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境及汽車電子電器電磁兼容的三要素，并在此基礎上提出了提高汽車電子電器電磁兼容性能的具體措施。

關鍵詞：汽車;電子電器;電磁兼容;三要素;措施

中圖分類號：U469.72?文獻標識碼：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的發展，汽車電子電器種類越來越多，集成性也越來越強。這些電子電器產品在提高人們的駕乘體驗的同時，也給人類帶來了一個嚴重的問題，汽車電子電器設備所產生的電磁波會對周圍的環境造成不利影響，同時外界的無線電干擾也會給汽車上的高科技電子電器設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，它關系到汽車本身及其周邊其他車輛和設施的安全運行。

1?汽車所處電磁環境

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

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

1.2外部環境對汽車的電磁干擾。外部環境的電磁干擾分為兩類，一類是人為的各種電氣設備，如高壓輸電線、電氣化鐵路、廣播電視設備及無線電通訊設備所發出的對汽車起干擾作用的電磁輻射，另一類是由于自然現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，產生高頻輻射，并在車體上形成干擾電流，對汽車電子電器設備造成干擾。

2?電磁干擾三要素

電磁干擾的產生，需同時滿足三個條件，即電磁干擾三要素。

2.1干擾源。也即產生干擾的電路或設備，這是干擾信號的發生源。

2.2敏感源。也即容易接受干擾信號的電路和設備，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，即能夠將干擾信號或干擾能量，由干擾源傳遞到接受源的路徑。

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

3?提高汽車電子電器電磁兼容性能的技術措施

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）如何將電子電器產生的電磁輻射能量控制在最小范圍;（2）如何將電子電器設備的電磁敏感度降低到最小;（3）如何保護電子電器設備不受惡劣電磁環境的影響。下面介紹幾種提高汽車電子電器設備抗干擾能力和限制其產生電磁干擾的基本措施。

3.1限制電磁輻射能量的措施。

（1）點火系統加裝阻尼電阻。在高壓的點火裝置電路中，串入阻尼電阻，削平火花產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的碳質電阻，接在點火線圈與火花塞接頭端之間。

（2） 加裝并聯電容器。為了減少如雨刮器、汽車啟動、暖風等系統電機運轉時產生的電磁干擾，可在這些電機兩端并聯一個適當的電容器，利用電容器的充放電特性減少電機啟動、停止、換向時電壓瞬變產生的電磁波影響。

（3） 釆用感抗型高阻尼線。目前國內國外多釆用線芯為0.1mm的鎳鉻鉬絲繞制而成的感抗型高阻尼線，它相當于電感、電容、電阻三者的復合體，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）平衡技術的應用。信號往返的兩條線的電性能，包括阻抗、分布電容等相等時稱為平衡，平衡技術是一種消除串聯于擾的有效措施。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）選擇小功率設備。在滿足功能需求的條件下，選擇小功率設備，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載，并將小功率電路遠離大功率電路，減少線束之間的感應和輻射，較長的線束應套接合適的鐵氧體磁環加以屏蔽，以減少傳導和輻射干擾。

3.3阻斷或削弱電磁干擾信號傳播的措施。

（1）電路模塊化設計。為了避免干擾，應將電源送至各個模塊，由各模塊分別進行整流、濾波、穩壓、供電。在電路板設計中，應根據電路在汽車上的功能和位置的不同，對各電子模塊進行整體考慮，將執行器、傳感器、系統控制等不同的電路分開設計，形成不同的電子模塊，做好各模塊之間的屏蔽，各模塊應采用不同的電源、搭鐵（金屬車體）線，并將其隔離，提高相互之間的絕緣水平。各模塊中的數字搭鐵和模擬搭鐵分開，工作塔鐵和安全搭鐵一點連接，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。屏蔽電場和磁場時可選用導電率高的材料（如銅、鋁、鋼等）做屏蔽體;當屏蔽高頻磁場時，應選用鋼，鋁等導電率高的材料;屏蔽低頻磁場時，應選擇導磁率高的材料，如磁鋼、鈹莫合金、鐵等。為了發揮屏蔽體的作用，屏蔽體應有效搭鐵。

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

結論：上述這些措施在現在汽車制造上均已得到了廣泛的應用。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的措施，電磁兼容問題就能夠得到有效地解決，進而提高駕乘人員的安全性和舒適度。

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