汽车电子设备电磁兼容性改进技术方案

随着汽车电控技术的不断发展，汽车电子设备数量大大增加，工作频率逐渐提高，功率逐渐增大，使得汽车工作环境中充斥着电磁波，导致电磁干扰问题日益突出，轻则影响电子设备的正常工作，重则损坏相应的电器元件。因此，汽车电子设备的电磁兼容性能越来越受重视，目前迫切要求能广泛应用针对汽车子设备的电磁改进技术。

电磁干扰的来源

汽车电子设备工作在行驶环境不断变化的汽车上，环境中电磁能量构成的复杂性和多变性，意味着系统所受到的电磁干扰来源比较广泛。按照电磁干扰的来源分类，可分为车外电磁干扰、车体静电干扰和车内电磁干扰。

车外电磁干扰

车外电磁干扰是汽车行驶中经历各种外部电磁环境时所受的干扰。这类干扰存在于特定的空间或是特定的时间。如高压输电线、高压变电站和大功率无线电发射站的电磁干扰，以及雷电、太阳黑子辐射电磁干扰，等等。环境中其它临近的电子设备工作时也会产生干扰，例如行驶中相距较近的汽车。

车体静电干扰

车体静电干扰与汽车和外部环境都有关。由于汽车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。静电放电会在车体上形成干扰电流，同时产生高频辐射，对汽车电子设备形成电磁干扰。

车内电磁干扰

车内电磁干扰是汽车电子设备工作时内部的相互干扰，包括电子元器件产生的电子噪声，电机运行中换向电刷产生的电磁干扰以及各种开关工作时的放电干扰，最严重的是汽车点火系统产生的高频辐射，其干扰能量最大。

电磁干扰的途径及原理

电磁干扰按干扰途径分类，主要分为传导干扰、感应干扰和辐射干扰，对应的干扰原理如下。

传导干扰

传导干扰主要通过电路的共用导体传播，典型的结构是共电源线和共地线，图1是典型传导干扰电路示意图。R为电源线上电阻，Z为地线上电阻，U为支路电压，I为支路电流。

由于各设备工作电压为

因此任意一个设备电流变化都会导致其它设备电压变化，产生干扰。要降低设备间的相互影响，需要减小R、Z和I值。  

感应干扰

感应干扰分为电感应干扰和磁感应干扰两种，其基本电路图如图2和图3。U1为导线1的电压，I1为导线1上电流，U2为导线2上的干扰电压，C12为两导线间的电容，C1g和C2g为导线1、导线2与地的电容，M12为两回路间互感，R为各电路的电阻。

对电感应电路，，要减小U2可以减小C12、U1和R，或增大C2g；首要措施是减小C12，方法是增大导线距离或改变导线间介电参数。对磁感应电路，，要减小U2，可以减小M12或减小I1变化率，基本措施是减小M12，对典型的两回路，，L1、L2为两回路长度，m0为真空磁导率，r为两回路导线段距离。因此增大r和减小回路面积都能减小M12。  

辐射干扰

辐射干扰由天线发射，由于通电的导线和电缆可视为等效天线，因此汽车电子设备的线束辐射干扰非常严重。根据Maxwell方程，典型单极天线的辐射电磁场为




为球坐标，I为天线电流，l为天线长度，r为天线至场点的距离，w为角频率，e0为空气介电常数，l为电磁波长。要减小H和E，可以减小I、l，或增大r。

综上所述，车外电磁干扰随作用距离增大而减小，只有当其本身能量非常大，才能对相距较远的汽车电子设备产生影响。多年研究结果表明，大能量的电磁效应对人体健康存在危害，目前已经制定各种相应的电磁标准来限制这类干扰，使得汽车电子设备受其的影响减小。

车体静电干扰和车内电磁干扰，因为干扰作用距离近，干扰时间长，干扰强度相对较大。由于汽车电子设备形成以蓄电池和交流发电机为核心电源以及车体为公共地的电气网络，各部分线束都会通过电源和地线彼此传导干扰，相邻导线间又有感应干扰，而不相邻导线间也因天线效应而辐射干扰，这就使得车内干扰综合了三种途径，干扰组成较多，覆盖的干扰频率较广，是汽车电子设备受到的主要电磁干扰。解决这两种电磁干扰问题，能同时提高汽车电子设备对车外电磁干扰的抗干扰能力，从而降低设备工作失常或是损坏的可能性。

提高电子设备电磁兼容性能的措施

汽车电子设备的电磁兼容性能包括两方面，一是电磁发射，衡量系统产生的电磁干扰的发射水平；二是电磁敏感度，衡量系统在工作时为实现预期技术指标而需要的抵抗电磁干扰的能力。根据前面的分析，要综合提高汽车电子设备的电磁性能，可以从三方面考虑，一是减小设备发射电磁干扰的强度；二是抑制电磁干扰的传输；三是降低设备电磁敏感部件接收干扰的强度。

减小设备的电磁干扰强度

优化设备的电气结构：汽车电子设备中闪光器是继电器触点结构，可以在触点前加电弧抑制器；电机为感性负载，可通过内部滤波电路降低电流噪声；各种电控单元的印刷电路板，要优化布线，降低电磁发射水平。

选用合适的电子元器件：汽车上的各种控制单元，采用较低频的