淺析汽車(chē)線束系統(tǒng)的電磁兼容性設(shè)計(jì)

黃玉華，馮 超，茍 斌 ，馬馳宇，周 冰，黃 浩

（東風(fēng)汽車(chē)公司技術(shù)中心，湖北 武漢 430058）

1 汽車(chē)線束系統(tǒng)電磁兼容性設(shè)計(jì)的必要性

汽車(chē)線束系統(tǒng)將車(chē)載用電設(shè)備進(jìn)行物理連接，實(shí)現(xiàn)端到端的電能傳輸。傳輸?shù)碾娔埽从猛究煞譃樾盘?hào)類(lèi)電能和驅(qū)動(dòng)類(lèi)電能，前者對(duì)外界的干擾比較敏感，屬于線束系統(tǒng)的抗擾性問(wèn)題；后者伴隨驅(qū)動(dòng)的開(kāi)始和結(jié)束往往會(huì)有電流的波動(dòng)，容易產(chǎn)生沿導(dǎo)線的傳導(dǎo)干擾及對(duì)周?chē)臻g的電磁輻射干擾，屬于線束系統(tǒng)的騷擾性問(wèn)題。此外，汽車(chē)線束系統(tǒng)為便于生產(chǎn)、裝配，往往將兩類(lèi)導(dǎo)線集成在一起，這還容易產(chǎn)生相鄰導(dǎo)線間的串?dāng)_等電磁兼容性問(wèn)題。

隨著汽車(chē)智能化程度的不斷提升，各種信號(hào)在線束中的傳輸速度越來(lái)越快，比如車(chē)載多媒體網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)傳輸速度為250kbit/s～100Mbit/s，假如采用以太網(wǎng)，其數(shù)據(jù)傳輸速度更是可高達(dá)10Gbit/s，這將使數(shù)據(jù)導(dǎo)線更易對(duì)外輻射電磁能量，從而造成對(duì)臨近信號(hào)線的串?dāng)_；如附近空間有敏感設(shè)備，還易造成對(duì)敏感設(shè)備的騷擾。

近年來(lái)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)發(fā)展迅猛，汽車(chē)作為一個(gè)移動(dòng)終端，不但要實(shí)現(xiàn)自身內(nèi)部各節(jié)點(diǎn)間的無(wú)線通信，還要實(shí)現(xiàn)與其余車(chē)輛、行人、路邊設(shè)備間的短距離無(wú)線通信，更要通過(guò)衛(wèi)星、微波通信等實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的與互聯(lián)網(wǎng)間的無(wú)線通信，以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航、定位、商務(wù)、娛樂(lè)等服務(wù)功能，這使得汽車(chē)將暴露在一個(gè)十分復(fù)雜的電磁場(chǎng)環(huán)境之中。而車(chē)上的線束系統(tǒng)，具有收發(fā)天線的性質(zhì)，對(duì)某些頻段的無(wú)線電波容易被接收、感應(yīng)并在線束中傳輸，極可能對(duì)敏感的用電設(shè)備造成潛在干擾。

許多事實(shí)表明，電子電器系統(tǒng)的電磁不兼容，較輕的后果是敏感設(shè)備產(chǎn)生不期望的意外動(dòng)作，嚴(yán)重的后果將會(huì)造成設(shè)備系統(tǒng)損壞甚至人員傷亡。有資料表明，1982年英國(guó)的HMS驅(qū)逐艦謝菲爾德號(hào)在馬島爭(zhēng)奪戰(zhàn)中被阿根廷的飛魚(yú)導(dǎo)彈擊沉、1988年的美國(guó)黑鷹直升機(jī)UH-60的墜落、某車(chē)型在經(jīng)過(guò)ETC收費(fèi)站時(shí)氣囊意外點(diǎn)爆等事件，都是其相關(guān)系統(tǒng)對(duì)環(huán)境電磁波不兼容造成的。

由上可見(jiàn)，對(duì)汽車(chē)電氣系統(tǒng)的電磁兼容性設(shè)計(jì)方法進(jìn)行研究，尤其是對(duì)相對(duì)用電設(shè)備而言當(dāng)前系統(tǒng)性設(shè)計(jì)方法還比較欠缺的線束系統(tǒng)的電磁兼容性設(shè)計(jì)方法進(jìn)行研究，顯得十分必要。未來(lái)隨著車(chē)輛智能化、網(wǎng)聯(lián)化及自動(dòng)駕駛程度的不斷提高，其重要性必將越來(lái)越凸顯。本文從目前汽車(chē)線束系統(tǒng)面臨的電磁兼容性問(wèn)題出發(fā)，對(duì)其解決方法作淺顯分析。

2 汽車(chē)線束系統(tǒng)面臨的電磁兼容性問(wèn)題

汽車(chē)線束面臨的電磁兼容性問(wèn)題，可分為3類(lèi)：①線束總成內(nèi)部的串?dāng)_；②線束總成對(duì)外部敏感設(shè)備的輻射騷擾；③線束總成接受外部電磁場(chǎng)的干擾，并將干擾通過(guò)傳導(dǎo)或輻射耦合到本車(chē)用電設(shè)備。具體如圖1所示。

圖1 汽車(chē)線束系統(tǒng)面臨的電磁兼容性問(wèn)題簡(jiǎn)圖

圖1正中的線條表示汽車(chē)線束系統(tǒng)，它連接了用電設(shè)備1和用電設(shè)備2，其間的耦合標(biāo)記就表達(dá)了線束總成內(nèi)部的串?dāng)_問(wèn)題；圖1上部表達(dá)了路邊設(shè)備、本車(chē)無(wú)線通信設(shè)備及別的車(chē)輛的車(chē)載通信設(shè)備與本車(chē)線束系統(tǒng)間的雙向輻射騷擾的可能性問(wèn)題。圖1下方的耦合標(biāo)志表達(dá)了線束系統(tǒng)受到外部電磁場(chǎng)激勵(lì)后，通過(guò)輻射的方式將干擾耦合到本車(chē)敏感設(shè)備，水平箭頭表達(dá)了線束系統(tǒng)受到外部電磁場(chǎng)激勵(lì)后，通過(guò)傳導(dǎo)的方式將干擾耦合到與之相連的用電設(shè)備。

3 解決方案

由圖1可知，汽車(chē)線束面臨的電磁環(huán)境十分復(fù)雜，要對(duì)其兼容性進(jìn)行全面分析也比較困難，在目前階段，各用電設(shè)備的輻射騷擾及傳導(dǎo)騷擾限值都有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。目前，影響用電器正常工作的電磁兼容性問(wèn)題產(chǎn)生的根源，有相當(dāng)部分都是由線束內(nèi)部的串?dāng)_引起的，據(jù)此，本文重點(diǎn)就線束系統(tǒng)串?dāng)_問(wèn)題產(chǎn)生的機(jī)理及預(yù)防進(jìn)行簡(jiǎn)要論述。

3.1 線束內(nèi)部串?dāng)_問(wèn)題解決方案

3.1.1 問(wèn)題來(lái)源

所謂串?dāng)_，就是相互靠近的導(dǎo)線或者PCB上的連接盤(pán)之間無(wú)意的電磁耦合，它必須發(fā)生在3個(gè)或更多個(gè)傳輸導(dǎo)體之間，其電磁發(fā)射源和接收器都在同一系統(tǒng)內(nèi)。本文討論對(duì)象為前者，即線束內(nèi)部導(dǎo)線間的無(wú)意電磁耦合。其串?dāng)_模型可簡(jiǎn)化為圖2所示［1］。

由圖2可見(jiàn)，當(dāng)線束中某一導(dǎo)線在時(shí)變電壓源（這個(gè)時(shí)變電壓源可以是控制器的時(shí)鐘晶振，也可以是發(fā)動(dòng)機(jī)噴油器的驅(qū)動(dòng)電源）的作用下工作時(shí)，在其臨近的其余導(dǎo)線上就會(huì)耦合出相應(yīng)的電流、電壓。如果被耦合的接收線是敏感的信號(hào)線，就有可能影響相應(yīng)系統(tǒng)的正常工作。

分析串?dāng)_的目的，就是在給定的傳輸線橫截面積的大小及終端參數(shù)的條件下確定或預(yù)測(cè)近端和遠(yuǎn)端電壓。其中近端和遠(yuǎn)端是以接收線鄰近包含激勵(lì)源VS（t）的發(fā)射電路一端的傳輸線的終端為參考。研究表明，線束內(nèi)部的串?dāng)_，主要由兩種耦合機(jī)理（電感耦合和電容耦合）產(chǎn)生的，其根源就在于多傳輸線工作時(shí)存在的自電感、互電感和互電容。汽車(chē)線束產(chǎn)生串?dāng)_的等效電路如圖3所示［1］。

圖3 汽車(chē)線束產(chǎn)生串?dāng)_的等效電路（長(zhǎng)度元Δz內(nèi)）

從圖3可以看出，汽車(chē)線束間的串?dāng)_問(wèn)題，是由傳輸導(dǎo)線自身的分布電感、電容及互感、互容造成的，是客觀存在的物理現(xiàn)象。電磁學(xué)告訴我們，電感產(chǎn)生磁場(chǎng)，對(duì)臨近導(dǎo)線進(jìn)行干擾；電容產(chǎn)生電場(chǎng)，對(duì)臨近導(dǎo)線產(chǎn)生干擾。研究表明，當(dāng)傳輸線的長(zhǎng)度相對(duì)于發(fā)射導(dǎo)體激勵(lì)頻率是電短傳輸，即圖2中的Lλ=v/f時(shí)，串?dāng)_主要由發(fā)射導(dǎo)體和接收導(dǎo)體間的互電感、互電容產(chǎn)生?；诖耍鉀Q汽車(chē)線束內(nèi)部串?dāng)_問(wèn)題就歸根于如何消除或抑制由互電感Lm、互電容Cm產(chǎn)生的不利影響。

當(dāng)兩導(dǎo)線充分隔離（兩導(dǎo)線間的距離大于5倍的導(dǎo)線半徑）時(shí)，導(dǎo)線間的臨近效應(yīng)可以忽略，則兩導(dǎo)線單位長(zhǎng)度上的互電感Lm、互電容Cm可由公式（1）、（2）確定［1］

式中：s——兩線間的距離；rw——導(dǎo)線的半徑。

從公式（1）、公式（2）可見(jiàn)，導(dǎo)線間單位長(zhǎng)度上的互電感Lm、互電容Cm與其導(dǎo)線半徑rw、兩線間的距離s是密切相關(guān)的。在線束設(shè)計(jì)過(guò)程中，rw可在導(dǎo)線截面積選擇時(shí)得到精確控制，但對(duì)于s，因線束制造特點(diǎn)決定，不可能精確控制，要想從控制導(dǎo)線單位長(zhǎng)度上的互電感、互電容來(lái)控制線束間的串?dāng)_問(wèn)題，可行性不大，故只能尋求別的解決辦法來(lái)減少互電容及互電感產(chǎn)生的串?dāng)_問(wèn)題，

3.1.2 串?dāng)_問(wèn)題解決

3.1.2.1 互電感問(wèn)題解決

變化的電場(chǎng)將產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)也將產(chǎn)生電場(chǎng)。其作用原理如圖4所示。

其中電磁關(guān)系遵從電磁感應(yīng)定律，如公式（3）所示

圖4 電磁感應(yīng)原理圖

從公式（3）可見(jiàn)，處于時(shí)變磁場(chǎng)中的封閉線圈產(chǎn)生的電流大小，與其圍成的面積成正比，為降低Vemf，在磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變的情況下，可通過(guò)減小面積S來(lái)達(dá)成，也可通過(guò)減小磁場(chǎng)變化率來(lái)達(dá)成。

汽車(chē)線束系統(tǒng)對(duì)信號(hào)進(jìn)行傳輸有3種方式［1］：利用參考線作回路的單線傳輸，如圖5a所示；利用導(dǎo)線對(duì)進(jìn)行的雙線傳輸，如圖5b所示；利用雙絞線進(jìn)行傳輸，如圖5c所示。其中圖5a與圖2相同。

圖5 汽車(chē)信號(hào)傳輸?shù)?種方式

從圖5可見(jiàn)，就回路面積而言，單線傳輸?shù)幕芈访娣e最大，在同等條件下感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)Vemf最大，如要在該條件下減小感應(yīng)面積，接收線必須很接近參考導(dǎo)體才行，對(duì)汽車(chē)而言就是車(chē)身系統(tǒng)或車(chē)架系統(tǒng)的金屬導(dǎo)體；直線對(duì)傳輸次之，信號(hào)的輸出和返回線往往集成在同一線束內(nèi)，感應(yīng)面積較?。浑p絞線傳輸回路感應(yīng)面積最小，其信號(hào)的輸出和返回線按一定的絞距緊密纏在一起，而且其相鄰環(huán)間產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)還可相互抵消，所以其抗磁場(chǎng)串?dāng)_能力最強(qiáng)。車(chē)內(nèi)一些重要的信號(hào)線，如CAN總線信號(hào)傳輸，就采用了雙絞的傳輸方式，能有效抑制線束內(nèi)磁場(chǎng)引發(fā)的串?dāng)_問(wèn)題。

2）減小磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化率

由公式（3）可知，減小磁場(chǎng)隨時(shí)間的變化率，也可降低感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Vemf。感應(yīng)磁場(chǎng)主要由發(fā)射導(dǎo)線中的時(shí)變電流產(chǎn)生，其和感應(yīng)磁場(chǎng)的關(guān)系遵守安培環(huán)路定律，數(shù)學(xué)表達(dá)如公式（4）所示

式中：H——在環(huán)路C中產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度；i（t）——時(shí)變電流。

由公式（4）可知，減小時(shí)變電流i（t）隨時(shí)間的變化率，就可減小磁場(chǎng)強(qiáng)度H隨時(shí)間的變化率。磁感應(yīng)強(qiáng)度B和磁場(chǎng)強(qiáng)度H由物質(zhì)的本構(gòu)關(guān)系決定了其關(guān)系遵循公式（5），具體如下

式中：μ——介質(zhì)的導(dǎo)磁率。

由上式可知，降低時(shí)變電流i（t）隨時(shí)間的變化率，可降低磁感應(yīng)強(qiáng)度B的時(shí)變率，從而可降低接收導(dǎo)線的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Vemf。

采集上述病死羊典型病變臟器組織，粉碎后制成觸片，選擇使用革蘭氏染色劑，對(duì)其進(jìn)行全面染色處理，鏡檢未發(fā)現(xiàn)被陰性或陽(yáng)性染色的致病菌。將病料接種到常規(guī)培養(yǎng)基及血液培養(yǎng)基上，37 ℃恒溫培養(yǎng)24 h，在上述2種培養(yǎng)基上，均沒(méi)有出現(xiàn)致病菌生長(zhǎng)。結(jié)合最終的實(shí)驗(yàn)室診斷結(jié)果確診為羊消化道線蟲(chóng)感染引起的消化道線蟲(chóng)病。

當(dāng)然要降低電流i（t）隨時(shí)間的變化率，從汽車(chē)線束設(shè)計(jì)的角度，是做不到的，但當(dāng)識(shí)別出該類(lèi)問(wèn)題時(shí)，可和相關(guān)的控制器開(kāi)發(fā)人員進(jìn)行溝通：在確保發(fā)射導(dǎo)體上的信號(hào)滿足使用要求的前提下，盡量降低變化頻率（如其控制電路的時(shí)鐘頻率），或者控制時(shí)變電流的上升沿和下降沿時(shí)間，使其盡可能長(zhǎng)，從而減小發(fā)射導(dǎo)線中電流高頻分量的對(duì)外輻射。

3.1.2.2 互電容問(wèn)題解決

由于線束系統(tǒng)將多條導(dǎo)線集成在一起，勢(shì)必在導(dǎo)線間存在分布電容。由公式（2）可知，欲減小互電容，要么增加導(dǎo)線間距s，要么減小導(dǎo)線半徑rw，而這2個(gè)參數(shù)，都是由線束本身的生產(chǎn)、裝配工藝及載流能力要求而決定的，不易改變，故從降低導(dǎo)線單位長(zhǎng)度互電容方面出發(fā)解決電容耦合的可行性不大。

我們知道，電容耦合的實(shí)質(zhì)，就是兩導(dǎo)體分布有不同極性的電荷，在高頻作用下會(huì)通過(guò)兩導(dǎo)體間的絕緣介質(zhì)以位移電流的方式到達(dá)另一導(dǎo)體而形成耦合。如果以某種方式短路掉位移電流，使其不能到達(dá)敏感的接收導(dǎo)線，就可有效解決互容耦合產(chǎn)生的串?dāng)_問(wèn)題。在實(shí)際的線束設(shè)計(jì)過(guò)程中，屏蔽線的采用，就是這一方法的成功應(yīng)用，其結(jié)構(gòu)如圖6所示［1］。

圖6a表示采用屏蔽線作為接收導(dǎo)線的縱向結(jié)構(gòu)圖，其中兩處“搭鐵與否標(biāo)識(shí)”采用開(kāi)關(guān)的形式表示屏蔽線“不搭鐵”、“一端搭鐵” 、“兩端搭鐵”的幾種物理接線方式；圖6b表示用屏蔽線作為接收導(dǎo)線的橫向結(jié)構(gòu)圖，rWG、rWR、rsh分別表示發(fā)射導(dǎo)線、接收導(dǎo)線、屏蔽層的半徑，s表示發(fā)射導(dǎo)線與接收導(dǎo)線間的距離，εr表示屏蔽層與接收導(dǎo)線間介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)，hG、hR分別表示發(fā)射導(dǎo)線、接收導(dǎo)線距參考線的距離；圖6c表示用屏蔽線作為接收導(dǎo)線的電容關(guān)系，CG、Cs、CR分別表示發(fā)射導(dǎo)線、屏蔽層、接收導(dǎo)線與參考導(dǎo)線間的自電容，CGR、CGs、CRs分別表示發(fā)射導(dǎo)線與接收導(dǎo)線、發(fā)射導(dǎo)線與屏蔽層、接收導(dǎo)線與屏蔽層間的互電容。從圖6中可以看出，由于屏蔽層對(duì)電力線的阻斷作用，使發(fā)射導(dǎo)線的電場(chǎng)不能到達(dá)接收導(dǎo)線，二者間互電容CGR為0，同樣道理，接收導(dǎo)體自身產(chǎn)生電場(chǎng)的電力線也終止于屏蔽層，不能到達(dá)參考導(dǎo)線，故其自電容CR為0。

圖6 采用屏蔽線作為接收線以降低串?dāng)_的圖示

從圖6c似乎可以得出結(jié)論：只要引入屏蔽層，接收導(dǎo)線就不會(huì)受到發(fā)射導(dǎo)線的電容耦合了。其實(shí)不然，這還要看屏蔽層的搭鐵情況。圖7是屏蔽接收導(dǎo)線容性耦合的集總參數(shù)等效電路圖［1］。

圖7 屏蔽接收導(dǎo)線容性耦合的集總參數(shù)等效電路

從圖7中可以看出，如果屏蔽層不搭鐵，發(fā)射線上的時(shí)變電壓VG可通過(guò)CGs和CRs耦合到接收導(dǎo)線的遠(yuǎn)端和近端，造成串?dāng)_。只有將屏蔽層搭鐵，使V屏蔽為0，才能將發(fā)射導(dǎo)體通過(guò)CGs耦合的電壓短路，不至造成對(duì)接收導(dǎo)線的串?dāng)_。

要達(dá)到屏蔽層搭鐵的目的，對(duì)電短傳輸線，將屏蔽層任意一點(diǎn)搭鐵即可，隨著傳輸線長(zhǎng)度的增加，屏蔽層必須多點(diǎn)搭鐵，搭鐵點(diǎn)之間沿屏蔽層相隔約λ/10才可使屏蔽層電壓近似為0［1］。

上述結(jié)論對(duì)線束系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有很好的指導(dǎo)意義，因?yàn)樵趯?shí)際工作中容易忽視屏蔽層搭鐵的重要性。研究表明，如果屏蔽層搭鐵設(shè)計(jì)得恰當(dāng)，如兩端都搭鐵，不但能夠降低線束導(dǎo)線間的電容性耦合，而且也能減小電感性耦合。圖8為屏蔽層兩端搭鐵消除感性耦合的原理圖［1］。

圖8 屏蔽層兩端搭鐵消除感性耦合的原理圖

從圖8可見(jiàn)，發(fā)射導(dǎo)線IG產(chǎn)生的磁場(chǎng)，在屏蔽層感應(yīng)出了IS。IS產(chǎn)生的磁場(chǎng)，會(huì)抵消部分IG產(chǎn)生的磁場(chǎng)，從而減小其對(duì)接收導(dǎo)線的磁場(chǎng)耦合（電感耦合）。屏蔽層搭鐵情況對(duì)電感耦合的影響如圖9所示［1］。

圖9 屏蔽層搭鐵對(duì)屏蔽線感性耦合的影響

從圖9可見(jiàn)，屏蔽層如不是兩端搭鐵，對(duì)感應(yīng)耦合的影響和非屏蔽線一樣，隨頻率的增加，接收線兩端的感應(yīng)電壓會(huì)持續(xù)增加；如屏蔽層兩端搭鐵，則當(dāng)頻率超過(guò)屏蔽線的拐點(diǎn)頻率fsh時(shí)，感性耦合將維持不變。屏蔽層拐點(diǎn)頻率由公式（6）確定。

式中：Rsh——屏蔽層總電阻；Lsh——屏蔽層總的自電感。

基于上述基本的原理分析，可以了解當(dāng)今發(fā)展迅速的車(chē)用數(shù)據(jù)線的相關(guān)結(jié)構(gòu)，從中可以得出相同的結(jié)論：為了減少線束間因分布電感和分布電容產(chǎn)生的串?dāng)_，以USB線和LVDS線為代表的高速數(shù)據(jù)通信電纜都采用了屏蔽和雙絞結(jié)合的方式，一方面既可確保自身傳遞的低壓、高速數(shù)字信號(hào)免受相鄰線束的干擾，又可確保自身產(chǎn)生的電磁干擾被可靠地屏蔽在自身電纜內(nèi)部，不對(duì)其他系統(tǒng)產(chǎn)生騷擾。其典型結(jié)構(gòu)如圖10所示。

圖10 高速數(shù)據(jù)線典型結(jié)構(gòu)

3.1.3 線束間串?dāng)_問(wèn)題解決的實(shí)際案例

在某車(chē)型的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，出現(xiàn)了紅外夜視圖像和360°全景圖像受到干擾的情況，具體表現(xiàn)為在請(qǐng)求上述2種功能時(shí)，顯示屏出現(xiàn)水波紋，受擾情況嚴(yán)重。經(jīng)過(guò)問(wèn)題排查，確定是夜視攝像頭和360°全景攝像頭信號(hào)線受到線間串?dāng)_所致。根據(jù)前面的分析可知，解決串?dāng)_問(wèn)題可采用雙絞線，也可采用屏蔽線，但這是在串?dāng)_類(lèi)型十分確定的情況下采用的單一防范措施，其優(yōu)點(diǎn)是成本低。本案例限于當(dāng)時(shí)的測(cè)試、分析工具，在確定為串?dāng)_所致、但又不明確具體為感性耦合還是容性耦合的情況下，對(duì)2種攝像頭的信號(hào)線采用了屏蔽雙絞線，并且對(duì)屏蔽層兩端搭鐵，對(duì)2種串?dāng)_模式都進(jìn)行了有效抑制，成功地解決了圖像顯示的水波紋問(wèn)題。

3.2 線束總成對(duì)外部敏感設(shè)備的輻射騷擾防范

線束總成中通過(guò)電流時(shí)，在其周?chē)鷷?huì)產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng)。假定電流沿導(dǎo)線表面均勻分布，則其大小如圖11所示［1］。

圖11 載流導(dǎo)體周?chē)拇艌?chǎng)

從圖11可見(jiàn)，導(dǎo)線中通過(guò)垂直穿入紙面的電流I時(shí)（圖中用“+”表示），將在其周?chē)臻g產(chǎn)生磁場(chǎng)H，其大小正比于電流強(qiáng)度I，反比于空間點(diǎn)到導(dǎo)線中心的距離r 。圖11中rw表示導(dǎo)線半徑，圖11也表明在導(dǎo)線外表面，產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度最大。

在普通的低壓電線束設(shè)計(jì)過(guò)程中，因電流較小，產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度也較小，加之其隨距離衰減很快，通常情況下也沒(méi)有考慮其對(duì)周邊設(shè)備的輻射影響。但對(duì)于電流強(qiáng)度較大的正負(fù)極電纜，就不得不考慮其磁場(chǎng)的不利影響了。

某車(chē)型在開(kāi)發(fā)試驗(yàn)中就發(fā)現(xiàn)，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程中儀表的制動(dòng)液面過(guò)低，報(bào)警指示燈點(diǎn)亮，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)：原來(lái)是起動(dòng)過(guò)程中負(fù)極電纜通過(guò)了幾百安培的電流，其產(chǎn)生的磁場(chǎng)使依靠磁性作用的液位報(bào)警傳感器的笛簧開(kāi)關(guān)產(chǎn)生了不期望的閉合，造成儀表報(bào)警燈點(diǎn)亮。經(jīng)過(guò)系統(tǒng)性?xún)?yōu)化相關(guān)策略，成功地解決了這一問(wèn)題。可見(jiàn)在低壓線束的設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)大電流導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)輻射，不能不防，尤其是一些磁敏器件或帶磁敏器件的傳感器、控制器等，如檢測(cè)位置的笛簧開(kāi)關(guān)、霍爾傳感器等。

對(duì)高壓線束而言，對(duì)其輻射防范的重要性更是不言而喻?？紤]不周還容易造成整車(chē)騷擾指標(biāo)不能達(dá)標(biāo)。圖12為某電動(dòng)車(chē)高壓線束在采取輻射防范措施前后的輻射騷擾強(qiáng)度測(cè)試對(duì)比。

圖12 某車(chē)型高壓線束輻射騷擾測(cè)試對(duì)比

圖12 中上部折線為法規(guī)要求限值，從圖12a可見(jiàn)，未采取防范措施前在0.1MHz附近的低頻段出現(xiàn)了多個(gè)超標(biāo)尖峰點(diǎn)；圖12b是采取了屏蔽措施的測(cè)試結(jié)果，原來(lái)低頻超標(biāo)點(diǎn)得到了很好的控制。在實(shí)際的高壓線束設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)其屏蔽有多種方式：可根據(jù)屏蔽效率及整車(chē)布置情況，選用屏蔽高壓電纜、非屏蔽高壓電纜外套金屬管、非屏蔽電纜外套屏蔽網(wǎng)等技術(shù)措施。要使這些措施真正有效，還必須使屏蔽鏈封閉、且搭鐵良好，這對(duì)高壓線束連接器的選擇、高壓線束的生產(chǎn)、高壓線束的整車(chē)裝配，都提出了較高的要求。

3.3 線束總成接收外部電磁場(chǎng)的干擾、并將干擾通過(guò)傳導(dǎo)或輻射耦合到本車(chē)用電設(shè)備的防范

上述風(fēng)險(xiǎn)確實(shí)存在，好在當(dāng)前車(chē)身系統(tǒng)大部分材質(zhì)還是金屬材料，線束系統(tǒng)往往都布置在車(chē)身金屬結(jié)構(gòu)內(nèi)部，車(chē)身對(duì)線束系統(tǒng)進(jìn)行了較好的屏蔽。當(dāng)前一般的民用車(chē)輛對(duì)該項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)還不敏感。隨著智能汽車(chē)、智能道路、車(chē)載移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，這方面的潛在風(fēng)險(xiǎn)今后必須要進(jìn)行考慮。同時(shí)，隨著汽車(chē)電磁兼容性仿真分析技術(shù)的成熟應(yīng)用，線束系統(tǒng)的天線效應(yīng)分析一定會(huì)越來(lái)越高效、準(zhǔn)確，這為提高線束系統(tǒng)的電磁兼容性水平提供了幫助。

4 結(jié)束語(yǔ)

影響線束系統(tǒng)電磁兼容性的因素還有很多，比如供電方面、搭鐵方面、線束系統(tǒng)的布置方面等。限于篇幅及本人認(rèn)知水平，本文著重對(duì)線束串?dāng)_問(wèn)題的產(chǎn)生機(jī)理及防范措施進(jìn)行了淺顯的分析，希望能供同仁參考。

［1］ ［美］Clayon R.Paul.電磁兼容導(dǎo)論［M］.聞?dòng)臣t，等，譯.北京：人民郵電出版社，2007：128-450.