汽车电脑软板防电磁干扰技术发展趋势

1976年微机最早应用于汽车发动机控制系统，当时是4位微机，1983年开始采用16位的单芯片微机。微机进入汽车领域，带来如下变化：

a） 使系统的各种控制活动得到显著的提高和改善；

b）便于对汽车上的多个输入和输出进行控制；

c）半导体制造商已经开发了适用于车辆系统的各种元件；

d）可缩短汽车开发时间。

近几年来随着电脑技术的快速发展以及用户对汽车的安全性、可靠性和舒适性的更高要求，微机广泛用于现代汽车各种控制系统，极大地优化了汽车的各种技术性能。

目前在汽车上主要的微机控制系统见表1。

驱动系统	底盘及车身	车身附件
燃油喷射控制	电子控制悬架	多通道传输系统
点火时间控制	防抱死制动控制	汽车空调系统
爆震控制	四轮驱动控制	汽车音响系统
废气排放控制	动力转向控制	汽车导行系统
怠速控制	车速巡航控制	数字式仪表
变速控制	四轮转向控制	汽车电话
锁止控制	电子防盗控制	电动座椅

1.汽车的电磁噪声及其对微机的影响

汽车所遇到的电磁环境可分为汽车内部和汽车外部的电磁噪声两种（图 1）。汽车内部的电磁噪声是指车用发动机、继电器、开关等部件工作时所发生的电磁噪声；外部电磁噪声是指各种电器设备，如高压输电线、铁轨、广播电视设备及无线电通讯设备等所辐射出来的对汽车起干扰的电磁辐射以及由雷电等自然现象引起的电磁噪声。所有这些电磁噪声会通过线束、车身或由空中传递过来并干扰车用微机系统，使它们的工作性能难以发挥，甚至导致微机发出错误的指令，使得各执行器件出现误动作，由此影响汽车行驶的安全性、可靠性及稳定性等。在日本就曾对车用微机进行过电磁波照射试验、静电放电试验及脉冲噪声试验，结果发现微机发出的误动作较多。因此，各汽车厂纷纷通过硬件和软件方面的措施来提高车用微机的工作可靠性和抗电磁干扰的能力。



2.车用微机防电磁干扰技术

2.1硬件方面的相关技术

目前在硬件方面所采取的各种防电磁干扰的措施主要是针对噪声源进行的，其目的是减少各种电磁噪声的产生，以改善微机的工作环境，主要方法有以下几种：

a）加装阻尼电阻

如在点火装置的高压电路中，串入阻尼电阻，削弱电火花产生的平扰电磁波。阻尼电阻值越大，抑制效果越好，但太大，又会减少火花塞电极间的火花能量，故应选装适当。口尼电阻一般可用碳质材料制成，电阻值约为10-20KΩ，一般装在点火线圈一端和火花塞接头端。

b）加装并联电容器

在车内可能产生电磁火花的地方并联电容器，如在调节器的电源接柱与搭铁之间、发电机电枢接柱与搭铁之间并联0.2-0.8μF的电容器等。

c）金属屏蔽

在所有容易产生火花的汽车电器以及需要防干扰的重要电子设备上用金属网屏蔽起来，导线用密织的金属网或金属导管套起来，并将其搭铁，从而起到防电磁干扰的目的。

d）车身化

利用低阻抗导体连接身和发动机（车身化），使发动机接近零电位，可减少噪声电流的流动环，从而减少电磁噪声的福射。

2.2软件方面的相关技术

虽然在硬件方面采取了一些防电磁干扰的相关措施，但是这方法对车用微机的效果并不理想，因此又从软件入手，在微电脑内部预先设计好一些防电磁干扰的固定程序。

a）振荡防止法

正常情况下，微机对接收的输入信号不予以控制。这时由于电磁干扰，在开关或继电器的输入信号中产生振荡，在继电器中最小会存在10KΩ。为此在接收输入信号时，可利用一短脉冲进行输入判断，同时在软件中设有振荡回避时间。如图 2所示。



b）多次输入平均法

对于输入信号，最经常发生的误动作是噪声在信号线上诱发噪声脉冲，微机将这些脉冲仍判断为正常的输入信号，形成误输出。为了防止这种错误，远常采用滤波器，但当不能强化滤波榕的电路构成时，就必须设置程序输入信号作为同一信号进行多次半均化处理或进行多次判定，然后作出选择，如图 3所示。



c）输入平均值法

有时即使设有振荡回避时间以确认一致性，但当输入脉冲发生变动时，还必须对输入进行平均化处理并作出判定，这样才能防止误输入。具体而言，就是把过去的数据作为随机存储器的区域加以存储，与现在的输入数据进行比较，这种方法叫做求平均值法。当连续对接收信号进行处理时，微机对输入的信号进行平均处理，如果发现平均值与以前存储的平均值发生异常，则刚输入的异常值被输出。

d）地址跳转法

由于地址计数器的数据化等因素，可设定所有正常信号的存储地址，如果因为噪声信号的输入而产生异常输出信号时，那么这一异常信号也通常向缺空的地址跳转，为了防止这一问题的发生，可在跳空只读存储器中设置跳转指令，使之回到开始的地址，重新对输入信号进行确认，以避免误动作的执行，如图 4所示。



e）RAM检查法

微机在受到电磁干扰时，随机存储器RAM会发生变化，通过检查随机存储器的数据变化来判定是否正常。具体方法是在预置数据初始值处理时，把任意数据直接写入随机的RAM域中，每经过一次主处理，调出该数据进行检验，如果发现有异常值则予以输出，如图 5所示。



f）解决微机并联工作时存在无限环问题

由于两个以上的微机在并联工作时互相在信号线上传送、接收数据，从而使噪声混入信号中。当由对方来的数据信号未出现时，两个微机一起变成下次待机方式，进入无限环，中断数据的传输。为了解决这一问题，可在各个微机互相等待对方回信的时机，设置一固定程序，如果等待一定时间未得到对方回信，那么程序便判断为数据在传送中发生缺陷，使其通过本身恢复到初始状态，重新接收输入信号。

总之，为了保证现代汽车多种功能的充分发挥，保证各种电子控制系统正常可靠的工作，车用微机防电磁干扰问题必须引起足够重视。