汽車CAN通訊電磁兼容性能研究

吳靜奇

摘要：隨著汽車工業的快速發展和國民經濟的提高，計算機技術和電子控制技術在汽車電子設備中的應用比例呈現逐年升高的趨勢，而汽車電子設備的成本幾乎占據了整車的23%以上。此外，在使用過程中車內復雜而繁多的電子元器件組成的汽車電子系統容易產生各類磁場，為了解決汽車運行中CAN總線錯誤幀較多的問題，本文從電磁特性和電磁兼容性能提高等方面進行了分析，結果可為高性能CAN通訊電磁兼容技術的開發與應用提供必要參考。

關鍵詞：汽車 CAN通訊 電磁兼容

中圖分類號：TP273.5 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）12-0063-01

1 基本理論

控制器局域網絡CAN（Controller Area Network），通常稱為CAN bus，即CAN總線，是由德國BOSCH（博世）公司研究開發的，現已成為ISO國際標準化的串行通信協議（ISO11898），是目前在國際上應用最廣泛的開放式現場總線之一。其特點是用多點、串行數字通訊技術取代常規的直接導線信號連接，可以節省大量的車載設備的電纜布線。由于CAN總線芯片可靠性高、協議精煉、價格低、貨源廣泛，在目前汽車工業測控領域中得到了較為廣泛的應用，然而，由于工業現場環境較為復雜和惡劣，電磁干擾現象較為嚴重，如何在當前復雜應用環境下保溫CAN總線通訊的可靠性成為了汽車CAN通訊電磁兼容性能研究的關鍵。

2 屏蔽技術

汽車CAN通訊的電磁兼容主要包括兩個方面：（1）自身對外界產生不良的電磁干擾，即電磁干擾發射；（2）對外界電磁信號的敏感度，即電磁敏感度。目前，提高電磁兼容性的措施主要包括：提高汽車電子產品自身的電磁抗干擾能力、對輻射性耦合使用屏蔽技術、對傳導耦合采取濾波技術。電磁兼容性能的提高是一個系統過程，在對汽車CAN通訊系統進行設計、制備到使用的過程中都可以采取相應的搓射來達到電磁兼容控制的目的。

在屏蔽技術方面，根據工作原理又可分為電場屏蔽、磁場屏蔽和電磁屏蔽三類，具體劃分示意圖如圖1。

3 濾波技術

在濾波技術（軟件中對采集到的數據進行電磁兼容消除干擾的處理）方面，電磁干擾濾波器屬于低通濾波器，能夠確保電磁設備和系統滿足EMC、IEC、FCC、VDE、MIL-STD-461、GB9254和GB6833等電磁兼容標準中對于傳導發射與敏感度值的規定，但是不能完全消除導線在設備之間傳導造成的騷擾。電磁干擾濾波器的使用示意圖如圖2，包括信號濾波器和電源濾波器。通常條件下，電磁干擾濾波器在技術方面又存在如下問題：在汽車上采用的設計無法適應于全頻段濾波器，濾波器由于干擾源電平的落差水平而存在飽和效應，再加上干擾頻帶的范圍而無法采用集總參數的等效電路來模擬其特性，以及傳輸電纜上存在共模和差模兩種干擾信號而無法完全消除等，由此可知，電磁干擾濾波器是無法完全屏蔽騷擾的。

4 電磁兼容性控制技術

采用新型電磁兼容性控制技術可以實現主動預防、整體規劃以及對抗與疏導相結合的方針，在汽車控制電磁損害方面可以起到有效的抑制作用。較為實用的電磁兼容性控制技術包括：（1）傳輸通道抑制，具體包括濾波（對騷擾頻率進行抑制和剔除）、屏蔽（選擇材料作為屏蔽體，從而對騷擾信號進行阻斷、削弱）、答接（導體間的低阻抗連接）、接地（接地設計、接地點選擇等）、布線（適宜的布線策略和寬度）；（2）空間分離，地點位置控制、自然地形隔離、方位角控制、電場矢量方向控制；（3）時間分離：時間共用準則、雷達脈沖同步、主動時間分隔、被動時間分隔，這種方法實現了在沒有有效處理騷擾源時可被動抵御的措施；（4）頻譜管理，頻率管制、濾波、頻率調制、數字傳輸、光電轉換；（5）電氣隔離變壓器隔離、光電隔離、繼電器隔離、DC/DC變換。

參考文獻

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