關(guān)于汽車電子的電磁兼容性分析

杜鑫 王淵博

摘 要：隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，越來(lái)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，但由于采用大量電子設(shè)備而產(chǎn)生了電磁干擾。文章分析了汽車電子電器電磁干擾的產(chǎn)生，并提出了相應(yīng)的解決策略。

關(guān)鍵詞：汽車；電子；電磁兼容性

引言

電磁兼容性是衡量汽車中電子設(shè)備正常性能與功能是否良好的一個(gè)關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)人員要想充分保障電子設(shè)備在汽車中運(yùn)用的安全可靠性，就必須認(rèn)真解決好電子設(shè)備電磁兼容性問(wèn)題，加強(qiáng)對(duì)電子設(shè)備電磁兼容性控制管理工作。隨著汽車內(nèi)部電子設(shè)備使用數(shù)量的持續(xù)增加，會(huì)導(dǎo)致汽車內(nèi)電子零部件作業(yè)環(huán)境充滿電磁波，這樣一來(lái)就會(huì)產(chǎn)生電子零部件之間的電磁干擾問(wèn)題，影響到汽車電子系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

一、汽車電子設(shè)備的電磁兼容性研究的重要性

汽車電子設(shè)備的電磁兼容性實(shí)質(zhì)是指在汽車正常穩(wěn)定運(yùn)行過(guò)程中，汽車內(nèi)部各項(xiàng)電子設(shè)備之間不會(huì)因?yàn)楫a(chǎn)生相互電磁干擾現(xiàn)象，而導(dǎo)致汽車電子設(shè)備無(wú)法正常有效工作。加強(qiáng)對(duì)汽車電子設(shè)備電磁兼容性研究的重要性體現(xiàn)在以下幾方面：①能夠幫助工作人員在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)電子設(shè)備電磁干擾性問(wèn)題導(dǎo)致的汽車運(yùn)行安全隱患，根據(jù)實(shí)際安全隱患問(wèn)題采取有效控制防范措施，從而提高用戶駕駛汽車過(guò)程的安全水平，保障車上人員的生命安全和財(cái)產(chǎn)安全。②通過(guò)加強(qiáng)對(duì)汽車電子設(shè)備的電磁兼容性研究工作，能夠確保在設(shè)計(jì)階段中及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能存在的不同電磁干擾性安全風(fēng)險(xiǎn)隱患，從而有針對(duì)性地優(yōu)化設(shè)計(jì)電子產(chǎn)品，有效防止在電子設(shè)備量產(chǎn)之后造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。③汽車電子設(shè)備電磁兼容性問(wèn)題的產(chǎn)生輕則會(huì)致使各項(xiàng)電子設(shè)備的性能與功能降級(jí)，重則將會(huì)導(dǎo)致各項(xiàng)電子設(shè)備完全損壞，威脅到車上人員的生命安全。通過(guò)強(qiáng)化汽車電子設(shè)備電磁兼容性問(wèn)題研究工作，能夠保障電子設(shè)備產(chǎn)品的良好電磁兼容性設(shè)計(jì)水平，降低各項(xiàng)電子產(chǎn)品研發(fā)成本，同時(shí)縮短電子產(chǎn)品的實(shí)際生產(chǎn)時(shí)間，提高企業(yè)在市場(chǎng)上的核心競(jìng)爭(zhēng)力，吸引更多的汽車廠商。

二、汽車的電磁干擾現(xiàn)象

電磁干擾具體來(lái)講就是影響了電子設(shè)備的接受信號(hào)，產(chǎn)生了噪音。

汽車上的電子設(shè)備由總線控制，各個(gè)設(shè)備間就能通過(guò)線路的連接產(chǎn)生干擾。

現(xiàn)象一：當(dāng)汽車在有高強(qiáng)度的電磁區(qū)域路過(guò)時(shí)，汽車上的儀表會(huì)產(chǎn)生奇怪的擺動(dòng)，收音機(jī)中會(huì)發(fā)出“刺啦，刺啦”的噪音。

現(xiàn)象二：汽車在雨天，啟動(dòng)雨刮器，達(dá)到一定車速時(shí)，汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)燃油點(diǎn)火電子控制系統(tǒng)失去作用。

現(xiàn)象三：某一型號(hào)的客車在打轉(zhuǎn)向燈時(shí)車門(mén)打開(kāi)了。這些都是由電磁作怪使車上的功能不能正常使用，都是導(dǎo)致汽車發(fā)生事故的原因。這些干擾是怎么產(chǎn)生的和怎么能減少這些干擾保證行車安全是我們現(xiàn)在要解決的問(wèn)題。

三、新能源汽車產(chǎn)生電磁干擾的原因

我國(guó)在2012年時(shí)就對(duì)新能源汽車行業(yè)的發(fā)展做出了發(fā)展規(guī)劃。除此之外，新能源汽車技術(shù)的未來(lái)發(fā)展還被列入國(guó)家高技術(shù)研究的發(fā)展計(jì)劃名單之中。

新能源汽車通常會(huì)出現(xiàn)電磁干擾、輻射干擾，主要原因除了上文提到的電驅(qū)動(dòng)設(shè)備、DC/DC或者是DC/AC等新能源汽車部件之外，還有新能源汽車本身攜帶的高壓整體系統(tǒng)。高壓整體系統(tǒng)將容易發(fā)出輻射干擾的新能源汽車部件連接在了一起。此外，還有新能源汽車的電池管理系統(tǒng)（又稱之為BMS）和新能源汽車電子控制器（又稱之為ECU）等。這些組成部分也會(huì)使新能源汽車產(chǎn)生較強(qiáng)的輻射干擾。

沒(méi)有通過(guò)電磁兼容測(cè)試的新能源汽車產(chǎn)生的電磁干擾除了會(huì)對(duì)新能源汽車本身的內(nèi)部構(gòu)成系統(tǒng)造成不可彌補(bǔ)的不良影響外，還有可能對(duì)新能源汽車使用者或是環(huán)境產(chǎn)生不利影響。盡管這種電磁干擾對(duì)兩者的危害暫無(wú)明確的學(xué)術(shù)定論，但對(duì)那些打算購(gòu)買(mǎi)新能源汽車的消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，新能源汽車的電磁干擾問(wèn)題會(huì)降低他們的消費(fèi)熱情。

四、新能源汽車電磁兼容性改善措施

提高電磁的兼容性最主要的措施是降低電器的電磁強(qiáng)度，首先要降低發(fā)電機(jī)中的電流，其次是在車燈等會(huì)在瞬間產(chǎn)生電流的地方加上電弧抑制器，最后在有電刷的地方加上換向器，電容要很好的過(guò)濾電磁波。在降低了汽車內(nèi)部的電磁干擾后還要考慮電磁的主要傳播途徑，電磁干擾的傳播一般分為傳導(dǎo)干擾與輻射干擾這兩種形式，傳導(dǎo)干擾是通過(guò)電流沿著電路進(jìn)行傳遞，傳到汽車的敏感器件時(shí)就會(huì)產(chǎn)生干擾的現(xiàn)象；輻射干擾是通過(guò)空氣或者其他介質(zhì)以電磁波的形式向周圍進(jìn)行輻射，以影響周圍其他設(shè)備正常工作的磁場(chǎng)，使設(shè)備受到干擾不能正常的運(yùn)行，汽車受到損害。

4.1改善新能源汽車的電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

對(duì)電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的新能源汽車控制版面、新能源汽車驅(qū)動(dòng)功率版面進(jìn)行整改，可以減少新能源汽車的電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)外產(chǎn)生的電磁干擾。

4.1.1整改新能源汽車電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制版面

在晶振干擾源中，對(duì)其進(jìn)行接插件線纜處理。通過(guò)在控制版面晶振干擾源中加強(qiáng)接插件線纜濾波，使帶有濾波的接插件線纜靠近控制版面晶振干擾源，進(jìn)而有效降低控制版面的晶振干擾源發(fā)出的電磁干擾能量。

4.1.2整改新能源汽車電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)功率版面

電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)功率版面中的新能源汽車電機(jī)控制器產(chǎn)生的電磁干擾比電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制版面中的晶振干擾源產(chǎn)生的電磁干擾還要強(qiáng)出幾倍。針對(duì)這個(gè)新能源汽車電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要電磁干擾來(lái)源，工程師最好要在新能源汽車電機(jī)控制器的外殼上做好屏蔽電磁干擾措施，也就是說(shuō)，使新能源汽車電機(jī)控制器外殼完全封閉。另外，可以將新能源汽車電機(jī)控制器的外殼設(shè)計(jì)成接地模式，同時(shí)，在設(shè)計(jì)中盡量將新能源汽車電機(jī)控制器接地面積增大。

4.2改善新能源汽車的電源變換器

新能源汽車電源變換器是主要的電磁干擾源之一，作為新能源汽車的高壓部件，常常進(jìn)行高壓電流的輸入以及高壓電流的輸出作業(yè)。同時(shí)，新能源汽車電源變換器在高壓輸入、輸出時(shí)，還會(huì)因功率管作業(yè)產(chǎn)生更大的電磁干擾。新能源汽車電源變換器有雙重的電磁干擾源。因此，改善新能源汽車電源變換器的電磁干擾可以采用將新能源汽車電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制版面的磷酸鐵鋰電池走線用覆蓋等方式將容易受到電磁信號(hào)干擾的部位屏蔽起來(lái)的方法，減少新能源汽車電源變換器等干擾源的影響；也可以合理地布局，將新能源汽車電源變換器內(nèi)部線數(shù)減少，直接降低新能源汽車整體的電磁干擾信號(hào)。除了在新能源汽車電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制方面著手降低新能源汽車的電磁干擾外，工程師還可以通過(guò)延長(zhǎng)新能源汽車電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)功率管通斷時(shí)長(zhǎng)，從內(nèi)部減少新能源汽車電源變換器產(chǎn)生的電磁干擾。

五、結(jié)束語(yǔ)

汽車電磁兼容性是指汽車上的電子設(shè)備在使用的過(guò)程中，不受其它電子設(shè)備電容的影響，又能在干擾的環(huán)境下正常工作。汽車的電磁兼容影響到汽車的整體結(jié)構(gòu)，也影響著汽車電子設(shè)備的使用以及影響到汽車的安全性能。汽車電子設(shè)備所產(chǎn)生的電磁波會(huì)對(duì)周圍的環(huán)境帶來(lái)電磁污染，同時(shí)，外界的無(wú)線電干擾也會(huì)給汽車上電子產(chǎn)品的正常工作帶來(lái)不利影響。因此，不僅要認(rèn)識(shí)到汽車電子設(shè)備的電磁兼容問(wèn)題，還要提出解決對(duì)策以提高汽車的可靠性和安全性。

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