汽車電器電磁干擾及防護的相關研究

王一鳴

（南京依維柯汽車有限公司 211806)

汽車電器技術在近年來發(fā)展快速，它的設備及技術改進也相應帶來了強烈的電磁干擾現(xiàn)象。一般來說，汽車內(nèi)部的遙控防盜系統(tǒng)、導航系統(tǒng)、移動通訊系統(tǒng)等等都能接受大量電磁波，產(chǎn)生電磁干擾，讓汽車成為交通路面上的重要污染源，不但威脅車內(nèi)人員健康，也會輻射到汽車外部周壞境中，必須設法對汽車電器電磁干擾加以控制和消除。

1 汽車電器電磁干擾產(chǎn)生的根源及現(xiàn)象

1.1 電磁干擾現(xiàn)象

電磁干擾（Electromagnetic Interference,EMI）作為一種干擾信號存在，它會對電子噪聲信號的完整性產(chǎn)生嚴重破壞，它的發(fā)生根源就是電磁輻射。通常情況下電磁干擾源主要分為自然和人為2種類型：其中自然電磁干擾源主要是由周圍環(huán)境所發(fā)生的噪音引起的，包括來自于大氣層中的雷電噪聲等；人為噪音則相對廣泛，如各種汽車電器、無線電裝置、點火器、繼電器等都會產(chǎn)生電磁干擾。

這種電磁干擾會直接影響到汽車內(nèi)部的各種儀表數(shù)據(jù)。比如當汽車速度達到某一臨界點時，雨刮器可能會因為電磁干擾而出現(xiàn)故障，這說明電磁干擾已經(jīng)完全損壞了汽車中完整的電纜信號，導致汽車控制單元內(nèi)部出現(xiàn)電磁波干擾現(xiàn)象。另外就是車輛中的電磁閥、電機、電子傳感器、汽車電控單元等也會受到電磁干擾影響，甚至永磁直流電動機在受到電磁干擾后還可能產(chǎn)生電火花現(xiàn)象，這對于車載微機系統(tǒng)威脅極大。從整體來講，由于汽車空間過于狹小，所以各類汽車電器產(chǎn)生互相干擾也是很正常的，所以電磁干擾會影響到汽車內(nèi)部整體電器結構體系。

1.2 產(chǎn)生根源

汽車車身電器數(shù)量眾多，大體可以分為車身附件、底盤和發(fā)動機3類。其中還包括了四輪驅動控制系統(tǒng)、電子控制懸架、ABS系統(tǒng)、汽車繼電器及電話等。這些電器系統(tǒng)都與電動機存在關聯(lián)，而電動機本身在運行過程中會產(chǎn)生電火花，這些電火花可能會影響汽車導線、項圈及其他附屬元件。因此基于這一電動機現(xiàn)象，可以總結得出電磁干擾產(chǎn)生的根源主要有三：第一，汽車電器設備中所有線圈會呈現(xiàn)出“束”的特殊形式，此時各個汽車電器系統(tǒng)的周邊I/O接口十分容易進入反饋脈沖，這就會導致正常運行的汽車電器系統(tǒng)受到強烈電磁干擾；第二，在對汽車電器設備部件進行連接與斷開時會產(chǎn)生電磁干擾，它主要是以電纜信號傳播形式來傳播信號脈沖，可直接導致電控單元接收到錯誤信號，引發(fā)系統(tǒng)出錯；第三，汽車電器中的電容與電感會產(chǎn)生閉合回路，這些閉合回路以震蕩回路存在，在實際運行過程中電子設備會出現(xiàn)火花，這說明電器高頻震蕩已經(jīng)產(chǎn)生，即電器產(chǎn)生了電磁波。

另一方面，傳統(tǒng)汽車點火系統(tǒng)會在低電壓電流經(jīng)過過程中影響到斷路器與點火線圈，將低電壓轉變?yōu)楦唠妷?，產(chǎn)生電火花。該電火花產(chǎn)生嚴重時會直接產(chǎn)生擊穿放電現(xiàn)象，即產(chǎn)生大電流，激發(fā)放電過程高頻震蕩，這也是汽車電器出現(xiàn)電磁干擾的本質根源[1]。

2 汽車電器電磁干擾的防護措施研究

汽車電器電磁干擾嚴重，不但對汽車內(nèi)部及其人員帶來嚴重危害，對交通整體環(huán)境而言也十分不利。汽車電器電磁干擾的相關防護措施，首先應明確電磁干擾的來源。如果從傳播途徑來分析，汽車電器應首要防控其內(nèi)部已存在的電磁干擾源，實現(xiàn)對各種類型電磁干擾的有效傳導過程，通過汽車敏感器來將干擾源與電路二者相連接，保證敏感器能夠切實接收到干擾信號，分析具體的電磁干擾現(xiàn)象。由于汽車電器周圍空間會受到電磁干擾影響，所以汽車電器電磁干擾防護的有效措施可分為以下3點。

2.1 汽車設計階段的電器電磁干擾防護措施

早在汽車設計階段就應該提出合理的電磁兼容指標，做到早期防控電磁干擾。即在汽車電器中設置電磁兼容性指標，在電磁干擾相對較強的環(huán)境中，對汽車電氣的兼容性進行測試，并把握以下幾點關鍵點內(nèi)容：第一，在汽車正常行駛過程中合理控制電磁干擾，具體將其控制于特定的限度之內(nèi)，避免其超出限度；第二，就是保證并提高汽車電氣的抗擾度，提高汽車電器的電磁敏感度。所以，在汽車設計過程中就有必要圍繞汽車電器的電磁兼容性相關指標進行構思與分析規(guī)劃，明確電磁干擾產(chǎn)生頻率的基本規(guī)律（圖1）。

圖1 汽車電器受到電磁干擾產(chǎn)生的電磁干擾信號頻率示意圖

2.2 安裝濾波器、阻尼系統(tǒng)防控電磁干擾

可選擇安裝濾波器、阻尼系統(tǒng)來防控汽車電器的電磁干擾，特別是在高壓狀態(tài)下。汽車電器最容易遭受外界瞬時磁場的強烈干擾，所以必須在汽車電器中設置高壓線外皮屏蔽層，有效規(guī)避汽車電器所產(chǎn)生的大量磁場。另外就是選擇安裝濾波器與阻尼系統(tǒng)，配合金屬外罩產(chǎn)生渦流效應，起到阻礙電磁波輻射的作用。比如對汽車內(nèi)部車載的點火電器裝置，就可專門安裝阻尼系統(tǒng)，有效削減汽車點火裝置由電磁干擾所產(chǎn)生的振蕩效應。另外，要適當擴大汽車內(nèi)部阻尼系統(tǒng)的電磁干擾控制范圍，同時還要把握阻尼量的大小，因為阻尼太小無法起到防范電磁干擾的作用，而阻尼過大則會大幅度削弱電極能量。在汽車電器方面可以考慮增設車輛內(nèi)部濾波器，配合阻尼系統(tǒng)來減小電磁干擾的影響。

2.3 利用電容器減小電磁干擾

可采用電容器來減小電磁干擾，吸收電磁輻射所產(chǎn)生的大量火花，起到直接保護汽車電器的作用。要針對汽車電器中容易出現(xiàn)打火的位置來安裝電容器，例如在打火器附近安裝電容器，有效削減打火器所發(fā)射的高頻電磁波。這種吸收火花的方式可有效提高汽車電器的安全性[2]。

3 結束語

對于汽車而言，有必要為其設計全方位的電磁防護措施，最大限度解決汽車電磁干擾問題，優(yōu)化防護技術的完善性，迎合當前快速進步的車輛局域網(wǎng)發(fā)展形勢。

[1]盧金恒.汽車電器電磁干擾及防護分析[J].內(nèi)燃機與配件,2016(12):69-70.

[2]陳麗.汽車電器電磁干擾和應對策略[J].山東工業(yè)技術,2014(12):157-157.