汽車電子電磁干擾(EMI)及其影響

當(dāng)以點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車在公路上運(yùn)行之時(shí)，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓點(diǎn)火系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)電磁波，干擾其周圍的無線電廣播和無線電通訊業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行，并且對(duì)電磁環(huán)境造成污染。自此人們將電磁污染列人到汽車造成的三大污染源之一（排放、噪聲、電磁）。國(guó)際無線電組織開始對(duì)這種高能量脈沖形式的干擾源進(jìn)行研究并提出了測(cè)量方法和限制要求。目前，這種電磁污染的控制要求已被列入到世界各國(guó)的技術(shù)法規(guī)中。經(jīng)過多年的技術(shù)規(guī)范，市場(chǎng)上運(yùn)行的汽車基本實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)火脈沖電磁噪聲的有效控制。

但隨著汽車技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，汽車電子電器設(shè)備的大量應(yīng)用，汽車電磁干擾的特點(diǎn)及其產(chǎn)生的影響也有了巨大的變化。汽車產(chǎn)生電磁干擾的源，不單純是點(diǎn)火系統(tǒng)，大量應(yīng)用于車輛上的各種電子電器設(shè)備也同樣產(chǎn)生電磁干擾。

車輛產(chǎn)生的電磁干擾不但對(duì)車輛外界的無線電設(shè)備造成影響，而且也會(huì)對(duì)車輛內(nèi)部的各種電子部件造成不良影響。早期人們普遍關(guān)心的是車輛電磁干擾對(duì)電磁環(huán)境的重大影響，隨著有效的治理，這種影響已經(jīng)得到了控制。近些年，汽車出現(xiàn)了許多由于車輛內(nèi)部電磁干擾對(duì)車輛的正常運(yùn)行及安全性和可靠性等產(chǎn)生重大影響的現(xiàn)象，引起了人們的特別關(guān)注。目前，人們開始研究車輛內(nèi)部電磁干擾的產(chǎn)生和影響及其控制技術(shù)。

一、汽車內(nèi)電磁干擾現(xiàn)象

汽車產(chǎn)生電磁干擾的源有：高壓點(diǎn)火系統(tǒng)；各種感性負(fù)載（如電機(jī)類電器部件）；各種開關(guān)類部件（如閃光繼電器）；各種電子控制單元ECU；甚至各種燈具，無線電設(shè)備等。這些部件產(chǎn)生的干擾會(huì)在汽車內(nèi)部造成相互影響。下面列舉一些實(shí)際發(fā)生的現(xiàn)象。

現(xiàn)象1：某種中高檔次轎車，具有高性能ABS系統(tǒng)。樣車在一次實(shí)況測(cè)試中遇到了雨天，啟動(dòng)雨刮器，在某一車速運(yùn)行時(shí)，ABS突然失去了作用。

現(xiàn)象2：國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的某一型號(hào)微型汽車，其發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器經(jīng)常出現(xiàn)易被擊穿損壞現(xiàn)象。經(jīng)查，當(dāng)雨刮器工作時(shí)，這種損壞現(xiàn)象就容易發(fā)生。

分析上述兩個(gè)實(shí)例，造成這種現(xiàn)象的主要原因是雨刮器。雨刮器驅(qū)動(dòng)電機(jī)作為感性負(fù)載，在切斷電源時(shí)會(huì)產(chǎn)生反向電流并通過電源線傳輸?shù)焦╇娤到y(tǒng)中，從而在電源系統(tǒng)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(dǎo)致?lián)p壞。

現(xiàn)象3：一種國(guó)內(nèi)開發(fā)生產(chǎn)的安全氣囊，在汽車整車裝配線上突然引爆。經(jīng)對(duì)該安全氣囊的電子引爆控制器進(jìn)行試驗(yàn)檢查，發(fā)現(xiàn)其不能承受較強(qiáng)的環(huán)境輻射電磁場(chǎng)，當(dāng)有靜電放電發(fā)生時(shí)，會(huì)有誤動(dòng)作。

二、汽車內(nèi)電磁干擾的特點(diǎn)

車輛內(nèi)部的電磁干擾擾特點(diǎn)不同于車輛對(duì)外部的干擾。車內(nèi)電磁干擾可以通過各種連接線纜傳播，也會(huì)以耦合方式、空間輔 射發(fā)射的方式進(jìn)行傳播。典型的形式有：沿電源線傳導(dǎo)干擾；人體靜電放電對(duì)電子部件的干擾；干擾能量通過空間輻射等。下面就一些典型干擾源的特點(diǎn)進(jìn)行分析。

三、發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)產(chǎn)生沿電源線傳導(dǎo)的干擾

發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)的電路框圖如圖1。傳感器獲取點(diǎn)火信號(hào)Va，由驅(qū)動(dòng)電路在點(diǎn)火線圈初級(jí)產(chǎn)生一通斷的脈沖電流Ib，線圈次級(jí)產(chǎn)生高壓脈沖使火花塞放電，點(diǎn)燃發(fā)動(dòng)機(jī)燃油混合氣作功。當(dāng)線圈初級(jí)回路通斷變化過程時(shí)，初級(jí)繞組會(huì)產(chǎn)生瞬變電壓，次級(jí)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。初級(jí)回路中的瞬變電壓則沿電源線傳到電源系統(tǒng)中，干擾電源系統(tǒng)，產(chǎn)生一波動(dòng)電壓△V。如圖2。一般情況不一，實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到△V為2～4V。



汽車中應(yīng)用的各種電子控制單元，要求有一個(gè)穩(wěn)定的電源電壓供電，才能正常工作。當(dāng)供電系統(tǒng)中出現(xiàn)電壓波動(dòng)（如△V），會(huì)對(duì)電子模塊的正常工作產(chǎn)生影響。