汽車CAN通訊電磁兼容性能研究

吳靜奇

摘要：隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的提高，計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子控制技術(shù)在汽車電子設(shè)備中的應(yīng)用比例呈現(xiàn)逐年升高的趨勢(shì)，而汽車電子設(shè)備的成本幾乎占據(jù)了整車的23%以上。此外，在使用過(guò)程中車內(nèi)復(fù)雜而繁多的電子元器件組成的汽車電子系統(tǒng)容易產(chǎn)生各類磁場(chǎng)，為了解決汽車運(yùn)行中CAN總線錯(cuò)誤幀較多的問(wèn)題，本文從電磁特性和電磁兼容性能提高等方面進(jìn)行了分析，結(jié)果可為高性能CAN通訊電磁兼容技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用提供必要參考。

關(guān)鍵詞：汽車 CAN通訊 電磁兼容

中圖分類號(hào)：TP273.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2016）12-0063-01

1 基本理論

控制器局域網(wǎng)絡(luò)CAN（Controller Area Network），通常稱為CAN bus，即CAN總線，是由德國(guó)BOSCH（博世）公司研究開發(fā)的，現(xiàn)已成為ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的串行通信協(xié)議（ISO11898），是目前在國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的開放式現(xiàn)場(chǎng)總線之一。其特點(diǎn)是用多點(diǎn)、串行數(shù)字通訊技術(shù)取代常規(guī)的直接導(dǎo)線信號(hào)連接，可以節(jié)省大量的車載設(shè)備的電纜布線。由于CAN總線芯片可靠性高、協(xié)議精煉、價(jià)格低、貨源廣泛，在目前汽車工業(yè)測(cè)控領(lǐng)域中得到了較為廣泛的應(yīng)用，然而，由于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境較為復(fù)雜和惡劣，電磁干擾現(xiàn)象較為嚴(yán)重，如何在當(dāng)前復(fù)雜應(yīng)用環(huán)境下保溫CAN總線通訊的可靠性成為了汽車CAN通訊電磁兼容性能研究的關(guān)鍵。

2 屏蔽技術(shù)

汽車CAN通訊的電磁兼容主要包括兩個(gè)方面：（1）自身對(duì)外界產(chǎn)生不良的電磁干擾，即電磁干擾發(fā)射；（2）對(duì)外界電磁信號(hào)的敏感度，即電磁敏感度。目前，提高電磁兼容性的措施主要包括：提高汽車電子產(chǎn)品自身的電磁抗干擾能力、對(duì)輻射性耦合使用屏蔽技術(shù)、對(duì)傳導(dǎo)耦合采取濾波技術(shù)。電磁兼容性能的提高是一個(gè)系統(tǒng)過(guò)程，在對(duì)汽車CAN通訊系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)、制備到使用的過(guò)程中都可以采取相應(yīng)的搓射來(lái)達(dá)到電磁兼容控制的目的。

在屏蔽技術(shù)方面，根據(jù)工作原理又可分為電場(chǎng)屏蔽、磁場(chǎng)屏蔽和電磁屏蔽三類，具體劃分示意圖如圖1。

3 濾波技術(shù)

在濾波技術(shù)（軟件中對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行電磁兼容消除干擾的處理）方面，電磁干擾濾波器屬于低通濾波器，能夠確保電磁設(shè)備和系統(tǒng)滿足EMC、IEC、FCC、VDE、MIL-STD-461、GB9254和GB6833等電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于傳導(dǎo)發(fā)射與敏感度值的規(guī)定，但是不能完全消除導(dǎo)線在設(shè)備之間傳導(dǎo)造成的騷擾。電磁干擾濾波器的使用示意圖如圖2，包括信號(hào)濾波器和電源濾波器。通常條件下，電磁干擾濾波器在技術(shù)方面又存在如下問(wèn)題：在汽車上采用的設(shè)計(jì)無(wú)法適應(yīng)于全頻段濾波器，濾波器由于干擾源電平的落差水平而存在飽和效應(yīng)，再加上干擾頻帶的范圍而無(wú)法采用集總參數(shù)的等效電路來(lái)模擬其特性，以及傳輸電纜上存在共模和差模兩種干擾信號(hào)而無(wú)法完全消除等，由此可知，電磁干擾濾波器是無(wú)法完全屏蔽騷擾的。

4 電磁兼容性控制技術(shù)

采用新型電磁兼容性控制技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)主動(dòng)預(yù)防、整體規(guī)劃以及對(duì)抗與疏導(dǎo)相結(jié)合的方針，在汽車控制電磁損害方面可以起到有效的抑制作用。較為實(shí)用的電磁兼容性控制技術(shù)包括：（1）傳輸通道抑制，具體包括濾波（對(duì)騷擾頻率進(jìn)行抑制和剔除）、屏蔽（選擇材料作為屏蔽體，從而對(duì)騷擾信號(hào)進(jìn)行阻斷、削弱）、答接（導(dǎo)體間的低阻抗連接）、接地（接地設(shè)計(jì)、接地點(diǎn)選擇等）、布線（適宜的布線策略和寬度）；（2）空間分離，地點(diǎn)位置控制、自然地形隔離、方位角控制、電場(chǎng)矢量方向控制；（3）時(shí)間分離：時(shí)間共用準(zhǔn)則、雷達(dá)脈沖同步、主動(dòng)時(shí)間分隔、被動(dòng)時(shí)間分隔，這種方法實(shí)現(xiàn)了在沒(méi)有有效處理騷擾源時(shí)可被動(dòng)抵御的措施；（4）頻譜管理，頻率管制、濾波、頻率調(diào)制、數(shù)字傳輸、光電轉(zhuǎn)換；（5）電氣隔離變壓器隔離、光電隔離、繼電器隔離、DC/DC變換。

參考文獻(xiàn)

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