng)汽車(chē)對(duì)電磁兼容性能的要求

電動(dòng)汽車(chē)電磁干擾問(wèn)題比較嚴(yán)重，電動(dòng)汽車(chē)的電子器件更多，還包括了大功率的電氣電動(dòng)設(shè)備，在速度控制系統(tǒng)中還需要變頻模塊。經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試，電動(dòng)汽車(chē)在行駛過(guò)程中經(jīng)常會(huì)對(duì)周?chē)臻g內(nèi)的廣播電視頻段和通信頻段造成阻尼振蕩式干擾。因此，電動(dòng)汽車(chē)內(nèi)部需要更嚴(yán)格的對(duì)大功率電氣模塊及線纜進(jìn)行屏蔽處理。同時(shí)，外部來(lái)的電磁干擾也會(huì)導(dǎo)致車(chē)輛內(nèi)部某些電子模塊出現(xiàn)故障。

4.2車(chē)聯(lián)網(wǎng)對(duì)電磁兼容性能的要求

當(dāng)前車(chē)聯(lián)網(wǎng)這個(gè)概念是一個(gè)熱門(mén)話題，車(chē)聯(lián)網(wǎng)是由物聯(lián)網(wǎng)引申而來(lái)。隨著衛(wèi)星通信費(fèi)用的降低，公眾移動(dòng)通信技術(shù)的成熟，還有WIFI和藍(lán)牙等技術(shù)的廣泛應(yīng)用，這些通信手段為車(chē)聯(lián)網(wǎng)的大范圍實(shí)現(xiàn)提供了多種數(shù)據(jù)通信平臺(tái)。在公眾移動(dòng)通信中4G技術(shù)已經(jīng)普及，5G技術(shù)已經(jīng)制定了國(guó)際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。但以上通信手段都是依靠無(wú)線信號(hào)的傳輸，因此車(chē)輛的電磁兼容性顯得格外重要，一但通信頻率受到電磁干擾，必然導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸誤碼率增加甚至通信阻斷。車(chē)聯(lián)網(wǎng)下的汽車(chē)不僅使用到公眾移動(dòng)通信技術(shù)，也會(huì)大范圍應(yīng)用藍(lán)牙和WIFI技術(shù)。但是藍(lán)牙和WIFI所使用的信道是有限的，這就需要合理的分配信道，滿足車(chē)輛內(nèi)部諸多電子通信模塊的需求。解決車(chē)內(nèi)電子設(shè)備電磁兼容問(wèn)題的同時(shí)，也需要注意道路環(huán)境中外來(lái)電磁干擾，給車(chē)輛提供安全的駕駛環(huán)境。

五、結(jié)束語(yǔ)

汽車(chē)電磁兼容性已經(jīng)成為衡量汽車(chē)基本性能的重要標(biāo)志之一，影響車(chē)載電子系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性，對(duì)于現(xiàn)代汽車(chē)而言，汽車(chē)電磁兼容技術(shù)與排放技術(shù)、安全技術(shù)同為汽車(chē)最為重要的幾大共性技術(shù)。研究電磁兼容性需要從電磁兼容技術(shù)基礎(chǔ)概念和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)的分析入手，建立電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)和管控流程，以提升電子零部件和整車(chē)的電磁兼容性能。

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