汽车CAN通讯电磁兼容性能研究

吴静奇

摘要：随着汽车工业的快速发展和国民经济的提高，计算机技术和电子控制技术在汽车电子设备中的应用比例呈现逐年升高的趋势，而汽车电子设备的成本几乎占据了整车的23%以上。此外，在使用过程中车内复杂而繁多的电子元器件组成的汽车电子系统容易产生各类磁场，为了解决汽车运行中CAN总线错误帧较多的问题，本文从电磁特性和电磁兼容性能提高等方面进行了分析，结果可为高性能CAN通讯电磁兼容技术的开发与应用提供必要参考。

关键词：汽车 CAN通讯 电磁兼容

中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）12-0063-01

1 基本理论

控制器局域网络CAN（Controller Area Network），通常称为CAN bus，即CAN总线，是由德国BOSCH（博世）公司研究开发的，现已成为ISO国际标准化的串行通信协议（ISO11898），是目前在国际上应用最广泛的开放式现场总线之一。其特点是用多点、串行数字通讯技术取代常规的直接导线信号连接，可以节省大量的车载设备的电缆布线。由于CAN总线芯片可靠性高、协议精炼、价格低、货源广泛，在目前汽车工业测控领域中得到了较为广泛的应用，然而，由于工业现场环境较为复杂和恶劣，电磁干扰现象较为严重，如何在当前复杂应用环境下保温CAN总线通讯的可靠性成为了汽车CAN通讯电磁兼容性能研究的关键。

2 屏蔽技术

汽车CAN通讯的电磁兼容主要包括两个方面：（1）自身对外界产生不良的电磁干扰，即电磁干扰发射；（2）对外界电磁信号的敏感度，即电磁敏感度。目前，提高电磁兼容性的措施主要包括：提高汽车电子产品自身的电磁抗干扰能力、对辐射性耦合使用屏蔽技术、对传导耦合采取滤波技术。电磁兼容性能的提高是一个系统过程，在对汽车CAN通讯系统进行设计、制备到使用的过程中都可以采取相应的搓射来达到电磁兼容控制的目的。

在屏蔽技术方面，根据工作原理又可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁屏蔽三类，具体划分示意图如图1。

3 滤波技术

在滤波技术（软件中对采集到的数据进行电磁兼容消除干扰的处理）方面，电磁干扰滤波器属于低通滤波器，能够确保电磁设备和系统满足EMC、IEC、FCC、VDE、MIL-STD-461、GB9254和GB6833等电磁兼容标准中对于传导发射与敏感度值的规定，但是不能完全消除导线在设备之间传导造成的骚扰。电磁干扰滤波器的使用示意图如图2，包括信号滤波器和电源滤波器。通常条件下，电磁干扰滤波器在技术方面又存在如下問题：在汽车上采用的设计无法适应于全频段滤波器，滤波器由于干扰源电平的落差水平而存在饱和效应，再加上干扰频带的范围而无法采用集总参数的等效电路来模拟其特性，以及传输电缆上存在共模和差模两种干扰信号而无法完全消除等，由此可知，电磁干扰滤波器是无法完全屏蔽骚扰的。

4 电磁兼容性控制技术

采用新型电磁兼容性控制技术可以实现主动预防、整体规划以及对抗与疏导相结合的方针，在汽车控制电磁损害方面可以起到有效的抑制作用。较为实用的电磁兼容性控制技术包括：（1）传输通道抑制，具体包括滤波（对骚扰频率进行抑制和剔除）、屏蔽（选择材料作为屏蔽体，从而对骚扰信号进行阻断、削弱）、答接（导体间的低阻抗连接）、接地（接地设计、接地点选择等）、布线（适宜的布线策略和宽度）；（2）空间分离，地点位置控制、自然地形隔离、方位角控制、电场矢量方向控制；（3）时间分离：时间共用准则、雷达脉冲同步、主动时间分隔、被动时间分隔，这种方法实现了在没有有效处理骚扰源时可被动抵御的措施；（4）频谱管理，频率管制、滤波、频率调制、数字传输、光电转换；（5）电气隔离变压器隔离、光电隔离、继电器隔离、DC/DC变换。

参考文献

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[3]刘艳强，马秋霞，王健.CAN总线通讯的电磁兼容性能分析与设计[J].电子技术与应用， 2006，8：77-79.