車輛零部件電磁兼容設計與應用

摘 要：本文通過對車輛零部件電磁兼容的設計方法進行深入研究，闡述了電磁兼容設計在零部件的開發過程中起到了關鍵性的作用。諸多的零部件企業在進行產品研發的過程中往往對電磁兼容設計沒有重視，使得零部件在進行電磁兼容試驗后無法滿足條件，從而導致零部件進行整改，耗費了較多的人力和財力。因此，對某控制器進行整改，解決產品所產生的輻射問題以及發射超標問題，能夠進一步改善產品的漏洞，以此來證明正向開發的重要性，同時能夠為企業的設計規范提供有力的保障。

關鍵詞：車輛零部件;電磁兼容;設計

零部件軍用電磁兼容考核標準為GJB 151B-2013，其中陸軍地面設備考核項目為CE102、RE102、CS101、CS112、CS114、CS115、CS116、RS103，共8項。CE102、RE102考核零部件發射指標是否合格，CS101、 CS112、 CS114、 CS115、CS116、RS103考核零部件抗擾性指標是否合格。軍用車輛零部件考核指標要求嚴格，在產品開發過程中應重點設計，避免進入設計-試驗-整改-再設計的循環過程，耗費大量資金和資源，延長項目開發周期[1]。

1、零部件電磁兼容性分析

通過對電磁兼容試驗的理解和分析，需要在產品的研發過程中采取相應的措施，對發射和抗擾性進行設計。

電磁兼容的三要素為騷擾源、傳播途徑和敏感設備。提高產品電磁兼容性，也是從這三方面入手：對于騷擾源，我們通過降低其電磁發射頻率，控制噪聲源發射能量;對于傳播路徑，分析騷擾的傳播模式進行有效阻斷;對于敏感設備，提高其抗干擾能力，截斷等發射路徑。傳播途徑方面，值得注意的是傳導發射與輻射發射是沒有邊界的，我們可以利用這一點，將傳導轉變為輻射，或者將輻射轉換為傳導，以此來提高產品電磁兼容性[2]。

2、零部件電磁兼容設計方法

2.1? 接地

接地是電子設備的一個很重要問題。接地目的有三個：（1）接地使整個電路系統中的所有單元電路都有一個公共的參考零電位，保證電路系統能穩定地干作。

（2）防止外界電磁場的干擾。機殼接地可以使得靜電感應而積累在機殼上的大量電荷通過大地泄放，否則這些電荷形成的高壓可能引起設備內部的火花放電而造成干擾。另外，對于電路的屏蔽體，若選擇合適的接地，也可獲得良好的屏蔽效果。（3）保證安全工作。當發生直接雷電的電磁感應時，可避免電子設備的毀壞;當工頻交流電源的輸入電壓因絕緣不良或其它原因直接與機殼相通時，可避免操作人員的觸電事故發生。此外，很多設備都與汽車的車體直接相連，當機殼帶有110V或220V電壓時，將發生致命危險[3]。

2.2? 屏蔽

屏蔽體材料選擇的原則是：（1）當干擾電磁場的頻率較高時，利用低電阻率的金屬材料中產生的渦流，形成對外來電磁波的抵消作用，從而達到屏蔽的效果。

（2）當干擾電磁波的頻率較低時，要采用高導磁率的材料，從而使磁力線限制在屏蔽體內部，防止擴散到屏蔽的空間去。（3）在某些場合下，如果要求對高頻和低頻電磁場都具有良好的屏蔽效果時，往往采用不同的金屬材料組成多層屏蔽體。

2.3? 濾波

濾波是抑制和防止干擾的一項重要措施。濾波器可以顯著地減小傳導干擾的電頻，因為干擾頻譜成份不同于有用信號的頻率，濾波器對于這些與有用信號頻率不同的成份有良好的抑制能力，從而起到其它干擾抑制難以起到的作用。所以，采用濾波網絡無論是抑制干擾源和消除干擾耦合，或是增強接收設備的抗干擾能力，都是有力措施。用阻容和感容去耦網絡能把電路與電源隔離開，消除電路之間的耦合，并避免干擾信號進入電路。對高頻電路可采用兩個電容器和一個電感器（高頻扼流圈）組成的CLCMπ型濾波器。濾波器的種類很多，選擇適當的濾波器能消除不希望的耦合[4]。

2.4? 電路設計

有時候采用屏蔽后仍不能滿足抑制和防止干擾的要求，可以結合屏蔽，采取平衡措施等電路技術。平衡電路是指雙線電路中的兩根導線與連接到這兩根導線的所有電路，對地或對其它導線都具有相同的阻抗。其目的在于使兩根導線所檢測到的干擾信號相等。這時的干擾噪聲是一個共態信號，可在負載上自行消失。另外，還可采用其它一些電路技術，例如接點網絡，整形電路，積分電路和選通電路等等?？傊?，采用電路技術也是抑制和防止干擾的重要措施[5]。

3、零部件電磁兼容設計應用

3.1? 未考慮電磁兼容設計產品

根據設計理念可以得出，汽車的電子控制器的設計原理其實很簡單，但是在設計的過程中沒有對其進行全方面的設計，只是將其主要功能進行了設計，沒有考慮到電磁兼容設計，使得電子控制器的結構方面不夠完善，同時還未進行PCB的布局，在對電子控制器的零部件進行電子兼容檢測的過程中，發現進行電子兼容設計，導致電子兼容未得到標準，輻射以及發射嚴重超標，在進行電子兼容檢測之前，結果與預想相差甚遠。根據幾次的試驗可以分析得出，電子控制器的倍頻為6MHz，圍繞晶振的設計過程并不理想，沒有達到預期的效果，從而使得電子控制器的零部件出現嚴重的超標問題[6]。

3.2? 正向電磁兼容設計開發

根據設計要求，電子控制器需要對電磁兼容進行設計，設計方案如上述所說，同時電子控制器的整體需求為：外殼采用塑料外殼，電路功能以及芯片都按照相關的標準進行設計安裝，PCB的工作頻率高，因此在設計方面，要對晶振、芯片等進行細化設計，避免出現線間耦合以及串擾等現象，同時外殼的設計能夠有效的減少空間輻射[7]。

安裝電子控制器的需求，需要對電子控制器的外殼、PCB、零部件等進行設計和選型，同時要優化走線、設計兩層PCB、貼片元器件以及噴涂導電漆外殼。設計完成，需要進行電子兼容試驗，其試驗結果如預期所想，一次性通過了電子兼容試驗，達到了試驗要求，并且降低了核算成本。全新的產品進行出廠后，質量優良、出現故障的頻率較低，總體來說設計非常成功。

結語：

本文通過對汽車零部件進行了深入研究后，分析設計出了電磁兼容的方法。必須要先了解和掌握相關的法律規范以及對于電磁兼容的要求;其次在進行電磁兼容產品的設計，根據不同的產品類型來進行針對性的處理，隨后進行電磁兼容試驗，證明其方案是否可行。電磁兼容的設計方案使得生產企業能夠大大的減少資金的消耗。

參考文獻：

[1]林森，劉保國，雒拓，高錦.車輛零部件電磁兼容設計與應用[J].汽車電器，2021（08）：24-26.

[2]王志遠，高新杰，馮來兵，王春杰.電動汽車EMI根源定位方法及優化策略[J].安全與電磁兼容，2019（04）：17-19.

[3]林森，陳博凱，張志鵬.車輛及零部件輻射發射分析與設計[J].汽車實用技術，2018（10）：94-97.

[4]汪星華，郝明遠，王艷琴，張秋敏.軌道車輛電磁兼容性標準解析及建議[J].中國高新技術企業，2016（18）：192-194.

[5]韓永杰，傅振興，張恒，楊樂軍.電動汽車電磁兼容研究概述[J].上海汽車，2013（07）：3-5+11.

[6]張威，程維明，楊東.電動汽車驅動系統EMC測試的試驗室方案研究[J].電子測量技術，2013，36（04）：80-83.

[7]BS EN 50498-2010， 電磁兼容性（EMC）.車輛用電子配件設備的產品系列標準[S].

作者簡介：

國磊（1983-），性別：男，民族：漢，籍貫：山東省淄博市博山區，職稱：助理工程師，學歷：專科，研究方向：機械工程師。