1 概述
自臺汽油發(fā)動(dòng)機驅動(dòng)的汽車(chē)投進(jìn)市場(chǎng)運行之后，人們發(fā)現，汽油發(fā)動(dòng)機高壓點(diǎn)火系統產(chǎn)生的強電磁波，干擾其四周的無(wú)線(xiàn)電廣播和無(wú)線(xiàn)電通訊業(yè)務(wù)的正常運行，并且對電磁環(huán)境造成污染。因而人們將此污染列進(jìn)到汽車(chē)造成的三大污染源之一。自此，國際無(wú)線(xiàn)電組織開(kāi)始對這種高能量脈沖形式的騷擾源進(jìn)行研究并提出了丈量方法和限制要求。目前，這種電磁污染的控制要求已被列進(jìn)到世界各國的技術(shù)法規中。經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)規范，市場(chǎng)上運行的汽車(chē)基本實(shí)現了點(diǎn)火脈沖電磁噪聲的有效控制。
但是，隨著(zhù)汽車(chē)技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，汽車(chē)電子電器設備的大量應用，汽車(chē)電磁騷擾的特點(diǎn)及其產(chǎn)生的影響也有了巨大的變化。汽車(chē)產(chǎn)生電磁騷擾的源，不單純是點(diǎn)火系統，大量應用于車(chē)輛上的各種電子電器設備也同樣產(chǎn)生電磁騷擾。
車(chē)輛產(chǎn)生的電磁騷擾不但對車(chē)輛外界的無(wú)線(xiàn)電設備造成影響，而且也會(huì )對車(chē)輛內部的各種電子部件造成不良影響。早期人們普遍關(guān)心的是車(chē)輛電磁騷擾對電磁環(huán)境的重大影響，隨著(zhù)有效的治理，這種影響已經(jīng)得到了控制。近些年，汽車(chē)出現了很多由于車(chē)輛內部電磁騷擾對車(chē)輛的正常運行及安全性和可靠性等產(chǎn)生重大影響的現象，引起了人們特別關(guān)注。目前，人們開(kāi)始研究車(chē)輛內部電磁騷擾的產(chǎn)生和影響及其控制技術(shù)。
2 汽車(chē)內電磁騷擾現象
汽車(chē)產(chǎn)生電磁騷擾的源有：高壓點(diǎn)火系統；各種感性負載（如，電機類(lèi)電器部件）；各種開(kāi)關(guān)類(lèi)部件（如，閃光繼電器）；各種電子控制單元ECU；甚至各種燈具，無(wú)線(xiàn)電設備等。這些部件產(chǎn)生的騷擾會(huì )在汽車(chē)內部造成相互影響。下面列舉一些實(shí)際發(fā)生的現象。
現象1，某種中次轎車(chē)，由國外某汽車(chē)企業(yè)團體公司設計，在中國境內生產(chǎn)，具有高性能ABS系統。樣車(chē)在一次實(shí)況測試中碰到了雨天，啟動(dòng)雨刮器，在某一車(chē)速運行時(shí)，ABS 忽然失往了作用。
現象2，國內生產(chǎn)的某一型號微型汽車(chē)，其發(fā)電機調節器經(jīng)常出現易被擊穿損壞現象。經(jīng)查，當雨刮器工作時(shí)，這種損壞現象就輕易發(fā)生。
分析上述兩個(gè)實(shí)例，造成這種現象的主要原因是雨刮器。雨刮器驅動(dòng)電機作為感性負載，在切斷電源時(shí)會(huì )產(chǎn)生反向電流并通過(guò)電源線(xiàn)傳輸到供電系統中，從而在電源系統中產(chǎn)生干擾脈沖，一些電子部件在這種干擾脈沖條件下，不能正常工作，甚至導致?lián)p壞。
現象3，一種國內開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的安全氣囊，在汽車(chē)整車(chē)裝配線(xiàn)上忽然引爆。經(jīng)對安全氣囊的電子引爆控制器進(jìn)行試驗檢查，發(fā)現其不能承受較強的環(huán)境輻射電磁場(chǎng)，當有靜電放電發(fā)生時(shí)，會(huì )有誤動(dòng)作。
3 汽車(chē)內電磁騷擾的特點(diǎn)
車(chē)輛內部的電磁騷擾特點(diǎn)不同于車(chē)輛對外部的騷擾。車(chē)內電磁騷擾可以通過(guò)各種連接線(xiàn)纜傳播，也會(huì )以耦合方式、空間輻射發(fā)射的方式進(jìn)行傳播。典型的形式有：沿電源線(xiàn)傳導騷擾；人體靜電放電對電子部件的騷擾；騷擾能量通過(guò)空間輻射等。下面就一些典型騷擾源的特點(diǎn)進(jìn)行分析。
（1）發(fā)動(dòng)機點(diǎn)火系統產(chǎn)生沿電源線(xiàn)傳導的騷擾
R0—線(xiàn)路阻抗 K—開(kāi)關(guān) B—點(diǎn)火線(xiàn)圈
圖1 點(diǎn)火系統電原理框圖
發(fā)動(dòng)機點(diǎn)火系統的電路框圖如圖1。傳感器獲取點(diǎn)火信號Va，由驅動(dòng)電路在點(diǎn)火線(xiàn)圈低級產(chǎn)生一通斷的脈沖電流Ib，線(xiàn)圈次級產(chǎn)生高壓脈沖使火花塞放電，點(diǎn)燃發(fā)動(dòng)機燃油混合氣作功。當線(xiàn)圈低級回路通斷變化過(guò)程時(shí)，低級繞組會(huì )產(chǎn)生瞬變電壓，次級繞組產(chǎn)生高電壓使火花塞放電，殘余能量形成高頻電磁波輻射到空間中。低級回路中的瞬變電壓則沿電源線(xiàn)傳到電源系統中，干擾電源系統，產(chǎn)生一波動(dòng)電壓ΔV。
如圖2，一般情況下，實(shí)驗丈量得到ΔV 為2～4V。
圖2 點(diǎn)火系統各部位信號時(shí)序圖
汽車(chē)中應用的各種電子控制單元，要求有一個(gè)穩定的電源電壓供電，才能正常工作。當供電系統中出現電壓波動(dòng)（如，ΔV），會(huì )對電子模塊的正常工作產(chǎn)生影響。
（2）感性負載產(chǎn)生沿電源線(xiàn)傳導的騷擾
汽車(chē)內使用的各種類(lèi)型的電機都屬于感性負載。如：雨刮器驅動(dòng)電機，汽車(chē)啟動(dòng)電機，熱風(fēng)電機等。這類(lèi)負載特性電路如圖3。當感性負載的供電被忽然切斷時(shí)，會(huì )產(chǎn)生反向瞬變電壓Vc，如圖4。線(xiàn)圈初始儲能越大，關(guān)斷速度越快，瞬變過(guò)電壓就越高。實(shí)測結果，一般Va 為－100～－300V，ts 為0.2～0.5s。
R0—線(xiàn)路阻抗 K—開(kāi)關(guān) L—感性負載 RL—感性負載內阻
圖3 感性負載特性電路圖
圖4 感性負載瞬變電壓
這種類(lèi)型的騷擾固然不具有連續性，但是它的瞬變電壓的幅值相當大，偶然的出現會(huì )對電子模塊造成嚴重影響，甚至損壞。前文中先容的發(fā)電機調節器擊穿損壞就是因這種反向瞬變電壓造成的嚴重后果。
（3）靜電放電對車(chē)內電子部件的騷擾
人體會(huì )產(chǎn)生靜電，尤其在我國的北方地區，冬天天氣干燥，人體輕易產(chǎn)生靜電。人體靜電碰到一些導體就會(huì )開(kāi)釋出來(lái)。有直接放電，人們感覺(jué)不到。當靜電儲存到一定程度后，會(huì )通過(guò)空氣放電，甚至會(huì )有火花產(chǎn)生，人們就會(huì )有強烈的放電感覺(jué)。人們在使用汽車(chē)時(shí)，這種靜電放電現象是不可避免地會(huì )產(chǎn)生。
靜電的放電過(guò)程，既可能是正放電過(guò)程，也可能是負放電過(guò)程，其放電特性如圖5。放電電壓U 達15～25kV；放電時(shí)間ts，接觸放電：0.7～1ns，空氣放電：0.7～5ns；放電電流很小，nA 級。
圖5 靜電放電特性
這種類(lèi)型的騷擾特點(diǎn)是：高電壓；短時(shí)間；微小電流。其騷擾影響程度是巨大的，會(huì )使一些電子控制單元產(chǎn)生誤動(dòng)作，嚴重的會(huì )損壞電子單元。如前文描述的安全氣囊的電子引爆控制器的誤動(dòng)作。
（4）部件或線(xiàn)纜間的相互耦合騷擾
汽車(chē)中的各種線(xiàn)纜經(jīng)常將他們捆綁成一束沿汽車(chē)內側布置，電源線(xiàn)中的瞬變騷擾會(huì )耦合到信號線(xiàn)或控制線(xiàn)中，形成差摸信號，會(huì )對車(chē)內ECU 等電子模塊產(chǎn)生影響。這一點(diǎn)常被人們所忽視。
（5）輻射騷擾
騷擾能量的電磁波輻射形式，人們比較熟悉。人們關(guān)注的頻率范圍是150kHz～1000MHz。其它頻段的騷擾也是存在的，人們正在進(jìn)行研究。
4 電磁騷擾的抑制
電磁騷擾的抑制措施的選用，首先考慮騷擾源，要根據不同的騷擾源的特點(diǎn)采取不同的抑制方式。如：點(diǎn)火系統的騷擾；電源供電系統的騷擾；電感性負載或開(kāi)關(guān)性負載引起的騷擾等。其次，考慮騷擾的傳播途徑，這對采取有效地抑制措施非常重要。騷擾途徑可以是：通過(guò)供電系統的電纜；通過(guò)天線(xiàn)或各種導線(xiàn)；通過(guò)耦合；通過(guò)空間直接輻射電磁波等方式。
此外，騷擾抑制應充分考慮抑制本錢(qián)。一般的處理方式，限制騷擾源產(chǎn)生的騷擾噪聲達到規定的公道范圍內；同時(shí)被騷擾體應具有一定的抵抗騷擾的能力，以達到相互共存、互不影響的狀態(tài)。無(wú)窮制地加大騷擾抑制會(huì )成倍地增加抑制本錢(qián)，這在實(shí)際應用中是非常不可取的做法。
汽車(chē)電子電器部件的騷擾抑制方式，一般規定若干等級限值，不同部件根據其特點(diǎn)和使用方式的不同，選擇一種公道的等級限值，以降低抑制本錢(qián)。
對來(lái)自車(chē)內供電系統的騷擾，一種簡(jiǎn)單而有效的方法是利用蓄電池作為一個(gè)低阻抗、大容量的瞬變電壓抑制器，吸收各種瞬變電壓產(chǎn)生的騷擾能量。好的方式是保證蓄電池電纜接線(xiàn)良好。若負搭鐵，應保證搭鐵電阻值。見(jiàn)圖1 和圖3，應盡可能保證線(xiàn)路阻抗R0 達值，甚至為零。
對于線(xiàn)纜間耦合引起的騷擾，一種節省本錢(qián)的方法是在車(chē)內布線(xiàn)時(shí)充分考慮公道而有效地布置線(xiàn)纜。好的方式為將ECU 控制線(xiàn)或信號線(xiàn)與電源線(xiàn)分開(kāi)布置，以減小因耦合而引起的騷擾信號侵進(jìn)。此外，采用屏蔽電纜的方式，也是避免外界電磁騷擾侵進(jìn)控制線(xiàn)和信號線(xiàn)的好方法。
對于電感性負載引起的騷擾，抑制方式可以采用并聯(lián)一個(gè)適當數值的電容器，以消除反向過(guò)電壓?？傮w講，騷擾抑制措施的方式有很多種，但回納整理為：屏蔽、濾波、接地、阻尼。
5 結束語(yǔ)
總之，汽車(chē)內電磁騷擾及其產(chǎn)生的影響是重大的，關(guān)系到汽車(chē)安全可靠性。人們應該意識到現代電子化汽車(chē)中出現的很多新題目，在相當程度上與電磁騷擾的影響有關(guān)。
