汽車電器電磁干擾及防護(hù)的探討

唐靜嫻

（淮陰商業(yè)學(xué)校，江蘇 淮安 223003）

當(dāng)前市場對汽車需求旺盛，對汽車生產(chǎn)技術(shù)也提出了較高的要求，隨著電汽車電子化程度不斷提高，汽車的制造技術(shù)不僅能夠?qū)Υ髿馕廴?、尾氣污染進(jìn)行防控，也針對汽車污染排名第三的電器電磁干擾進(jìn)行了防護(hù)措施的研究。通過理論研究和實踐驗證，在論證電器電磁干擾原因的基礎(chǔ)上有針對性地提出防干擾措施，目前取得了較好的研究成果。

1 汽車電器電磁干擾及危害

汽車的電磁干擾來源之一是車輛之外的電磁輻射，比如車外的高壓線塔、高壓線、人體的靜電、雷達(dá)、手機(jī)、通信塔、信號發(fā)射塔等。再就是來自車輛內(nèi)部的自生干擾，比如汽車發(fā)動機(jī)點火系統(tǒng)里的高能點火線圈、火花塞，各傳感器，電子節(jié)氣門體，發(fā)電機(jī)，整車儀表類、電子風(fēng)扇、驅(qū)動電機(jī)等。汽車所產(chǎn)生的電磁干擾頻率范圍從115～1 000 MAC 之間不等，影響范圍可以達(dá)到數(shù)百米。電器干擾發(fā)生時不僅對汽車廣播電視接收機(jī)產(chǎn)生影響，也會對移動通信和其他無線裝置產(chǎn)生影響[1]。根據(jù)國家對于無線電干擾測試方法和允許值的相關(guān)規(guī)定，當(dāng)前對于汽車電氣設(shè)備產(chǎn)生的干擾進(jìn)行了大量的研究，無線電的干擾頻率范圍分為中短波、中波、長波等類型。要應(yīng)對汽車電磁干擾，就要對電磁產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，有效消除干擾危害，本文就汽車內(nèi)部的電器電磁產(chǎn)生原因以及防干擾措施展開了分析。

2 汽車電器電磁干擾的具體表現(xiàn)

汽車電磁干擾主要產(chǎn)生于汽車電器輻射過程，以信號傳導(dǎo)的方式由車內(nèi)向車外進(jìn)行傳播，主要干擾源有車上通訊設(shè)備、電火花、點火器等，采用靜電放電、電磁輻射干擾、電路網(wǎng)絡(luò)干擾等方式進(jìn)行干擾。其中，電路網(wǎng)絡(luò)干擾主要源于汽車本身的電氣設(shè)備，由于電氣設(shè)備在運行時產(chǎn)生的電流大小不等高壓不同，產(chǎn)生干擾脈沖信號往往與電路設(shè)計不合理有關(guān)，如電路走向不合適和敏感部件接觸不良，導(dǎo)致電磁波產(chǎn)生并進(jìn)行傳播。以上都是汽車電器干擾常見現(xiàn)象[2]。

電磁輻射干擾一般發(fā)生在汽車電路觸點通斷瞬間，影響車內(nèi)收放機(jī)的接收，出現(xiàn)瞬間的電壓波動、電容量負(fù)載以及電感性發(fā)生，還有電壓瞬時升高和輻射頻率加快的現(xiàn)象，影響無線接收工作。當(dāng)前對于車上電氣設(shè)備產(chǎn)生的瞬時過電壓進(jìn)行分類，主要包括電感負(fù)載過電壓和基磁衰減過電壓等。過電壓電感負(fù)載主要表現(xiàn)為汽車的電器配線無屏蔽現(xiàn)象，產(chǎn)生了負(fù)脈沖導(dǎo)致儀器儀表受到電磁干擾，損壞元件?；潘p過電壓是點火開關(guān)斷開、發(fā)動機(jī)熄火過程中，蓄電池和基磁繞組發(fā)生脫離，出現(xiàn)電火花現(xiàn)象，一瞬間產(chǎn)生自感電動勢。電感負(fù)載過電壓，主要是在電路斷開時出現(xiàn)在交流發(fā)電機(jī)、點火線圈上的感電動勢形成不定期負(fù)載電壓，與原電路電流同向疊加產(chǎn)生了脈沖電磁干擾，引起元件損壞或基本的計算邏輯判斷失誤[3]。

隨著汽車電控技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)代汽車擁有了遙控防控系統(tǒng)、GPS 系統(tǒng)、移動電話等相應(yīng)的電氣設(shè)備，電氣設(shè)備的廣泛應(yīng)用造成了汽車的電磁干擾成為噪聲、尾氣之外的第三大污染，對于周邊的無線電會產(chǎn)生影響，同時對汽車內(nèi)部的電子控制系統(tǒng)也會產(chǎn)生損壞，使汽車各種電子控制系統(tǒng)不能提供正常的服務(wù)。汽車電器電磁干擾通常是由電磁輻射發(fā)生源導(dǎo)致，干擾電纜信號一旦出現(xiàn)就會降低信號完整性，作為一種電子噪聲主要由機(jī)器和馬達(dá)產(chǎn)生。再就是通過CNN 總線匯集到汽車車載電腦上的各個控制單元，產(chǎn)生傳導(dǎo)性干擾。

例如一些電磁輻射較大時，車載儀表會莫名其妙發(fā)生數(shù)據(jù)變化，此時收音機(jī)也會發(fā)出嗡嗡的雜音。例如一些中高檔汽車本身設(shè)計帶有ABS 防抱死制動系統(tǒng)，例如車輛在雨中行駛，啟動雨刷達(dá)到一定速度時，防抱死制動系統(tǒng)突然失效，還有一種情況是汽車在打開閃光燈后，車門突然打不開；一種安全氣囊在汽車整車裝配線上突然引爆。調(diào)查發(fā)現(xiàn)該安全氣囊的電子引爆控制器不能承受較強(qiáng)的環(huán)境輻射電磁場，當(dāng)有ESD 靜電放電時，會有誤動作導(dǎo)致引爆。還有一種情況是某車型在上市后不久，售后投訴量突然增加，主要投訴事件均為車載收音機(jī)在打開收聽過程中，經(jīng)過高壓線附近時，發(fā)出令人煩躁的“吱吱吱”噪聲。這就是在設(shè)計之初沒有做好電磁干擾的防護(hù)屏蔽措施，且在EMC 測試的時候也沒有及時發(fā)現(xiàn)電磁干擾造成的[4]。

3 汽車電器電磁干擾產(chǎn)生原因分析

電磁干擾能夠讓磁場發(fā)生相應(yīng)改變，存在于各類帶電物體當(dāng)中，電磁干擾過程中電場存在時刻動態(tài)變化，如果電磁波超出特定輻射限度，最終產(chǎn)生電磁波效應(yīng)，造成電磁污染產(chǎn)生。

現(xiàn)代汽車中，大量的電氣設(shè)備被安裝在這些設(shè)備中，依靠車載網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行供電，電纜和系統(tǒng)導(dǎo)線往往是在狹小的空間內(nèi)捆綁在一起進(jìn)行工作，相互纏繞擠壓常常會發(fā)生互相電磁干擾的情況。車內(nèi)的各個電器設(shè)備捆成一束，從一個系統(tǒng)到相鄰系統(tǒng)，產(chǎn)生接口的反饋脈沖，繼而對其他部件正常工作產(chǎn)生影響。

電源充電系統(tǒng)、電點火系統(tǒng)都會產(chǎn)生電磁干擾，這些控制系統(tǒng)大多是應(yīng)用電動機(jī)提供原動力。隨著整流器直流永磁電機(jī)的運營，運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的電火花也會引起較強(qiáng)的電磁波。當(dāng)電氣部件在斷開或接通時，通過信號脈沖方式進(jìn)行傳播，也會產(chǎn)生相應(yīng)的干擾，甚至?xí)?dǎo)致電控單元接收錯誤信號，傳送錯誤指令。如汽車的電器設(shè)備之一點火器產(chǎn)生火花，形成高頻震蕩，影響了電感和電容的閉合回路以電磁波的形式進(jìn)行震蕩輻射，到達(dá)空中后進(jìn)而形成了電磁干擾[5]。

4 汽車電器電磁干擾防護(hù)方法

汽車電氣電子系統(tǒng)的應(yīng)用、汽車技術(shù)的優(yōu)化使更多的電器進(jìn)入了汽車中，為汽車技術(shù)發(fā)展帶來了一次革命，但是當(dāng)前對于汽車電磁兼容的處理必須應(yīng)對這一壓力，將汽車電器電磁干擾防護(hù)措施的采用作為衡量現(xiàn)代汽車質(zhì)量水平的標(biāo)志之一。

采用電火花滅火的措施。這種措施是一種常見的汽車電器電磁干擾防護(hù)措施，使用雙金屬片型傳感器以及斷路器、觸點并聯(lián)電容器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的點火系統(tǒng)。由電阻電磁元件和電容構(gòu)成的濾波器進(jìn)行電氣設(shè)備的控制，吸收電器設(shè)備中產(chǎn)生的電火花，可以起到很好的抗干擾作用。

常見的汽車電器電磁干擾防護(hù)措施還有在點火系統(tǒng)中串入阻尼電阻，使得高壓電路中能夠產(chǎn)生防止電磁干擾的高頻電磁波，這種方法對于降低電磁干擾具有明顯作用。通過實驗證明，阻尼的電阻阻值越大，其串入后起到的抑制作用對點火系統(tǒng)發(fā)生電火花現(xiàn)象的控制效果越好，一般阻尼的電阻限制最高不大于20 kΩ，合理地將點火圈和高壓線進(jìn)行匹配，控制火花塞電極間的火花能量。阻尼電阻通常被安裝在與點火圈高壓線引出端相同的位置，其材質(zhì)為碳質(zhì)。維護(hù)時，可以對電高壓線電阻值進(jìn)行檢查，根據(jù)車型檢查電阻值的合理度，同時根據(jù)車型更換高壓線時，要使用專用的配線。

使用單線制負(fù)極塔鐵，使得整個汽車大結(jié)構(gòu)形成電器整體，單線制汽車負(fù)極塔鐵可以對汽車的電器電磁干擾產(chǎn)生影響，連接發(fā)動機(jī)和車架中的汽車電源負(fù)極，抑制電磁干擾發(fā)生，降低電氣元件和汽車部件因靜電感應(yīng)引起的電磁干擾。

當(dāng)前一種較為先進(jìn)的電磁干擾防護(hù)技術(shù)是采用金屬屏蔽的方式，這種方法用金屬罩進(jìn)行電器元件的屏蔽，在高檔汽車上使用較多，使用中使用金屬管和金屬網(wǎng)進(jìn)行照網(wǎng)管的打鐵屏蔽，對于高頻率電磁波產(chǎn)生較多的電器進(jìn)行電磁干擾時，可以采用金屬罩內(nèi)渦流的特點進(jìn)行熱能形式的消耗。這種方法對于電磁波的抗干擾效果非常明顯，使得電磁波無法順利發(fā)射，但是其成本較高。同時點火裝置進(jìn)行電容數(shù)量的電路分布，增加屏蔽罩網(wǎng)之后會影響點火裝置的點火功能[6]。上述設(shè)備處在一個電位時還容容易產(chǎn)生電火花，影響屏蔽效果。因此在進(jìn)行維護(hù)時，要注意將車體金屬罩、金屬網(wǎng)等進(jìn)行良好的搭接，防止由于接觸不良導(dǎo)致汽車行駛時熄火。

5 結(jié)束語

現(xiàn)今，世界進(jìn)入了高速發(fā)展時代，汽車給人帶來交通的便捷和生活方式的轉(zhuǎn)變。人們對汽車有了更高的要求，汽車不僅僅作為代步工具，更希望它能成為人們生活以及工作的一種延伸。汽車電器電磁干擾防護(hù)措施眾多，從保護(hù)汽車安全行駛角度出發(fā)，預(yù)防并減少汽車電器電磁干擾的發(fā)生，采用有效的防護(hù)措施時，應(yīng)根據(jù)車型選擇。根據(jù)當(dāng)前電子設(shè)備高速發(fā)展的時代發(fā)展需求，為維護(hù)汽車工藝先進(jìn)性和道路行車安全性做好技術(shù)應(yīng)用。