汽车电器电磁干扰及防护的探讨
2016-12-9 来源：长城汽车股份有限公司技术中心 作者：齐朋 廉振超
摘要：近年来，汽车电器电磁干扰及防护问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先简要介绍了电磁干扰的来源及传播途径，并结合相关实践经验，分别从单线制负极塔铁、电火花灭弧，以及串入阻尼电阻等多方面，提出了汽车电器电磁干扰的防护措施，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。
关键词：汽车电器电磁干扰防护
作为汽车电器应用过程中的关键问题， 电磁干扰及防护的关键性不言而喻。该项课题的研究，将会更好地提升对汽车电器电磁干扰的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化其在应用中的整体效果。
一、电磁干扰的来源及传播途径分析
（一）电磁干扰的来源
汽车电器设备受到的电磁干扰的来源常分为3 种：周围高压变电所输电线、大功率无线电发射基站、行驶中相距较近的汽车、雷电、太阳黑子辐射的车外电磁干扰；由于行驶时车体与空气高速摩擦， 在车体上形成不均匀分布的静电而产生的车体静电干扰；点火系统产生的车内电磁干扰等高频辐射干扰。电动机电刷换向火花的电磁辐射， 起动机电磁开关和各种开关工作时放电干扰等，都是汽车电器设备电磁干扰的来源。
（二）电磁干扰的分类
电磁干扰（EMI）按频段可粗略划分为：0.02～2kHz，谐波干扰；2～300kHz，传导干扰或载频干扰；0.3～300MHz，射频干扰；0.3～300GHz，微波干扰。
从干扰的途径来分，0～300kHz 并存着传导干扰和交变电磁场引起的近场感应干扰； 射频和微波干扰都是远场的辐射干扰。当设备和导线的长度比波长短时， 主要的问题是传导干扰；当它们的尺寸比波长长时，主要的问题是辐射干扰。
（三）三类干扰传播途径
1.传导干扰是通过电路连接的导体传播，共电源线，共搭铁线。由传导干扰的电路原理，根据电子电工学知识可知一个电器电流的变化会影响其它电器电压变化，引起干扰。降低电器间相互干扰，必须减小电源线电阻、搭铁线电阻和支路电流。
2.感应干扰由各类电器、导线的交变电磁场引起。从电场耦合干扰和磁场耦合干扰的原理可知降低感应干扰电压， 在于增大导线间距离和减小回路面积来减小两回路间互感， 或减低电压变化率。
3.辐射干扰是射频的无线电发射通过导线电缆和金属构件这些等效的天线进行发射干扰， 因而线束的辐射干扰是最严重的一种。由描述电磁波的Maxwell 方程可知，减小射频电磁场的强度，要减小高频电流I、辐射的有效长度L 或增大距离b。
（四）干扰电波具有下述特性
当从发生源临近的地方移开时先以距离3 次方的速率衰减，稍远些时，以距离二次方的速率衰减，最后随距离线性衰减。FCC第15 部分规定30～88MHz 的极限值为100μV/m。在80MHz 处， 相距干扰源50cm 的位置， 测得辐射强度80μV/m，应为合格，当距离减小为30cm 时，其辐射强度变为800μV/m，是极限值100μV/m 的8 倍，高出18.1dB。
二、汽车电器电磁干扰的防护措施
（一）单线制负极塔铁
在汽车的电系中，使用单线制，把汽车电源的负极与车架或者发动机相连接， 这是一种抑制电磁干扰的有效措施之一。因为，在汽车电器共用搭铁线后，能够是整个汽车的大件结构在电气方面连成一个整体， 这样可以大大的降低电器元件和汽车部件因静电感应引起的电磁干扰。
（二）电火花灭弧
这种方法在汽车电器电磁干扰防护的措施中属于常见的一种。例如：传统的点火系统中与断电器白金触电并联的电容器、和双金属片型传感器并联的电容器等都可以起到灭电弧的作用。除了电容器吸弧外，目前有些汽车的电器设备上还安装了由电阻、电磁元件以及电容构成的滤波器，用它来吸收电气设备，尤其是一些继电器的电火花。
（三）串入阻尼电阻
汽车的点火系中的高压电是导致电磁干扰的主要原因之一。当前在点火高压电路中串入阻尼电阻是一种较为普遍的减少电磁干扰的方法，这种方法对于降低电火花的高频电磁波具有非常明显的作用。据有关的试验证明，串入的阻尼的电阻阻值越大，其起到的抑制效果越好。但是一旦阻值过大就会影响火花塞电极间的火花能量，所以串入的阻尼的电阻阻值一般≤20 千欧，还要使高压线和点火圈合理的进行匹配。阻尼电阻大多是使用碳质制成的，它通常被安装在和点火圈高压线引出端，或者是火花塞上，所以在进行维护时，对高压线电阻值进行检查是，要依据车型的要求来检查其电阻值是否符合要求，对于高压线的更换只能使用车型专配的用线。
（四）金属屏蔽
金属屏蔽属于一种较为先进的电磁干扰防护技术， 它在高档轿车的使用上较多。它是把汽车上所用容易产生电火花的电器元件，全部用金属罩屏蔽住，导线也用金属网或者金属管进行屏蔽，并把这些屏蔽罩、网、管进行搭铁，这样就可以是产生电磁干扰的高频率电磁波在屏蔽良好的金属罩内产生涡流，并且让其以热能的形式消耗掉，使产生的电磁波不能够发射出去。虽然这种装置屏蔽电磁波的效果非常明显，但是其所要求的造价成本太高。同时，因为点火装置高压电路中分布的电容数量会随着这些屏蔽罩网的增加而增多，从而会影响到点火装置的点火性能。在对汽车进行维护时，要注意确保金属罩、网间，金属罩、网和车体间的良好接触，使它们处在同一电位上，以此来防止由于接触不良而在汽车行驶时产生电火花，影响到整个的屏蔽效果。
三、结语
综上所述，加强对汽车电器电磁干扰及防护的研究分析，对于其良好应用效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的汽车电器电磁干扰防护过程中，应该加强对其关键环节的重视程度，并注重其具体实施策略的科学性。
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