隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，越來越多的電器設(shè)備應(yīng)用到汽車上，提升了汽車的整體性能，但同時也帶來了一個新的問題，由于采用大量電子設(shè)備而產(chǎn)生的電磁干擾。針對汽車電子電器電磁干擾的產(chǎn)生及解決方案這一問題，本文系統(tǒng)分析了汽車內(nèi)部的點火系統(tǒng)、電機、電源、線路以及靜電等引起的電磁干擾，并提出一些措施來防止電磁干擾。 只要是帶電的物體都會對周圍產(chǎn)生輻射或受到其它磁場輻射的作用，那么對于應(yīng)用大量電子設(shè)備的車輛而言，電磁輻射干擾對于車輛電氣系統(tǒng)的正常運行就會帶來很大的影響。隨著汽車工業(yè)日新月異的發(fā)展和汽車電子電器設(shè)備的大量應(yīng)用，汽車電磁干擾的特點及其產(chǎn)生的影響也有了巨大的變化。本文就汽車電子電器電磁干擾的產(chǎn)生及解決方案進行探討。
1 汽車電器電磁干擾概念及分類：
1.1汽車電器電磁干擾：是指任何能中斷、阻礙、降低或限制汽車電氣、電子設(shè)備有效性能的電磁能量，對有用電磁信號的接收產(chǎn)生**影響，導(dǎo)致設(shè)備、傳輸信道和系統(tǒng)性能劣化的電磁騷擾。根據(jù)電磁干擾所產(chǎn)生的特點，將干擾源、傳播途徑和敏感設(shè)備稱為電磁干擾三要素，在汽車電磁干擾形成的過程中，電磁干擾源為汽車啟動或運行時電壓瞬時變化較大的設(shè)備：如高壓點火系統(tǒng)、各種感性負(fù)載(電機類電器部件)、各種開關(guān)類部件(如閃光繼電器)、各種電子控制單元以及各種燈具、無線電設(shè)備等；電磁干擾途徑主要分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾，如在汽車啟動瞬間點火機構(gòu)所產(chǎn)生的擾動為傳導(dǎo)干擾，而無線電干擾即為輻射干擾。敏感設(shè)備主要為汽車電子設(shè)備，如發(fā)動機控制單元（ECU）、ABS、**氣囊及各種電子模塊等。
1.2汽車電子設(shè)備工作在行駛環(huán)境不斷變化的汽車上，由于汽車電子設(shè)備形成以蓄電池和交流發(fā)電機為核心電源以及車體為公共地的電氣網(wǎng)絡(luò)，各部分線束都會通過電源和地線彼此傳導(dǎo)干擾，而不相鄰導(dǎo)線間也因天線效應(yīng)而輻射干擾，干擾組成較多，環(huán)境中電磁能量構(gòu)成的復(fù)雜性和多變性，意味著系統(tǒng)所受到的電磁干擾來源比較廣泛。按照電磁干擾的來源可分為汽車內(nèi)部電磁干擾、汽車外部電磁干擾、無線電干擾和車體靜電干擾。
2針對不同的干擾源，下面對汽車電磁干擾現(xiàn)象作以分析：
2.1 汽車內(nèi)部電磁干擾
2.1.1點火系統(tǒng)的電磁干擾
點火系統(tǒng)中的點火線圈、火花塞、分電器、高壓線等都是干擾源，尤其是火花塞是引起高頻電磁干擾的主要部件。當(dāng)點火線圈初級電路被切斷以后，交流發(fā)電機勵磁繞組與蓄電池斷開，但與其它負(fù)載仍有電的聯(lián)系，這時在勵磁繞組上仍有自感電動勢，為一負(fù)向脈沖，脈沖幅度取決于斷開瞬時的負(fù)載和調(diào)節(jié)器的狀態(tài)。在初級電路所發(fā)生的是一種衰減振蕩，初級電壓的*大振幅值一般為300-500V，此瞬變電壓若無有效的抑制措施，勢必對初級電路中的電子器件構(gòu)成威脅，甚至通過導(dǎo)線對其它電子裝置產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾。同時，在次級線圈中所感應(yīng)的次級電壓*大值一般為20000～30000V，足以擊穿火花塞的電極間隙，產(chǎn)生電火花放電。火花放電將產(chǎn)生約0．15～1000 MHz的寬帶電磁波向周圍的空間輻射；如果在初級點火電路斷開時打開點火開關(guān)，則產(chǎn)生*強的瞬時過電壓，對汽車內(nèi)部的電子設(shè)備產(chǎn)生強烈的輻射干擾。
2.1.2汽車內(nèi)部過電壓干擾
在汽車電器系統(tǒng)工作過程中，當(dāng)電器的開關(guān)接通或斷開、負(fù)載的電流和電壓變化以及磁場發(fā)生變化時，都容易產(chǎn)生高頻干擾信號，同時感性負(fù)載產(chǎn)生沿電源線傳導(dǎo)的干擾。
2.1.2.1負(fù)載突變過電壓
交流發(fā)電機與蓄電池是并聯(lián)工作的。行駛過程中,若交流發(fā)電機處于額定負(fù)載下工作,一旦將交流發(fā)電機與蓄電池間的連線斷開,將產(chǎn)生負(fù)載突變過電壓。所謂負(fù)載突變過電壓,即脈沖電壓,其瞬間過電壓時間達100μs,升壓峰值在75～125V之間。這是因為,交流發(fā)電機定子繞組中的電流產(chǎn)生突變,其勢必產(chǎn)生自感電動勢,這樣的過電壓將產(chǎn)生大能量釋放,對車輛電器中的電子產(chǎn)品產(chǎn)生大的沖擊。該過電壓平時被蓄電池所吸收,使電路中電壓呈現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)。而斷開連線后,過電壓極易造成電子元件損壞,尤其是電子調(diào)節(jié)器中的大功率管一旦被擊穿,將會使充電系統(tǒng)處于不正常狀態(tài)。
2.1.2.2互耦式瞬態(tài)電壓
汽車的電線遍及全車，而且這些長長的導(dǎo)線往往緊緊扎成線束。無屏蔽的配線及搭鐵阻抗在汽車電系內(nèi)很自然會產(chǎn)生準(zhǔn)靜態(tài)感性或容性耦合和阻性耦合。當(dāng)相鄰導(dǎo)線中的電位有階梯變化時，就會通過線間的電感和電容產(chǎn)生耦合。電源線中的瞬變干擾會耦合到信號線或控制線中，對車內(nèi)發(fā)動機控制單元 (ECU)等電子模塊產(chǎn)生影響。
2.2汽車外部電磁干擾
車外電磁干擾是汽車行駛中經(jīng)歷各種外部電磁環(huán)境時所受的干擾。這類干擾存在于特定的空間或是特定的時間。如高壓輸電線、高壓變電站和大功率無線電發(fā)射站的電磁干擾，以及雷電、太陽黑子輻射電磁干擾，等等。環(huán)境中其它臨近的電子設(shè)備工作時也會產(chǎn)生干擾，例如行駛中相距較近的汽車。
對汽車電子設(shè)備的電路來說，任何因素激發(fā)出的電路中的振蕩，都會通過導(dǎo)線等以電磁波的形式發(fā)射出去，不僅干擾收音機、通信設(shè)備，而且對車上具有高頻響應(yīng)特點的電子系統(tǒng)也會產(chǎn)生電磁干擾。同時由車外收發(fā)兩用機之類的無線電設(shè)備、雷達、廣播電臺等發(fā)射無線電波，會干擾汽車上的儀器，使電子控制裝置失控。
2.3 無線電干擾電壓
汽車上無線電干擾電壓來自兩個方面：車外干擾源和車內(nèi)干擾源。汽車由于其高機動性導(dǎo)致它可能會處于各種電磁場中，如固定的短波發(fā)射站以及移動電話電磁干擾等。
汽車內(nèi)部的干擾源主要是汽車電氣系統(tǒng)中的各種瞬變電脈沖、電器觸頭和火花塞間隙之間的火花、車輪與地面以及車身與空氣高速摩擦產(chǎn)生的靜電放電。這些電磁自身產(chǎn)生的騷擾既可能對自身的汽車電器造成干擾，也會通過電磁發(fā)射對周圍環(huán)境中的其它電器造成無線電干擾。如點火系統(tǒng)，其干擾在接收機音頻中表現(xiàn)為有韻律的爆聲或滴答聲，且音調(diào)直接與引擎速度有關(guān)，當(dāng)引擎負(fù)載增大時干擾幅度也增大。產(chǎn)生干擾的原因在于電氣設(shè)備系統(tǒng)的導(dǎo)線、線圈及其他部分的自感和電容形成振蕩回路，當(dāng)以火花形式放電時，產(chǎn)生高頻振蕩，借高壓電線（或?qū)Ь€）向空中發(fā)射電磁波，切割接收機的天線，引起干擾。
2.4、靜電放電干擾
車體靜電干擾與汽車和外部環(huán)境都有關(guān)。由于汽車行駛時車體與空氣高速摩擦，在車體上形成不均勻分布的靜電。靜電放電會在車體上形成干擾電流，同時產(chǎn)生高頻輻射，對汽車電子設(shè)備形成電磁干擾。如一種國內(nèi)開發(fā)生產(chǎn)的**氣囊，在汽車整車裝配線上突然引爆。經(jīng)查發(fā)現(xiàn)該**氣囊的電子引爆控制器不能承受較強的環(huán)境輻射電磁場，當(dāng)有靜電放電發(fā)生時，會有誤動作。
3 汽車電器電磁干擾的抑制措施：
根據(jù)前面的分析，要綜合提高汽車電子設(shè)備的抗電磁干擾性能，可以從三方面考慮，一是減小設(shè)備發(fā)射電磁干擾的強度；二是抑制電磁干擾的傳輸；三是降低設(shè)備電磁敏感部件接收干擾的強度。采用電磁干擾的同時，在汽車電子設(shè)備設(shè)計的時候就要考慮設(shè)備的電磁兼容性能，其中包括兩方面，一是電磁發(fā)射，衡量系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁干擾的發(fā)射水平；二是電磁敏感度，衡量系統(tǒng)在工作時為實現(xiàn)預(yù)期技術(shù)指標(biāo)而需要的抵抗電磁干擾的能力。實際設(shè)計及生產(chǎn)過程中，汽車生產(chǎn)廠家也是通過多種方法來共同抑制汽車電器設(shè)備電磁干擾現(xiàn)象。
3.1加裝阻尼電阻：在點火裝置的高壓電路中，串入阻尼電阻，削弱火花產(chǎn)生的干擾電磁波。阻尼電阻值越大，抑制效果越好。但阻尼電阻太大，又會減少火花塞電極間的火花能量。阻尼電阻一般用碳質(zhì)材料制成，電阻值約10-20 kΩ。阻尼電阻加在點火線圈端和火花塞接頭端。
3.2加裝電容器：對于電感性負(fù)載引起的干擾，抑制方式可以采用并聯(lián)一個適當(dāng)數(shù)值的電容器，以消除反向過電壓。在電器元件上加裝吸收和抑制電容，通過加裝不同的電容組合(電容量在幾十至幾百微法之間)吸收和抑制電磁騷擾，使騷擾源通過導(dǎo)線對外界的影響降到*小。如在調(diào)節(jié)器的“電池”接柱和“搭鐵”之間和發(fā)電機“電樞”接柱和“搭鐵”之間并聯(lián)0．2～0．8 µF 的電容器；在水溫表和機油壓力表的傳感器觸點間并聯(lián)0．1～0．2 µF的電容器；在閃光繼電器和電喇叭的觸點處并聯(lián)0．5 F電容器等。
3.3合理布線：合理規(guī)劃線束，使大功率干擾電路應(yīng)盡可能緊靠負(fù)載，小功率敏感電路緊靠信號源，盡量分開大功率電路和小功率電路，減小線束間感應(yīng)干擾和輻射干擾。經(jīng)過濾波的電源線要盡量遠離各種信號線，以防高頻信號耦合到電源線，造成傳導(dǎo)發(fā)射超標(biāo)。對較長的線束應(yīng)在線束上增加濾波器，常用的方法是套上鐵氧體磁環(huán)，降低傳導(dǎo)和輻射干擾。搭鐵為靜電放電提供一條低阻抗通道，可以釋放積累的電荷，有效防止靜電放電。有一個良好的搭鐵線，甚至將產(chǎn)生干擾的電器裝置限制在一塊公共搭鐵板上，就近接到車體或線束的屏蔽層搭鐵，才能保證濾波、屏蔽*有效。低頻電路的搭鐵，應(yīng)盡量采用單點并聯(lián)搭鐵；高頻電路宜多點串聯(lián)搭鐵，搭鐵線短而粗。
3.4采用濾波器：濾波器主要抑制通過電路通路直接進入的干擾，它是應(yīng)用*普遍的抗干擾方法。根據(jù)信號和干擾信號之間的頻率差別，可以采用不同性能的濾波器，抑制干擾信號，提高信噪比。
3.4.1雨刮電機的結(jié)構(gòu)調(diào)整和內(nèi)部濾波：雨刮電機是直流永磁蝸輪減速電動機，為典型的感性負(fù)載干擾源，功率較大，采用零部件測試方式對其測量，先對電機的換向器結(jié)構(gòu)做了調(diào)整，并在電機內(nèi)部對電路做了濾波處理。
3.4.2閃光器的電路濾波：閃光器是汽車設(shè)備中典型的觸點型器件，工作時通斷頻繁，在線束上產(chǎn)生較大傳導(dǎo)干擾，并由此產(chǎn)生較大輻射干擾。通過在閃光器附近加接0.1mF的電容，并在線束上套鐵氧體磁環(huán)，構(gòu)成低通濾波器，抑制其傳導(dǎo)干擾，同時減小輻射干擾。
3.5消除靜電放電危害措施
3.5.1建立完善的屏蔽結(jié)構(gòu)，通過搭鐵的金屬殼將靜電荷釋放到地；
3.5.2內(nèi)部電路與金屬殼的連接采用一點搭鐵方式；
3.5.3增加諸如硅變電壓吸收二極管(STVS)之類的快速保護元件，將高壓電荷泄放到地；
3.5.4印刷電路板設(shè)計中增加保護環(huán)帶，將手拔插線路板的電荷通過*短的路徑泄放到地。
3.6保持良好的接地與屏蔽
3.6.1電器良好的接地，是抑制汽車電磁干擾的主要措施之一。良好的接地包括兩方面內(nèi)容，一是接地要牢靠，二是接地點要正確。
3.6.2加裝金屬屏蔽，將所有容易發(fā)射電磁波的電器及導(dǎo)體，用金屬網(wǎng)或屏蔽罩包起來。這樣當(dāng)電磁波或高頻電磁振蕩遇到金屬屏壁后，電磁感應(yīng)在金屬屏壁內(nèi)產(chǎn)生渦流，使電磁波消耗于渦流的熱效應(yīng)中，不能向外發(fā)射，從而可以避免對無線電波的干擾。但是，要很好地避免干擾，必須遮掩完全，防止漏隙，并使各接頭與車架接觸良好。
結(jié)束語：
總之，汽車電磁干擾及其產(chǎn)生的影響是重大的，關(guān)系到汽車**可靠性，解決汽車電子設(shè)備的電磁干擾問題，我們采取了不同的汽車電子電器電磁干擾的產(chǎn)生及解決方案，其中濾波、屏蔽、優(yōu)化布線和搭鐵是4項EMC*常規(guī)的有效措施。那么在汽車電子設(shè)備應(yīng)用日益普及的時期，采用好的電磁兼容型設(shè)計也是一種行之有效的方法。
