基于汽车电子电器与汽车电磁兼容性的研究

吴茂伟

摘要：本文简要介绍了汽车的电磁环境及汽车电子电器电磁兼容的三要素，并在此基础上提出了提高汽车电子电器电磁兼容性能的具体措施。

关键词：汽车;电子电器;电磁兼容;三要素;措施

中图分类号：U469.72 文献标识码：A 文章编号：1672-9129（2020）10-0038-01

引言：随着人们生活水平的提高和汽车工业的发展，汽车电子电器种类越来越多，集成性也越来越强。这些电子电器产品在提高人们的驾乘体验的同时，也给人类带来了一个严重的问题，汽车电子电器设备所产生的电磁波会对周围的环境造成不利影响，同时外界的无线电干扰也会给汽车上的高科技电子电器设备的正常工作带来不利影响，也即汽车电子电器的电磁兼容性问题，它关系到汽车本身及其周边其他车辆和设施的安全运行。

1 汽车所处电磁环境

汽车所处电磁环境是指汽车在行驶过程中，汽车电子电器设备将承受来自车内、车外各类电磁波的干扰，以及汽车电子电器设备工作时对外界的电磁干扰。

1.1车载干扰源。车载干扰源主要指车上可能产生干扰电磁波的各种电子电器系统。

1.2外部环境对汽车的电磁干扰。外部环境的电磁干扰分为两类，一类是人为的各种电气设备，如高壓输电线、电气化铁路、广播电视设备及无线电通讯设备所发出的对汽车起干扰作用的电磁辐射，另一类是由于自然现象如雷电等引起的电磁干扰。

1.3静电干扰。汽车在行驶过程中车体与空气快速摩擦，会在车体上形成不均匀的静电分布。不均匀的静电使车体各处电位不等，会引起静电放电，产生高频辐射，并在车体上形成干扰电流，对汽车电子电器设备造成干扰。

2 电磁干扰三要素

电磁干扰的产生，需同时满足三个条件，即电磁干扰三要素。

2.1干扰源。也即产生干扰的电路或设备，这是干扰信号的发生源。

2.2敏感源。也即容易接受干扰信号的电路和设备，这是干扰信号的接收源。

2.3耦合路径。也即干扰信号的传播路径，即能够将干扰信号或干扰能量，由干扰源传递到接受源的路径。

要解决电磁干扰的问题，这三个条件只要破坏其中的一个即可，因此电磁兼容技术就是针对这三个要素展开的。

3 提高汽车电子电器电磁兼容性能的技术措施

针对电磁兼容三要素，要提高汽车电子电器电磁兼容性能所要解决的问题：（1）如何将电子电器产生的电磁辐射能量控制在最小范围;（2）如何将电子电器设备的电磁敏感度降低到最小;（3）如何保护电子电器设备不受恶劣电磁环境的影响。下面介绍几种提高汽车电子电器设备抗干扰能力和限制其产生电磁干扰的基本措施。

3.1限制电磁辐射能量的措施。

（1）点火系统加装阻尼电阻。在高压的点火装置电路中，串入阻尼电阻，削平火花产生的干扰电磁波的波峰，降低它的频幸。阻尼电阻一般采用阻值为10～20Ω的碳质电阻，接在点火线圈与火花塞接头端之间。

（2） 加装并联电容器。为了减少如雨刮器、汽车启动、暖风等系统电机运转时产生的电磁干扰，可在这些电机两端并联一个适当的电容器，利用电容器的充放电特性减少电机启动、停止、换向时电压瞬变产生的电磁波影响。

（3） 釆用感抗型高阻尼线。目前国内国外多釆用线芯为0.1mm的镍铬钼丝绕制而成的感抗型高阻尼线，它相当于电感、电容、电阻三者的复合体，大大提高了对电磁干扰的抑制效果。

3.2降低电磁敏感度的措施

（1）平衡技术的应用。信号往返的两条线的电性能，包括阻抗、分布电容等相等时称为平衡，平衡技术是一种消除串联于扰的有效措施。在汽车电路中，信号的输入常釆用双绞线作为平衡线，要求螺距小、长度短，以达到好的平衡效果。

（2）提高信号幅值。这是抗干扰的重要方法，如对于信号较弱的传感器，如温度信号、光电信号等，采用放大电路增大有效信号幅值，就可减小于扰的影响。

（3）选择小功率设备。在满足功能需求的条件下，选择小功率设备，可减少干扰电压和电流，从而减小干扰程度。

（4）合理布置线束。在线束的布置上，应将功率小的敏感电路贴近信号源，功率大的干扰电路贴近负载，并将小功率电路远离大功率电路，减少线束之间的感应和辐射，较长的线束应套接合适的铁氧体磁环加以屏蔽，以减少传导和辐射干扰。

3.3阻断或削弱电磁干扰信号传播的措施。

（1）电路模块化设计。为了避免干扰，应将电源送至各个模块，由各模块分别进行整流、滤波、稳压、供电。在电路板设计中，应根据电路在汽车上的功能和位置的不同，对各电子模块进行整体考虑，将执行器、传感器、系统控制等不同的电路分开设计，形成不同的电子模块，做好各模块之间的屏蔽，各模块应采用不同的电源、搭铁（金属车体）线，并将其隔离，提高相互之间的绝缘水平。各模块中的数字搭铁和模拟搭铁分开，工作塔铁和安全搭铁一点连接，既保证各模块间不相互干扰，又能保证安全工作。

（2）金属屏蔽。这是抑制电磁干扰的有效措施，能够很好地阻挡电磁波的传播。屏蔽电场和磁场时可选用导电率高的材料（如铜、铝、钢等）做屏蔽体;当屏蔽高频磁场时，应选用钢，铝等导电率高的材料;屏蔽低频磁场时，应选择导磁率高的材料，如磁钢、铍莫合金、铁等。为了发挥屏蔽体的作用，屏蔽体应有效搭铁。

（3）加装滤波器。这是应用最普遍的抗干扰方法，主要用来抑制通过电路直接进入的干扰。根据干扰信号的频率波段来选择振荡频率不同的滤波器，达到阻断干扰的目的。

结论：上述这些措施在现在汽车制造上均已得到了广泛的应用。只要搞清楚干扰源、接收源和传播路径，并针对不同的电磁干扰要素采取对应的措施，电磁兼容问题就能够得到有效地解决，进而提高驾乘人员的安全性和舒适度。

参考文献：

[1]金松涛，丁良旭，刘青松. 汽车电磁兼容问题研究的重要性[J]. 客车技术与研究，2011，33（04）：1-5.

[2]刘学军，马世辉，李进波. 汽车电子设备的电磁兼容性研究[J]. 企业科技与发展，2019（02）：115-116.

[3]范雨晓，华晶晶，严涵琦，段显波. 车载电磁兼容标准体系架构研究[J]. 农村经济与科技，2019，30（02）：298+108.

[4]刘成，张娴，陈青，橐晓宇. 国内外汽车电子电磁兼容标准体系初探[J]. 检验检疫学刊，2019，29（01）：53-56.