基于汽車電子電器與汽車電磁兼容性的研究

吳茂偉

摘要：本文簡要介紹了汽車的電磁環(huán)境及汽車電子電器電磁兼容的三要素，并在此基礎(chǔ)上提出了提高汽車電子電器電磁兼容性能的具體措施。

關(guān)鍵詞：汽車;電子電器;電磁兼容;三要素;措施

中圖分類號：U469.72?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A?文章編號：1672-9129（2020）10-0038-01

引言：隨著人們生活水平的提高和汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車電子電器種類越來越多，集成性也越來越強(qiáng)。這些電子電器產(chǎn)品在提高人們的駕乘體驗(yàn)的同時(shí)，也給人類帶來了一個(gè)嚴(yán)重的問題，汽車電子電器設(shè)備所產(chǎn)生的電磁波會對周圍的環(huán)境造成不利影響，同時(shí)外界的無線電干擾也會給汽車上的高科技電子電器設(shè)備的正常工作帶來不利影響，也即汽車電子電器的電磁兼容性問題，它關(guān)系到汽車本身及其周邊其他車輛和設(shè)施的安全運(yùn)行。

1?汽車所處電磁環(huán)境

汽車所處電磁環(huán)境是指汽車在行駛過程中，汽車電子電器設(shè)備將承受來自車內(nèi)、車外各類電磁波的干擾，以及汽車電子電器設(shè)備工作時(shí)對外界的電磁干擾。

1.1車載干擾源。車載干擾源主要指車上可能產(chǎn)生干擾電磁波的各種電子電器系統(tǒng)。

1.2外部環(huán)境對汽車的電磁干擾。外部環(huán)境的電磁干擾分為兩類，一類是人為的各種電氣設(shè)備，如高壓輸電線、電氣化鐵路、廣播電視設(shè)備及無線電通訊設(shè)備所發(fā)出的對汽車起干擾作用的電磁輻射，另一類是由于自然現(xiàn)象如雷電等引起的電磁干擾。

1.3靜電干擾。汽車在行駛過程中車體與空氣快速摩擦，會在車體上形成不均勻的靜電分布。不均勻的靜電使車體各處電位不等，會引起靜電放電，產(chǎn)生高頻輻射，并在車體上形成干擾電流，對汽車電子電器設(shè)備造成干擾。

2?電磁干擾三要素

電磁干擾的產(chǎn)生，需同時(shí)滿足三個(gè)條件，即電磁干擾三要素。

2.1干擾源。也即產(chǎn)生干擾的電路或設(shè)備，這是干擾信號的發(fā)生源。

2.2敏感源。也即容易接受干擾信號的電路和設(shè)備，這是干擾信號的接收源。

2.3耦合路徑。也即干擾信號的傳播路徑，即能夠?qū)⒏蓴_信號或干擾能量，由干擾源傳遞到接受源的路徑。

要解決電磁干擾的問題，這三個(gè)條件只要破壞其中的一個(gè)即可，因此電磁兼容技術(shù)就是針對這三個(gè)要素展開的。

3?提高汽車電子電器電磁兼容性能的技術(shù)措施

針對電磁兼容三要素，要提高汽車電子電器電磁兼容性能所要解決的問題：（1）如何將電子電器產(chǎn)生的電磁輻射能量控制在最小范圍;（2）如何將電子電器設(shè)備的電磁敏感度降低到最小;（3）如何保護(hù)電子電器設(shè)備不受惡劣電磁環(huán)境的影響。下面介紹幾種提高汽車電子電器設(shè)備抗干擾能力和限制其產(chǎn)生電磁干擾的基本措施。

3.1限制電磁輻射能量的措施。

（1）點(diǎn)火系統(tǒng)加裝阻尼電阻。在高壓的點(diǎn)火裝置電路中，串入阻尼電阻，削平火花產(chǎn)生的干擾電磁波的波峰，降低它的頻幸。阻尼電阻一般采用阻值為10～20Ω的碳質(zhì)電阻，接在點(diǎn)火線圈與火花塞接頭端之間。

（2） 加裝并聯(lián)電容器。為了減少如雨刮器、汽車啟動、暖風(fēng)等系統(tǒng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的電磁干擾，可在這些電機(jī)兩端并聯(lián)一個(gè)適當(dāng)?shù)碾娙萜?，利用電容器的充放電特性減少電機(jī)啟動、停止、換向時(shí)電壓瞬變產(chǎn)生的電磁波影響。

（3） 釆用感抗型高阻尼線。目前國內(nèi)國外多釆用線芯為0.1mm的鎳鉻鉬絲繞制而成的感抗型高阻尼線，它相當(dāng)于電感、電容、電阻三者的復(fù)合體，大大提高了對電磁干擾的抑制效果。

3.2降低電磁敏感度的措施

（1）平衡技術(shù)的應(yīng)用。信號往返的兩條線的電性能，包括阻抗、分布電容等相等時(shí)稱為平衡，平衡技術(shù)是一種消除串聯(lián)于擾的有效措施。在汽車電路中，信號的輸入常釆用雙絞線作為平衡線，要求螺距小、長度短，以達(dá)到好的平衡效果。

（2）提高信號幅值。這是抗干擾的重要方法，如對于信號較弱的傳感器，如溫度信號、光電信號等，采用放大電路增大有效信號幅值，就可減小于擾的影響。

（3）選擇小功率設(shè)備。在滿足功能需求的條件下，選擇小功率設(shè)備，可減少干擾電壓和電流，從而減小干擾程度。

（4）合理布置線束。在線束的布置上，應(yīng)將功率小的敏感電路貼近信號源，功率大的干擾電路貼近負(fù)載，并將小功率電路遠(yuǎn)離大功率電路，減少線束之間的感應(yīng)和輻射，較長的線束應(yīng)套接合適的鐵氧體磁環(huán)加以屏蔽，以減少傳導(dǎo)和輻射干擾。

3.3阻斷或削弱電磁干擾信號傳播的措施。

（1）電路模塊化設(shè)計(jì)。為了避免干擾，應(yīng)將電源送至各個(gè)模塊，由各模塊分別進(jìn)行整流、濾波、穩(wěn)壓、供電。在電路板設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)電路在汽車上的功能和位置的不同，對各電子模塊進(jìn)行整體考慮，將執(zhí)行器、傳感器、系統(tǒng)控制等不同的電路分開設(shè)計(jì)，形成不同的電子模塊，做好各模塊之間的屏蔽，各模塊應(yīng)采用不同的電源、搭鐵（金屬車體）線，并將其隔離，提高相互之間的絕緣水平。各模塊中的數(shù)字搭鐵和模擬搭鐵分開，工作塔鐵和安全搭鐵一點(diǎn)連接，既保證各模塊間不相互干擾，又能保證安全工作。

（2）金屬屏蔽。這是抑制電磁干擾的有效措施，能夠很好地阻擋電磁波的傳播。屏蔽電場和磁場時(shí)可選用導(dǎo)電率高的材料（如銅、鋁、鋼等）做屏蔽體;當(dāng)屏蔽高頻磁場時(shí)，應(yīng)選用鋼，鋁等導(dǎo)電率高的材料;屏蔽低頻磁場時(shí)，應(yīng)選擇導(dǎo)磁率高的材料，如磁鋼、鈹莫合金、鐵等。為了發(fā)揮屏蔽體的作用，屏蔽體應(yīng)有效搭鐵。

（3）加裝濾波器。這是應(yīng)用最普遍的抗干擾方法，主要用來抑制通過電路直接進(jìn)入的干擾。根據(jù)干擾信號的頻率波段來選擇振蕩頻率不同的濾波器，達(dá)到阻斷干擾的目的。

結(jié)論：上述這些措施在現(xiàn)在汽車制造上均已得到了廣泛的應(yīng)用。只要搞清楚干擾源、接收源和傳播路徑，并針對不同的電磁干擾要素采取對應(yīng)的措施，電磁兼容問題就能夠得到有效地解決，進(jìn)而提高駕乘人員的安全性和舒適度。

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