电磁兼容汽车零部件与整车.docx

汽车电磁干扰防止措施及相关标准汽车防止电磁干扰的措施        无论是汽车内部还是外部的电磁干扰对车用电子设备尤其是车用ECU(电控单元)影响都很大，这些电磁干扰会严重影响汽车电子设备的工作性能。众所周知，半导体元件对脉动电压非常敏感，当瞬变电压值超过其电压值时，半导体元件会被击穿而损坏，而脉冲信号一旦被ECU(电控单元)误认为输入信号便会使电子设备做出错误的判断，以至产生故障。因此，为了防止异常现象发生且允许汽车电子设备在这种环境下正常工作，要求在现代汽车上采用一些防干扰措施，以保证车用电子设备的正常工作。        抗干扰的基本技术一是消除干扰源，二是防止干扰信号的串人。下面介绍几种提高汽车电子设备抗干扰性能和抑制其产生电磁干扰的基本技术。1)电路设计模块化。在电路板设计中，根据电路在汽车上发挥的功能及位置的不同，将执行器电路、传感器电路、系统控制电路分开设计，形成不同的电路模块，使不同模块的电源、搭铁(金属车体)线分开，减少不应有的耦合，提高绝缘阻抗。为避免干扰，应先将电源(汽车在行驶过程中主要由发电机供电)传输到各个模块，而后分别进行整流、滤波、稳压、供电。模块中的数字搭铁与模拟搭铁分开，工作搭铁与安全搭铁一点连接。2)阻尼电阻。在点火装置的高压电路中，串入阻尼电阻，削弱火花产生的干扰电磁波。阻尼电阻值越大，抑制效果越好。但阻尼电阻太大，又会减少火花塞电极间的火花能量。阻尼电阻一般用碳质材料制成，电阻值约10-20 kll。阻尼电阻加在点火线圈端和火花塞接头端。3)并联电容器。在可能产生火花处并联电容器，如在调节器的“电池”接柱与“搭铁”之间和发电机“电枢”接柱与“搭铁”之间并联0208 的电容器；在水温表和机油压力表的传感器触点间并联0102 的电容器；在闪光继电器和电喇叭的触点处并联05 F电容器等。4)金属屏蔽。发电机、起动机、火花塞等电器设备产生的火花，都能产生电磁波。屏蔽是抑制电磁波干扰的有效方法。屏蔽电场或磁场时，可选用铜、铝、钢等导电率高的材料作屏蔽体。当屏蔽高频磁场时应选择导电率高的钢、铝等材料；屏蔽低频磁场时，选择导磁率高的磁钢、铍莫合金、铁等材料。为了有效发挥屏蔽体的屏蔽作用，还应注意屏蔽体的有效搭铁。汽车电器中的导线也用密织的金属网或金属导管套起来，并将其搭铁。这样就使这些电器因工作火花而发射的电磁波，在金属屏蔽内感应寄生电流，产生焦耳热而耗散，从而起到防干扰的作用。这种措施有较好的防干扰效果，但装置复杂，成本高，并且会增大高压电路的分布电容，影响点火性能。因此，一般只用在特殊需要的汽车上。5)感抗型高压阻尼线。目前国内外多采用高压阻尼线，其线心是用牵01 rnlTl的镍铬钼丝绕成，相当于电感、电容及电阻三者的复合体，抑制效果比集中电阻的效果更好。6)采用滤波器。滤波器主要抑制通过电路通路直接进入的干扰，它是应用最普遍的抗干扰方法。根据信号与干扰信号之间的频率差别，可以采用不同性能的滤波器，抑制干扰信号，提高信噪比。7)采用平衡技术。平衡技术是一种消除串音干扰的有效措施。信号的往复两条线的电性tt(包括阻抗，分布电容等)相等时叫平衡。在汽车电路中，检测信号的输入、控制信号的输出，特别是在时序信号传输中，通常采用双绞线作为平衡线，双绞线的螺距要小，长度要尽量短。8)提高信号幅值。即提高信噪比，是抗干扰的重要方法。对于微弱的传感器信号(如温度信号、光电信号等)，采用放大电路增大幅值，减小干扰的影响。同时，为避免提高幅值的信号成为干扰源，应采用平衡线传输。汽车电磁兼容性标准简介        汽车电磁兼容性标准是汽车电磁兼容设计、仿真和测试的基础，它就整车和零部件的抗干扰水平、干扰限值、测试方法、测试环境等作了规定。汽车电磁兼容标准分为国际标准、国家标准和企业标准。国外对汽车的电磁兼容问题非常重视，很早就开始了电磁兼容性标准的制订工作，目前已经形成了较为完善的汽车电磁兼容性标准体系。国际上各大汽车公司都有自己的企业电磁兼容标准，如美国福特公司、通用公司，德国大众、宝马、梅塞德斯一奔驰公司，法国的标致一雪铁龙公司等，其企业标准比国际上通用的标准要严格很多。        我国吸收了发达工业国家的经验，也已经制订了汽车电磁兼容性标准，明确规定了测量方法及最大干扰的允许值。但与发达国家相比，还有待进一步研究完善。国家标准GB186552002(用于保护车载接收机的无线电骚扰特性的限值及测量方法是汽车及其零部件的电磁兼容性技术标准之一，该标准于2002年2月22日批准发布，2003年3月1日开始实施，属于国家强制性标准，主要用于考察汽车及其零部件产生的各种电磁干扰对车内无线电接收机的干扰程度，并以干扰限值形式加以限制。该标准规定了0151 000 MHz频率范围的无线电干扰限值和测量方法，适用于任何车辆和大型装置及其电子或电器零部件，其限值用于保护车载接收机免受同车内的零部件或电子模块产生的电磁干扰。附表：表1  国内汽车电磁兼容技术相关标准标准号 标准名称GB/T 18387-2008电动车辆的电磁场辐射强度的限值和测量方法宽带9kHz30MHzGB140232006车辆、机动船和由火花点火发动机驱动的装置的无线电骚扰特性的限值和测量方法GB186552002 用于保护车载接收机的无线电骚扰特性的限值和测量方法GBT183872001电动车辆的电磁场辐射强度的限值和测量方法宽带频率9kHz30MHzGB140232000 车辆、机动船和由火花点火发动机驱动的装置的无线电骚扰特性的限值和测量方法GBT176191998 机动车电子电器组件的电磁辐射术抗扰性限值和测量方法GBT1515294 脉冲噪声干扰引起移动通信性能降级的评定方法 GBT1402492 内燃机电站无线电干扰特性的测量方法及允许值 传导干扰表2  国外汽车电磁兼容技术相关标准标准协会标准号 标准名称国际标准ISO 11451 道路车辆窄带辐射电磁能量所产生的电气干扰整车测试法（Road vehiclesElectrical disturbances by narrowband radiated electromagnetic energyVehicle test methods）ISO 11452 道路车辆窄带辐射电磁能量所产生的电气干扰零部件测试法（Road ISO vehiclesElectrical disturbances by narrowband radiated electromagnetic energy Component test methods）ISO 7637 道路车辆由传导和耦合产生的电气干扰（road vehicleselectrical disturbances by conduction and coupling）ISO TR 1O6O 道路车辆静电放电产生的电气干扰（road vehicleselectrical disturbances from electrostatic discharge）CISPR 12 车辆、机动船和内燃发动机驱动装置的无线电骚扰特性的限值和测量方法（Vehicles，boats，and internal combustion engine driven devices radio disturbance characteristics limits and methods of measurement）CISPR 25 用于保护用在车辆、机动船和装置上车载接受机的无线电骚扰特性的限值和测量方法（Limits and methods of measurement of radio disturbance characteristics for the protection of receivers used on board vehicles，boats and on devices）欧洲标准9554EC 对于车内点火发动机产生的无线电干扰的抑制（The suppression of radio interference produced by Darkignition engines fitted to motor vehicles9556EC 车辆保安系统 （Vehicle security systems）9724EC 23轮式车辆（wheeled vehicles）20002EC 森林和农用拖拉机（Forestry and agricultural Tractors）美国标准 SAE J551  整车的测试标准 SAE J1113  汽车零部件的测试标准表3 汽车制造商标准 公司名称 标准号标准名称 BMWGS 95002Electromagnetic Compatibility (EMC) Requirements and Tests PorscheAV EMC ENPorsche EMC Requiremnets Daimler-Chrysler    DC 10613Vehicles EMCDC 10614Components EMCDC 10615Components Electric FordES-XW7T-1A278-ACFord Motor Company Electronic Component EMC Requirements & Test Procedures. General Motors GMW3097General Specification for Electrical/Electronic Components and Subsystems; Electromagnetic Compatibility: Requirement Part   GMW3100General Specification for Electrical/Electronic Components and Subsystems; Electromagnetic Compatibility: Verification Part Lotus17.39.01Lotus Engineering Standard: Electromagnetic Compatibility Nissan  28400NDS02-29/汽车点火系统电磁干扰的仿真研究摘要：点火系统作为车内最主要的电磁f扰源，点火时初级酬路的瞬变电压引起的传导十扰将对蓄电池电压造成冲击，并通过导线f扰车内ECU和其它电子设备的正常1二作，同时火花摩击穿时的高频火花噪声将对车内外的电磁环境造成极强的辐射r：扰。为分析点火系统的咆磁干扰特性，对点火过程中初级电路的瞬变电流和电压进行了仿真，并建立了次级同路火化塞放电等效电路模璎，提出并计算了将商压导线等效为甲极天线时车内的电场分布情况。研究表明，采用阻尼导线和增大火花塞内电阻都町以有效地抑制火花电磁噪声。关键词：汽车点火系统；电磁f扰；点火线圈；火花塞；岛JK导线l 引言        伴随着现代电子技术的进步以及汽车电子技术的发展，汽车上使用越来越多的电子产品，这些电子产品在增加汽车的经济性、安全性和舒适性的同时，也汽车的电磁兼容问题变得更为复杂，从而使得汽车电磁兼容成为现代汽车设计中必须考虑的口J题。点火系统是汽车内最主要的电磁。F扰源。        在1906年，人们就发现道路E行驶的汽车发动机对周围的无线电收音机产生干扰，从而提出埘汽车点火系统产生的电磁十扰加以限制。但此项工作是汽车电磁干扰抑制、实现电磁兼容的难点之一。点火系统涉及到点火电路性能、点火能量控制、点火时刻控制、汽缸工况等诸多技术IUJ题。点火过程中产生大量的电磁骚扰，主要分为点火线圈一次回路瞬变电压引起的传导干扰、高压导线和火花放电的高频辐射干扰等。传导干扰不仅对蓄电池电压造成冲击，同时还可通过电源线传到车内其他电子设备。高频电磁辐射对车内电子控制单元(ECU)也可能产生较大影响，从而对汽车的监控等安全性方面产生严重的危害。点火系统电磁兼容性研究是目前众多汽车乍产商和研究单位关注的重点。围外已经对点火噪声进行了系统的测试并开始了电磁兼容性预测研究。我国起步较晚，目前主要还集中于对电磁噪声的测试，因此对点火系统的干扰特性进行仿真研究能有效改进汽车整体的电磁兼容性设汁旧J。2点火系统工作原理及电磁干扰的形成        现代汽车点火系统主要由蓄电池、点火开关、点火线圈、高压点火导线、分电器和火花塞等组成，其简化模型图如图l所尔。当汽车启动时，分电器连同凸轮在发动机凸轮轴的驱动下旋转，凸轮旋转时交替地使断电器触点打开与闭合。在点火开关接通的情况下，当触点闭合时，点火线圈一次绕组中有电流流过，从而在铁芯中产生磁场。当断电器触点打开时，一次电路被关断，一次绕组中的电流迅速下降到零引起磁通突降，并在一次绕组中产生幅值达200300V的自感电动势u。一。二次绕组在互感的作用下产生与匝比成正比的高达1520kV的高压电动势u：一。该电动势使火花塞问隙击穿，产生电火花，点燃发动机气缸中的混和气体。21点火系统传导干扰的形成机理        点火系统的传导干扰主要是由于点火开关闭合后一次回路中电流增大到一定值时触点断开引起电流迅速下降而引起的，点火系统一次侧电路如图2所示。       点火过程中，线圈的瞬变电压对汽车蓄电池的冲击是造成传导干扰的干扰源，蓄电池电j矗较高的时候电流电压波形上升速度加快，开关闭合以后的震荡加剧。线圈电压波形受到C反复充放电影响是一个振荡衰减曲线，最大幅值可达到4V，这个波动的电压将通过导线直接耦合到ECU、车载娱乐系统、ABS等电子设备，对其形成干扰。为避免这种影响，现代汽车多采用IGBT(绝缘栅双极晶体管)控制点火时序，并采用TVS(瞬变电压抑制二极管)保护控制电路，以保证点火时刻更加精确，同时要求蓄电池搭铁与电容器可靠连接，以减少触点放电产生电磁干扰。22 点火系统辐射电磁干扰的形成 由于点火系统的辐射电磁f扰是由具有高频的脉冲点火电流引起的，所以我们先研究火花塞fnJ隙击穿时的点火电流。将火花塞作为一植入电阻的同轴电容器，其物理模型结构及尺寸如图4”J。当火花塞的电极问隙被击穿时，根据模型建立的次级同路等效电路如图5所示”j。        其中，e、c。为火花塞电极的同轴分布电容；C，为火花塞阻尼阻抗对地分布电容；R，为火花塞内置电阻；0为火花电阻；R。、c。分别为高压点火线的电阻和分布电容；R。、k和cL分别为次级点火线幽的电阻、电感和寄生电容。由RompeWeizel理论可知【61，火花电阻rg是一个随时问变化的量，当火花间隙被击穿后，它的值随时间变化。             从以上分析可以看出，点火电流i与火花电流i。可以通过火花塞尺寸和火花塞的间隙击穿电压近似计算得到。同时从式(15)可以看出，点火电流i随着阻抗乞和乞的增大而减小与火花电流成正比关系”。火花塞击穿时的火花电流和高压导线的电磁辐射是点火系统中辐射干扰的来源，火花塞位于屏蔽的汽缸内，对外辐射较弱，对车内产生的干扰t要来自高压导线。，因此，将高压导线产生的电磁辐射情况等效为佗于汽车引擎盖下方的一单极天线，通过数值仿真的方法得到点火系统产生的辐射干扰在车内的电磁场分布。3 辐射计算模型及仿真分析        由于实际车体的结构非常紧凑，对电磁仿真而言，车灯、后视镜、排气管以及连接处的缝隙和孑L洞的建模非常复杂。对此进行了必要的简化。此外车体为曲面结构，在仿真过程中采用丫分块的多个平面方法来构造曲面结构。得到的汽车模型如图6，车体的尺寸为44m×18m×11m(长宽高)。       从图8中可以看l沿车身轴向的电场幅值与高压导线距离有直接的关系，当终端开路时先是逐渐加大，到06m左右达到最大值，然后开始下降。终端接上负载电阻以后，电场幅值明显减小，且随距离变化电场变化较小，可见增人电阻对抑制点火噪声在整个车内都有明、显的作用。当频率增大后，接负载的时候电场变化规律趋于一·致，电场幅值ff微弱的增加而终端开路的情况下电场总体变化趋势相同，幅值在不间距离处变化较大。当频率依次增加以后，可以看副电磁干扰随之加大，400MHz和600MHz时电场变化趋势基本一致，幅值略微加大。由于车内电子设备主要集中于车体前端，因此高压导线的安装位置特别关键，要尽可能选在离ECU较远的地方。而其他敏感设备也应尽可能避免安装在辐射强的区域，以避免强辐射的干扰，提高安全性。4结论        本文在深入分析汽车点火系统工作机理的基础上对点火电路一次侧点火线圈瞬变电压引起的传导干扰和二次侧火花放电产生的辐射干扰进行了分析与仿真，得到了点火过程中对汽车蓄电池电压造成冲击的瞬变电压和火花放电电流建立了火花塞放电等效电路模型，并将点火系统高压导线等效为单极灭线进行了车内辐射场的仿真分析，得到加大火花塞电阻和导线电阻都可以有效抑制点火系统的辐射噪声的结论，为抑制火花噪声提供了理沦依据。比较系统地分析了汽车点火系统的电磁干扰产生根源及对车内电磁环境的影响。并对车内敏感电子设备的安装提出了建议。从而对汽车电磁兼容性设计具有一定的指导意义。车载零部件与整车辐射发射的电磁兼容性分析国内厂商往往不重视电磁兼容问题，随便拿一辆整车就来测试，结果整车测试不满足要求。随着我国汽车产业的发展壮大，国内许多汽车厂商开拓国外市场。伴随着大量整车的出口，同时面临通过电磁兼容性产品强制认证的问题。导致回去整改的结果，即花费了资金又耽误了宝贵的时间。汽车零部件测试与整车测试有着紧密的关系，如果能正确认识它们之间的关系并采取一定的技巧及措施，顺利通过认证并非难事。1 零部件辐射发射测试对整车辐射发射测试产生的影响1.1 汽车的零部件测试与整车测试的关系大部分车辆出口都是以整车出口的行形式，电磁兼容性目击认证主要是考察整车电磁兼容测试结果。整车测试主要包括两方面内容，即辐射发射和辐射抗扰度。零部件测试位置及状态的要求在这两方面上与整车测试的要求略有不同。考虑到整车测试时，车体表面距离天线10米距离，安装在车中的零部件距离天线超过10米，并且还有车体屏蔽的影响。可以说整车要求较零部件辐射发射限值要求略松；辐射抗扰度方面零部件要求严格于整车要求，同样为30伏米场强，但整车测试距离更远。零部件测试内容往往比整车测试项目丰富的多，包括瞬态传导抗扰度、静电放电、辐射抗扰度、传导抗扰度、辐射发射、传导发射以及特殊波形的干扰等。一些项目试验多是模拟车上在特定状态下容易出现的干扰现象。例如：电源与感性负载断开连接时所产生的瞬态现象、电流突然中断引起的瞬态现象、直流电机充当发电机，点火开关断开时的瞬态现象等。而整车测试只重点考察辐射发射和辐射抗扰度，并且整车测试时的车辆状态较稳定，一般不会出现上述特定的情况。所以从测试角度来说，零部件只要控制好辐射发射、做好辐射抗绕度的抑制就可以通过整车测试。1.2 零部件测试状态的选择对整车测试产生的影响在零部件电磁兼容性测试时，特别要注意要尽量模拟实车使用的测试状态。如果测试时的状态完全不同于实车测试状态，那么测得的数据是没有说服力的。例如：在一次整车测试中出现窄带测试结果超标现象，经查证发现是车载收放机超标。由于收放机FM调频振荡器能量较大，混频后形成干扰通过空间、线缆耦合的方式进入车载天线馈线，从天线端口辐射发射出来。解决办法非常简单，只需将振荡器的输出信号线屏蔽并接地就可以滤除干扰。在进行收放机零部件试验时，通常通过同轴电缆连接至天线端口输入音频信号。同轴电缆屏蔽效果远好于普通车载天线。所以振荡器辐射的能量被屏蔽未被测到。试想如果在零部件试验时，加做一个连接实车天线的测试状态就会发现了这个问题。经过整改后，整车试验就可以顺利通过。1.3 零部件测试的模拟负载对整车测试的影响车上所有零部件电磁兼容测试都通过，进行整车试验仍出现辐射超标现象。经查证发现是一些负载造成的，负载工作时会产生一定波形的信号，在传输线缆较长的情况下，就会造成辐射发射。在进行零部件电磁兼容测试时，需要使用实车线缆和传感器，保证产生的信号与车上实际的状态一致，否则不能真正反映出问题。例如：组合仪表测试中需要传感器提供方波信号驱动仪表工作。如果通过信号源提供的方波信号上升沿太陡就会产生严重的辐射干扰。在进行组合仪表的测试中，往往通过连接阻性负载来模拟信号，测试结果满足要求。显然试验中负载模拟的信号与实车信号不符。在实车状态下，传感器提供的方波信号有可能导致整车辐射发射测试超标。如果在部件试验中发现此类问题，对信号波形进行处理，就会避免整车超标的发生。2 影响整车测试结果的干扰源汽车中的电器设备产生的电磁干扰是由于，汽车上使用的电子产品中有许多导线、线圈和带有触点的电器。它们都具有不同的电容和电感，而任何一个具有电感和电容的闭合回路都会形成振荡回路。当电器设备工作产生火花时，就会产生高频振荡并以电磁波形式发射到空中，对辐射发射测试结果产生影响。测试分为宽、窄带测试状态。在窄带测试中的干扰源主要是车载ECU、总线控制器、排放控制器等电控系统中微处理器的主频及其高次谐波带来的窄带辐射干扰（图1）。在宽带测试中干扰源主要是发动机的点火系统，其干扰来自点火系统次级电压的高频振荡。其次，在发电机负载电流突变和整流时也会产生电磁波。传统电器起动机、发电机、转向闪光器、雨刮器电机、仪表系统、风扇中的直流有刷电机、继电器也都会产生宽带辐射干扰这些干扰电磁波具有脉冲特性且频带较宽，其频率一般在0.151000MHz之间。汽车电器产生的干扰电磁波会通过汽车导线直接输入无线电设备和电子设备内部的，或者通过天线（如点火系高压线、设备中较长的线缆、芯片管脚）输入无线电设备内部。同时，这些干扰会耦合在天线芯线上，从天线（如接收广播的天线）辐射出去，造成辐射干扰。3、控制整车辐射发射的基本措施减小整车辐射发射最好的方法是消除干扰源，还可以采取措施将干扰信号屏蔽、滤波，堵住干扰传播途径。下面介绍几种抑制电磁干扰的基本技术。3.1、并联电容在可能产生火花的开关或触点处并联电容，如在水温表和机油压力表的传感器触点间并联0.2F的电容；在闪光继电器的触点处并联0.5F电容等。3.2、 金属屏蔽发电机、起动机、火花塞等电器设备产生的火花，都能产生电磁波。屏蔽是抑制电磁波干扰的有效方法。为了有效发挥屏蔽体的屏蔽作用，还应注意屏蔽体的有效搭铁。汽车电器中的有较大辐射的导线可以用密织的金属网或金属导管套起来，并将其搭铁。3.3、 滤波器滤波器主要抑制通过电路通路直接进出的干扰，提高信噪比。它是应用最普遍的抑制辐射发射方法。3.4、 在不影响数据正确性的基础上减小信号幅值即降低信噪比，对于过强的传感器信号（如温度信号、通讯信号等），采用调节衰减，减小信号幅度的方式减小辐射的干扰。3.5、 尽量采用双绞线信号的往复两条线的电性能（包括阻抗，分布电容等）相等时建议将两条线双绞。在汽车电路中，检测信号的输入、控制信号的输出，特别是在时序信号传输中，采用双绞线有利于减小辐射发射。4、结束语本文围绕着汽车电子设备辐射发射的电磁兼容性问题，从零部件和整车测试两个方面，分析了零部件与整车之间的关系以及零部件测试中影响整车测试结果的因素。阐述了整车中主要影响辐射发射测试结果的干扰源，并提出了一些控制辐射发射的措施。本文的分析，对试验委托方正确认识整车试验有一定的参考价值。能帮助测试人员提高对辐射发射试验的理解。汽车电器电磁兼容性及电磁干扰的抑制一、概述ABS防抱死制动系统，发动机燃油点火电子控制系统，GPS全球定位系统等电子设备的正常可靠工作都必须重视对电磁兼容技术的设计和研究，可以从传统的汽车电器（诸如起动机、刮水电动机、闪光器、空调启动器、燃油泵等）入手进行探讨，交流发电机电缆的连接和间歇切断也是产生较大功率电磁辐射的干扰源，只是其它设备对其工作可靠性的影响较那些小功率高频段的电子设备为小。现在，交流发电机的调节器与电子点火系统一样，已经设计成集成模块化结构，同样面临抗干扰的问题。电磁兼容性（EMC，Electro-Magnetic Compatibility）是指电器电子产品能在电磁环境中正常工作，并不对该环境中其它产品产生过量的电磁干扰（EMI，Electro-Magnetic Interference）。这就包含着2方面要求，其一是要求产品对外界的电磁干扰有一定的承受能力；其二是要求产品在正常运转过程中，该产品对周围环境产生的电磁干扰不能超过一定的限度。汽车电器的电磁兼容性就是指在汽车及其周围空间中，在运行时间内，在可用的频谱资源条件下，汽车本身以及周围的用电设备可以共存，不致引起降级。二、电磁干扰的来源、传播途径及检测（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）电磁干扰的分类及传播电磁干扰（EMI）按频段可粗略划分为：0.022kHz，谐波干扰；2300kHz，传导干扰或载频干扰；0.3300MHz，射频干扰；0.3300GHz，微波干扰。从干扰的途径来分，0300kHz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）3 类干扰分述如下a.传导干扰是通过电路连接的导体传播，共电源线，共搭铁线。图1为传导干扰的电路原理图。根据电子电工学知识可得各电器的工作电压为：式中：R电源线电阻；r搭铁线电阻；U支路电压；I支路电流。可见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R、r和I。b.感应干扰由各类电器、导线的交变电磁场引起，下面从电场耦合干扰和磁场耦合干扰来叙述其原理。图2、图3分别表示其电路原理图。分析图2，则导线2上干扰电压U2为：式中：C12两导线间电容；C20导线2搭铁电容；R回路电阻；U1、I1导线1的电压、电流。减小U2，应从降低C12和R或增大C20入手，即增大导线间距离或改变电器导线间介电参数。磁感应干扰与两回路长度L1、L2，导线间距离b相关。由图3可知式中：0真空导磁率；M12两回路间互感。降低U2，在于增大b和减小回路面积来减小M12，或减低电压变化率。c.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）电磁干扰的检测汽车电路系统由蓄电池和整流的交流发电机作为核心电源，车体作为共用搭铁，各个电器装置并联其上。相连的线束造成电器间彼此传导干扰；相邻的导线间会有感应干扰；因为天线效应，不相邻导体间又存在着辐射干扰。因而电磁干扰综合着3种途径，覆盖较宽的干扰频率。应用频谱分析仪进行电磁兼容性分析研究，检测电磁干扰直观且可以定量。它是一种301000MHz窄带扫频接收机，能在某一时刻接收某个频率范围内的能量，记录下不同频段内干扰的幅值。缺点是对于时间很短频谱范围很宽，如静电放电这一类瞬态的脉冲干扰，不能宽频段全貌反映实际干扰情况。常常只能数台同时启用进行观测分析。三、汽车电器电磁兼容性面对的3项技术问题和提高电磁兼容性的措施电子电器产品系统降噪技术在20世纪70年代已受到各国关注，至20世纪90年代美国联邦通讯委员会（FCC）和欧盟CE先后提出对该类产品的有关规章。这些规章要求各公司确保其产品符合严格的电磁环境影响和发射准则。符合这些规章的产品称为具有电磁兼容性（EMC）。（一）电磁兼容性要面对的问题汽车电器电磁兼容性需要面对的3个技术问题是：探讨电器产生的电磁辐射（EME）并控制为最小；电源电压的瞬变，车灯、起动机等重负载和感性负载引起的瞬态干扰是如何恶化汽车的电磁环境的；如何把电磁敏感性（EMS）降低到最小。电磁敏感性（Electro-Magnetic Susceptibility）是指存在电磁骚扰的情况下，装置设备或系统对自身性能降低的无作为能力。当敏感性低时，抗扰性则强，足以防护电器电子产品免受其它系统有害辐射的影响。曾有EMC=EMI+EMS这样一个模拟的公式，表示电磁兼容性是研究降低电磁干扰和降低电磁敏感性，即增强抗干扰能力的。（二）提高电磁兼容性能的措施降低电器的电磁干扰强度：要降低发电机纹波电流。交流发电机是大的功率源，减小高次谐波分量可以大幅度降低传导和辐射干扰，对电器而言输入电流谐波属于EMI；应在闪光器触点前加电弧抑制器；感性负载（如刮水电动机、燃油泵、起动机）有电刷换向器，需要滤波电容器旁路换向火花所产生的高频辐射。电容要达到良好的滤波效果，它与噪声源的公共搭铁之间的连线要尽量短。自由空间中的导线电感每毫米约为0.04nH。如果电刷产生的噪声频率为50100MHz，当电容连接的导线长度为100150mm时，导线不计线间电容，则感抗XL=2fL=3.77；而0.1F电容的容抗XC=1/（2fC）=0.159。若导线长度缩短为25mm，感抗仅为0.628，滤波电容效果提高80。滤波器件应直接由噪声源搭铁，使回路阻抗最小，有最佳滤波效果。必须注意，有交流分量的输入端安装电容一定要慎重，解决EMC问题的同时，不能引起过大的漏电流，超出安全规范的规定。在电刷上连接一个1025H的电感，吸收电刷通过换向器间隙时流经电刷电流突变的能量，串联在电路中的扼流圈和对搭铁的旁路电容组合成低通滤波器，也能抑制传导干扰。LC滤波器比单个电容有更宽的滤波带宽，而干扰波形尖峰产生的辐射干扰的抑制通过屏蔽来实现。同一设计的汽车电机电器产生的干扰，由于工艺等的差异在幅度和频率上有很大的随机性。有一个良好的搭铁线，甚至将产生干扰的电器装置限制在一块公共搭铁板上，就近接到车体或线束的屏蔽层搭铁，才能保证滤波、屏蔽最有效。低频电路的搭铁，应尽量采用单点并联搭铁；高频电路宜多点串联搭铁，搭铁线短而粗，更有效抑制长搭铁走线产生的共模干扰。输入输出元件尽量隔远些，高频元件间要防止分布参数造成相互干扰。合理布线，合理规划线束，使大功率干扰电路应尽可能紧靠负载，小功率敏感电路紧靠信号源，尽量分开大功率电路和小功率电路，减小线束间感应干扰和辐射干扰。经过滤波的电源线要尽量远离各种信号线，以防高频信号耦合到电源线，造成传导发射超标。对较长的线束应在线束上增加滤波器，常用的方法是套上铁氧体磁环，降低传导和辐射干扰。用于抑制电磁干扰的磁环不同于一般用做电感的铁氧体，它的品质因素Q值甚低，损耗较大。滤波、屏蔽、优化布线和搭铁是4项EMC最常规采用的有效措施。但汽车钢制车体总是作为直流电源回到负极的电路，既作为搭铁线，又是射频阻抗较小的信号回流线。所以汽车电器还采用阻尼的方法来抑制辐射。发动机火花塞的中心电极对壳体通过绝缘介质构成电容，中心电极本身又具有电感，这样就形成一个LC振荡回路，火花塞的导线起着天线作用，以电磁波形式向空间发射，电刷与换向器、滑环间的火花，喇叭、灯开关，机械式调节器、传感器的触点开关，由于各自回路LC的差异，射频干扰频率范围在0.151000MHz之间。点火装置就是采用在高压电路串入阻尼电阻有效削弱电火花产生的高频振荡，但过大的阻值会影响火花塞电极的能量，故一般不超过20k。常采用直径1mm的NiCrAl丝绕成，LCR并存，有良好的阻尼振荡辐射作用。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3088MHz的极限值为100V/m。在80MHz处，相距干扰源50cm的位置，测得辐射强度80V/m，应为合格，当距离减小为30cm时，其辐射强度变为800V/m，是极限值100V/m的8倍，高出18.1dB。“保护距离”的概念，是指在某种条件下使用电器设备，仍可能会产生干扰。当今汽车设计中都有一个高度集成的微控制器MCU，它用来完成大量的计算并实现有关车辆运行的控制，包括发动机管理和制动控制。除MCU模块自身满足EMC规范外，必须使这类关键元器件在保护距离以内，达到优良的电磁兼容性能，免受其它电器电子设备干扰。四、改善电磁兼容性的试验研究电磁兼容性的仿真计算仅能对电器的电磁性能进行初步粗略的估算，最终改善汽车电器的电磁兼容性须待试验进行验证。下面对2种汽车电器产品采用综合改进措施前后的干扰波形图进行对比。刮水电动机是直流永磁蜗轮减速电动机，额定功率为60100W，既是感性负载，又有电刷换向火花的存在，是一个大的干扰源。改善刮水电动机的EMI性能需要改进传统的换向结构，并在刷握近处加滤波处理。图4是改进前后的干扰波形图。用无刷直流电动机做刮水电动机，采用霍尔元件做位置传感器，脉宽调制（PWM）变频调速，在扫频仪上可以看到318次的高次谐波干扰。作为信号装置的闪光器是典型触点继电器式的器件，触点处于频繁火花通断工作。相连的线束上产生的传导干扰，又引起较大的辐射干扰。改善EMC的措施是在线束上加套的铁氧体磁环，和闪光器出线处连接的0.1F电容构成低通滤波器，抑制了传导干扰，射频干扰也得到大幅度衰减（尤其是50100MHz段）。图5为12V/20A的闪光器改进前后干扰波形。同一设计的汽车电机电器产生的EMI，由于元器件、布线工艺等的差异，干扰幅度和频率上会有较大的随机性。在定性的理论指导下，采取12项或综合的改进措施，统一工艺规范，反复实验总结，都能达到满意的结果。五、结语我国对汽车电器电子设备电磁兼容性系统研究起步较晚，目前已日益受到重视，这对提高汽车产品出口竞争力至关重要。电磁兼容性出口的CE或FCC认证费用十分昂贵，提高认识，及时调整好各项参数，可以缩短认证周期，降低成本，使我国出口产品具有优秀的EMC品质，品质稳步提高。电动汽车用逆变器的电磁兼容性设计国内外电动汽车的研制取得了长足的发展，与燃油汽车相