汽車電器電磁干擾及防護的探討

唐靜嫻

（淮陰商業(yè)學校，江蘇 淮安 223003）

當前市場對汽車需求旺盛，對汽車生產技術也提出了較高的要求，隨著電汽車電子化程度不斷提高，汽車的制造技術不僅能夠對大氣污染、尾氣污染進行防控，也針對汽車污染排名第三的電器電磁干擾進行了防護措施的研究。通過理論研究和實踐驗證，在論證電器電磁干擾原因的基礎上有針對性地提出防干擾措施，目前取得了較好的研究成果。

1 汽車電器電磁干擾及危害

汽車的電磁干擾來源之一是車輛之外的電磁輻射，比如車外的高壓線塔、高壓線、人體的靜電、雷達、手機、通信塔、信號發(fā)射塔等。再就是來自車輛內部的自生干擾，比如汽車發(fā)動機點火系統(tǒng)里的高能點火線圈、火花塞，各傳感器，電子節(jié)氣門體，發(fā)電機，整車儀表類、電子風扇、驅動電機等。汽車所產生的電磁干擾頻率范圍從115～1 000 MAC 之間不等，影響范圍可以達到數百米。電器干擾發(fā)生時不僅對汽車廣播電視接收機產生影響，也會對移動通信和其他無線裝置產生影響[1]。根據國家對于無線電干擾測試方法和允許值的相關規(guī)定，當前對于汽車電氣設備產生的干擾進行了大量的研究，無線電的干擾頻率范圍分為中短波、中波、長波等類型。要應對汽車電磁干擾，就要對電磁產生原因進行分析，有效消除干擾危害，本文就汽車內部的電器電磁產生原因以及防干擾措施展開了分析。

2 汽車電器電磁干擾的具體表現

汽車電磁干擾主要產生于汽車電器輻射過程，以信號傳導的方式由車內向車外進行傳播，主要干擾源有車上通訊設備、電火花、點火器等，采用靜電放電、電磁輻射干擾、電路網絡干擾等方式進行干擾。其中，電路網絡干擾主要源于汽車本身的電氣設備，由于電氣設備在運行時產生的電流大小不等高壓不同，產生干擾脈沖信號往往與電路設計不合理有關，如電路走向不合適和敏感部件接觸不良，導致電磁波產生并進行傳播。以上都是汽車電器干擾常見現象[2]。

電磁輻射干擾一般發(fā)生在汽車電路觸點通斷瞬間，影響車內收放機的接收，出現瞬間的電壓波動、電容量負載以及電感性發(fā)生，還有電壓瞬時升高和輻射頻率加快的現象，影響無線接收工作。當前對于車上電氣設備產生的瞬時過電壓進行分類，主要包括電感負載過電壓和基磁衰減過電壓等。過電壓電感負載主要表現為汽車的電器配線無屏蔽現象，產生了負脈沖導致儀器儀表受到電磁干擾，損壞元件。基磁衰減過電壓是點火開關斷開、發(fā)動機熄火過程中，蓄電池和基磁繞組發(fā)生脫離，出現電火花現象，一瞬間產生自感電動勢。電感負載過電壓，主要是在電路斷開時出現在交流發(fā)電機、點火線圈上的感電動勢形成不定期負載電壓，與原電路電流同向疊加產生了脈沖電磁干擾，引起元件損壞或基本的計算邏輯判斷失誤[3]。

隨著汽車電控技術的進步，現代汽車擁有了遙控防控系統(tǒng)、GPS 系統(tǒng)、移動電話等相應的電氣設備，電氣設備的廣泛應用造成了汽車的電磁干擾成為噪聲、尾氣之外的第三大污染，對于周邊的無線電會產生影響，同時對汽車內部的電子控制系統(tǒng)也會產生損壞，使汽車各種電子控制系統(tǒng)不能提供正常的服務。汽車電器電磁干擾通常是由電磁輻射發(fā)生源導致，干擾電纜信號一旦出現就會降低信號完整性，作為一種電子噪聲主要由機器和馬達產生。再就是通過CNN 總線匯集到汽車車載電腦上的各個控制單元，產生傳導性干擾。

例如一些電磁輻射較大時，車載儀表會莫名其妙發(fā)生數據變化，此時收音機也會發(fā)出嗡嗡的雜音。例如一些中高檔汽車本身設計帶有ABS 防抱死制動系統(tǒng)，例如車輛在雨中行駛，啟動雨刷達到一定速度時，防抱死制動系統(tǒng)突然失效，還有一種情況是汽車在打開閃光燈后，車門突然打不開；一種安全氣囊在汽車整車裝配線上突然引爆。調查發(fā)現該安全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，當有ESD 靜電放電時，會有誤動作導致引爆。還有一種情況是某車型在上市后不久，售后投訴量突然增加，主要投訴事件均為車載收音機在打開收聽過程中，經過高壓線附近時，發(fā)出令人煩躁的“吱吱吱”噪聲。這就是在設計之初沒有做好電磁干擾的防護屏蔽措施，且在EMC 測試的時候也沒有及時發(fā)現電磁干擾造成的[4]。

3 汽車電器電磁干擾產生原因分析

電磁干擾能夠讓磁場發(fā)生相應改變，存在于各類帶電物體當中，電磁干擾過程中電場存在時刻動態(tài)變化，如果電磁波超出特定輻射限度，最終產生電磁波效應，造成電磁污染產生。

現代汽車中，大量的電氣設備被安裝在這些設備中，依靠車載網絡進行供電，電纜和系統(tǒng)導線往往是在狹小的空間內捆綁在一起進行工作，相互纏繞擠壓常常會發(fā)生互相電磁干擾的情況。車內的各個電器設備捆成一束，從一個系統(tǒng)到相鄰系統(tǒng)，產生接口的反饋脈沖，繼而對其他部件正常工作產生影響。

電源充電系統(tǒng)、電點火系統(tǒng)都會產生電磁干擾，這些控制系統(tǒng)大多是應用電動機提供原動力。隨著整流器直流永磁電機的運營，運轉過程中產生的電火花也會引起較強的電磁波。當電氣部件在斷開或接通時，通過信號脈沖方式進行傳播，也會產生相應的干擾，甚至會導致電控單元接收錯誤信號，傳送錯誤指令。如汽車的電器設備之一點火器產生火花，形成高頻震蕩，影響了電感和電容的閉合回路以電磁波的形式進行震蕩輻射，到達空中后進而形成了電磁干擾[5]。

4 汽車電器電磁干擾防護方法

汽車電氣電子系統(tǒng)的應用、汽車技術的優(yōu)化使更多的電器進入了汽車中，為汽車技術發(fā)展帶來了一次革命，但是當前對于汽車電磁兼容的處理必須應對這一壓力，將汽車電器電磁干擾防護措施的采用作為衡量現代汽車質量水平的標志之一。

采用電火花滅火的措施。這種措施是一種常見的汽車電器電磁干擾防護措施，使用雙金屬片型傳感器以及斷路器、觸點并聯電容器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的點火系統(tǒng)。由電阻電磁元件和電容構成的濾波器進行電氣設備的控制，吸收電器設備中產生的電火花，可以起到很好的抗干擾作用。

常見的汽車電器電磁干擾防護措施還有在點火系統(tǒng)中串入阻尼電阻，使得高壓電路中能夠產生防止電磁干擾的高頻電磁波，這種方法對于降低電磁干擾具有明顯作用。通過實驗證明，阻尼的電阻阻值越大，其串入后起到的抑制作用對點火系統(tǒng)發(fā)生電火花現象的控制效果越好，一般阻尼的電阻限制最高不大于20 kΩ，合理地將點火圈和高壓線進行匹配，控制火花塞電極間的火花能量。阻尼電阻通常被安裝在與點火圈高壓線引出端相同的位置，其材質為碳質。維護時，可以對電高壓線電阻值進行檢查，根據車型檢查電阻值的合理度，同時根據車型更換高壓線時，要使用專用的配線。

使用單線制負極塔鐵，使得整個汽車大結構形成電器整體，單線制汽車負極塔鐵可以對汽車的電器電磁干擾產生影響，連接發(fā)動機和車架中的汽車電源負極，抑制電磁干擾發(fā)生，降低電氣元件和汽車部件因靜電感應引起的電磁干擾。

當前一種較為先進的電磁干擾防護技術是采用金屬屏蔽的方式，這種方法用金屬罩進行電器元件的屏蔽，在高檔汽車上使用較多，使用中使用金屬管和金屬網進行照網管的打鐵屏蔽，對于高頻率電磁波產生較多的電器進行電磁干擾時，可以采用金屬罩內渦流的特點進行熱能形式的消耗。這種方法對于電磁波的抗干擾效果非常明顯，使得電磁波無法順利發(fā)射，但是其成本較高。同時點火裝置進行電容數量的電路分布，增加屏蔽罩網之后會影響點火裝置的點火功能[6]。上述設備處在一個電位時還容容易產生電火花，影響屏蔽效果。因此在進行維護時，要注意將車體金屬罩、金屬網等進行良好的搭接，防止由于接觸不良導致汽車行駛時熄火。

5 結束語

現今，世界進入了高速發(fā)展時代，汽車給人帶來交通的便捷和生活方式的轉變。人們對汽車有了更高的要求，汽車不僅僅作為代步工具，更希望它能成為人們生活以及工作的一種延伸。汽車電器電磁干擾防護措施眾多，從保護汽車安全行駛角度出發(fā)，預防并減少汽車電器電磁干擾的發(fā)生，采用有效的防護措施時，應根據車型選擇。根據當前電子設備高速發(fā)展的時代發(fā)展需求，為維護汽車工藝先進性和道路行車安全性做好技術應用。