屏蔽材料在汽車電子EMC中的應(yīng)用研究

襄陽汽車職業(yè)技術(shù)學(xué)院　崔　景

?

屏蔽材料在汽車電子EMC中的應(yīng)用研究

襄陽汽車職業(yè)技術(shù)學(xué)院崔景

【摘要】在當(dāng)前的汽車當(dāng)中，電子EMC是一項(xiàng)十分重要的參數(shù)。在汽車的運(yùn)行當(dāng)中，EMC也是具有不容忽視的作用。針對汽車當(dāng)中存在的電子EMC問題，應(yīng)當(dāng)采用有效的屏蔽材料加以解決，例如軟磁膠帶、屏蔽套管、導(dǎo)電膠帶等。基于此，本文首先分析了汽車電子EMC的環(huán)境，然后對車載電子設(shè)備、以及設(shè)備連接線束的電磁屏蔽解決方案進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】屏蔽材料；汽車電子EMC；應(yīng)用研究

0　前言

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車電控技術(shù)得到了極大的進(jìn)步，在汽車當(dāng)中，也出現(xiàn)了越來越多的電子設(shè)備。隨著電子設(shè)備功率的增加和頻率的提升，汽車在運(yùn)行過程中所處的電磁環(huán)境也日益復(fù)雜，因而產(chǎn)生了更為嚴(yán)重的電磁干擾現(xiàn)象。對于汽車當(dāng)中的電子設(shè)備，以及設(shè)備之間的連接線束，都應(yīng)當(dāng)采用屏蔽材料進(jìn)行處理，從而更好的解決汽車電子EMC存在的問題，確保汽車良好的運(yùn)行狀態(tài)。

1　汽車電子EMC環(huán)境

在汽車行駛的過程中，電子設(shè)備所處的工作環(huán)境是不斷變化的，因此其中具有多變性、復(fù)雜性的電磁輻射。所以，汽車電子系統(tǒng)會(huì)受到很多不同來源的電磁干擾，例如車體內(nèi)電磁干擾、車體靜電干擾、車外電磁干擾等。具體來說，車體內(nèi)電磁干擾主要是車載電子設(shè)備在工作過程中，相互之間產(chǎn)生的影響，例如音頻和視頻電子設(shè)備的電子噪聲、牽引力穩(wěn)定系統(tǒng)線束輻射、開關(guān)工作放電干擾、電磁敏感器件運(yùn)行、電機(jī)和連接汽車電子設(shè)備、電子控制單元電磁干擾等[1]。車載電子設(shè)備之間的電磁干擾，會(huì)對汽車的性能產(chǎn)生影響，甚至對人體造成電磁輻射危害，或是引發(fā)行車安全事故。

車體靜電干擾主要是來源于汽車的外部環(huán)境。例如在汽車高速行駛的過程當(dāng)中，汽車和空氣發(fā)生高速摩擦，在車體上，將會(huì)有不均勻的靜電產(chǎn)生。靜電在車體上進(jìn)行放電，因而會(huì)有干擾電流形成，并且還會(huì)有高頻輻射產(chǎn)生，從而對汽車電子設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾。車外電磁干擾也與汽車行駛中外部環(huán)境的變化有關(guān)，汽車的外部電磁環(huán)境會(huì)對汽車電子設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾。例如大功率無線電發(fā)射站的電磁干擾、高壓輸電線電磁干擾等，或是來自于相鄰行駛車輛中的電磁環(huán)境影響。

2　車載電子設(shè)備電磁屏蔽

2.1腳踏板地板電磁屏蔽

在汽車當(dāng)中，主駕駛位置的腳踏板地板當(dāng)中，有很多連接線束經(jīng)過，因此會(huì)產(chǎn)生很多的電磁干擾信號(hào)。對這一位置如果沒有進(jìn)行有效的屏蔽，會(huì)輻射出大量的電磁信號(hào)，從而對附近的電子設(shè)備和電磁裝置產(chǎn)生影響，產(chǎn)生電磁干擾的情況。因此，可以在汽車主駕駛位置的地板上，對一層銅箔膠進(jìn)行粘帖，從而對干擾進(jìn)行隔離。通過這種方式，能夠有效的降低車載電子設(shè)備、車底走線之間的電磁干擾[2]。在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，要確保銅箔膠帶具有良好的耐潮性能和粘性。這樣，通過膠帶的表面處理降低外部環(huán)境中的潮氣對膠帶使用性能的影響，確保膠帶能夠牢固的粘帖在腳踏板地板上，保證良好的電磁干擾屏蔽效果。

2.2電子控制單元ECU傳感器屏蔽

在汽車當(dāng)中，電子控制單元ECU是專用的微機(jī)控制器。在實(shí)際應(yīng)用中，電子控制單元ECU主要應(yīng)用在汽車的防抱死制動(dòng)系統(tǒng)、電控自動(dòng)變速器、多向可調(diào)電控座椅、主動(dòng)懸架系統(tǒng)、四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)等位置。在汽車的電子EMC環(huán)境當(dāng)中，電子控制單元ECU是重要的電磁敏感源和電磁干擾源，因此應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)防控這部分的電磁干擾。對此，可以利用超薄導(dǎo)電膠粘劑的銅箔膠帶，對汽車VSC系統(tǒng)電子控制單元傳感器，以及其間的連接線束進(jìn)行包繞，從而屏蔽電磁干擾。在實(shí)際應(yīng)用中，此種銅箔膠帶的導(dǎo)電性和柔軟性較為良好，具有屏蔽效能好、使用方便、粘結(jié)可靠等優(yōu)勢。對于電子控制單元、傳感器等，都能夠進(jìn)行有效保護(hù)，防止其受到電磁信號(hào)的干擾而發(fā)生誤動(dòng)作，從而確保汽車VSC的良好的運(yùn)行狀態(tài)。

2.3電子控制單元金屬外殼襯墊屏蔽

在汽車的電子控制單元當(dāng)中，采用的保護(hù)外殼大多是金屬材料，以避免電磁干擾的影響。將導(dǎo)電磁襯墊應(yīng)用在電子控制單元的金屬蓋、金屬外殼之間，能夠?qū)﹄姶鸥蓴_情況進(jìn)行有效的抑制和屏蔽[3]。不過，由于常規(guī)的導(dǎo)電襯墊不具備足夠的尺寸，因此在這種情況下并不能單獨(dú)使用，需要對壓紋箔膠帶進(jìn)行應(yīng)用。在壓紋膠帶當(dāng)中，采用了經(jīng)過特殊壓紋工藝處理的金屬帶基，因而能夠發(fā)揮出良好的電磁干擾屏蔽效果。由于膠帶經(jīng)過了壓紋處理，因此膠帶在受理過程中，會(huì)在壓紋的凹陷和凸起的方向上形成一個(gè)形變量。而膠帶在該方向上發(fā)生的形變量范圍，是由壓紋的深度所決定的。同時(shí)，壓痕必須將膠層刺穿，以確保在這一方向上具有充足的貫穿電阻。這樣，能夠確保較小的接觸電阻。通過這種設(shè)計(jì)和處理，能夠確保膠帶良好的使用性能，在應(yīng)用中形成的法拉第籠結(jié)構(gòu)較為理想，因而電磁屏蔽效果十分良好。

2.4安全氣囊激發(fā)器的EMI干擾保護(hù)

在汽車安全氣囊的激發(fā)器當(dāng)中，有一圈結(jié)構(gòu)圓孔存在于其金屬外殼之上。通過這些小孔，外部環(huán)境中的電磁干擾可能進(jìn)入到激發(fā)器當(dāng)中，從而對其中的電磁敏感器件產(chǎn)生影響。在這種情況下，如果汽車發(fā)生撞擊事故，安全氣囊有可能會(huì)由于受到電磁干擾而無法及時(shí)彈出，從而失去了對汽車駕駛員的保護(hù)作用。對于這種情況，可以在激發(fā)器上應(yīng)用黑色PET鋁箔膠帶，其中的黑色聚酯膜和鋁箔背基具有十分良好的表層絕緣性和屏蔽效能，通過導(dǎo)電膠可以無縫式粘結(jié)固定EMI[4]。在實(shí)際應(yīng)用中，首先根據(jù)相應(yīng)的尺寸對膠帶進(jìn)行模切，然后在激發(fā)器側(cè)面對膠帶進(jìn)行粘帖，蓋住上面的小孔，從而有效的屏蔽電磁干擾。

3　車載電子設(shè)備連接線束電磁屏蔽

3.1牽引力穩(wěn)定系統(tǒng)線束屏蔽

在車載電子設(shè)備的連接線束方面，EPS牽引力穩(wěn)定系統(tǒng)電子控制單元之間，連接線束會(huì)形成電磁輻射干擾源。另外，通過這些連接線束，外界的電磁干擾也容易造成EPS的失效。因此，可采用阻燃、輕質(zhì)、耐高溫的線束屏蔽套管進(jìn)行處理。例如，可采用DS編制屏蔽套管來屏蔽電子設(shè)備連接線束的電磁干擾。此外，在汽車當(dāng)中的馬達(dá)、電機(jī)、蓄電池、以及連接控制系統(tǒng)等敏感器件或干擾源之間，也可采用DS屏蔽套管對連接線束進(jìn)行屏蔽處理。

3.2HID疝氣大燈鎮(zhèn)流器線束屏蔽

汽車HID疝氣大燈具有高壓放電的特點(diǎn)。在發(fā)光過程中，對疝氣進(jìn)行正負(fù)電刺激，和稀有金屬化學(xué)反應(yīng)發(fā)光[5]。其中應(yīng)用的鎮(zhèn)流器能夠?qū)ζ囯娫醇右岳茫a(chǎn)生23kv的觸發(fā)電壓，以啟動(dòng)疝氣大燈。但是，鎮(zhèn)流器高壓脈沖輻射也會(huì)產(chǎn)生較大的電磁干擾情況。因此，也可采用DC編制屏蔽套管來包裹其連接線束，從而防止電流在流經(jīng)線束的時(shí)候?qū)ν饨绠a(chǎn)生電磁干擾。

4　結(jié)論

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，私家車的數(shù)量越來越多，汽車技術(shù)不斷發(fā)展，車輛內(nèi)部結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜。在汽車當(dāng)中，存在著很多的電子設(shè)備。這些電子設(shè)備在運(yùn)行當(dāng)中，會(huì)形成汽車特有的電子EMC環(huán)境。在這一環(huán)境中，很容易發(fā)生電磁干擾的情況，從而對車載電子設(shè)備的運(yùn)行產(chǎn)生影響。因此，應(yīng)當(dāng)正確的應(yīng)用屏蔽材料，對電子設(shè)備及其連接線束進(jìn)行屏蔽處理，從而避免電磁干擾對汽車整體性能的影響。

參考文獻(xiàn)

[1]藍(lán)波,孫誼,張琦.汽車電磁兼容研究發(fā)展現(xiàn)狀[J].信息技術(shù),2010,08:210-212+215.

[2]劉偉德.屏蔽材料在汽車電子EMC中的應(yīng)用[J].安全與電磁兼容,2010,03:44-48.

[3]管登高,孫傳敏,孫遙,林金輝,陳善華,龍劍平,王自友,盧長壽.一種新研制的電磁屏蔽涂料及其在EMC中的應(yīng)用[J].電訊技術(shù),2009,12:43-46.

[4]吳海峰,雷啟明.淺談汽車EMC實(shí)驗(yàn)室規(guī)劃與建設(shè)[J].汽車實(shí)用技術(shù),2012,06:64-66.

[5]高新杰,李國珍,李燕俠,李興華,張弛,朱光福.電動(dòng)汽車EMC措施不當(dāng)示例分析[J].安全與電磁兼容,2015,03: 21-24+31.