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汽车电子设备的电磁兼容性设计

跟着汽车电控技巧的赓续成长,汽车电子设备数量大年夜大年夜增添,事情频率徐徐前进,功率徐徐增大年夜,使得汽车事情情况中充斥着电磁波,导致电磁滋扰问题日益凸起,轻则影响电子设备的正常事情,重则毁坏响应的电器元件。是以,汽车电子设备的电磁兼容机能越来越受注重,今朝迫切要求能广泛利用针对汽车子设备的电磁改进技巧。

电磁滋扰的滥觞

汽车电子设备事情在行驶情况赓续变更的汽车上,情况中电磁能量构成的繁杂性和多变性,意味着系统所受到的电磁滋扰滥觞对照广泛。按照电磁滋扰的滥觞分类,可分为车外电磁滋扰、车体静电滋扰和车内电磁滋扰。

车外电磁滋扰

车外电磁滋扰是汽车行驶中经历各类外部电磁情况时所受的滋扰。这类滋扰存在于特定的空间或是特定的光阴。如高压输电线、高压变电站和大年夜功率无线电发射站的电磁滋扰,以及雷电、太阳黑子辐射电磁滋扰,等等。情况中其它临近的电子设备事情时也会孕育发生滋扰,例如行驶中相距较近的汽车。

车体静电滋扰

车体静电滋扰与汽车和外部情况都有关。因为汽车行驶时车体与空气高速摩擦,在车体上形成不平均散播的静电。静电放电会在车体上形成滋扰电流,同时孕育发生高频辐射,对汽车电子设备形成电磁滋扰。

车内电磁滋扰

车内电磁滋扰是汽车电子设备事情时内部的互相滋扰,包括电子元器件孕育发生的电子噪声,电机运行中换向电刷孕育发生的电磁滋扰以及各类开关事情时的放电滋扰,最严重的是汽车焚烧系统孕育发生的高频辐射,其滋扰能量最大年夜。

电磁滋扰的道路及道理

电磁滋扰按滋扰道路分类,主要分为传导滋扰、感应滋扰和辐射滋扰,对应的滋扰道理如下。

传导滋扰

传导滋扰主要经由过程电路的共用导体传播,范例的布局是共电源线和共地线,图1是范例传导滋扰电路示意图。R为电源线上电阻,Z为地线上电阻,U为歧路电压,I为歧路电流。

因为各设备事情电压为

是以随意率性一个设备电流变更都邑导致其它设备电压变更,孕育发生滋扰。要低落设备间的互相影响,必要减小R、Z和I值。

感应滋扰

感应滋扰分为电感应滋扰和磁感应滋扰两种,其基础电路图如图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上的滋扰电压,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,或增大年夜C2g;重要步伐是减小C12,措施是增大年夜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变更率,基础步伐是减小M12,对范例的两回路,,L1、L2为两回路长度,m0为真空磁导率,r为两回路导线段间隔。是以增大年夜r和减小回路面积都能减小M12。

辐射滋扰

辐射滋扰由天线发射,因为通电的导线和电缆可视为等效天线,是以汽车电子设备的线束辐射滋扰异常严重。根据Maxwell方程,范例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为天线至场点的间隔,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,或增大年夜r。

综上所述,车外电磁滋扰随感化间隔增大年夜而减小,只有当其本身能量异常大年夜,才能对相距较远的汽车电子设备孕育发生影响。多年钻研结果注解,大年夜能量的电磁效应对人体康健存在迫害,今朝已经拟订各类响应的电磁标准来限定这类滋扰,使得汽车电子设备受其的影响减小。

车体静电滋扰和车内电磁滋扰,由于滋扰感化间隔近,滋扰光阴长,滋扰强度相对较大年夜。因为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收集,各部分线束都邑经由过程电源和地线彼此传导滋扰,相邻导线间又有感应滋扰,而不相邻导线间也因天线效应而辐射滋扰,这就使得车内滋扰综合了三种道路,滋扰组成较多,覆盖的滋扰频率较广,是汽车电子设备受到的主要电磁滋扰。办理这两种电磁滋扰问题,能同时前进汽车电子设备对车外电磁滋扰的抗滋扰能力,从而低落设备事情失常或是毁坏的可能性。

前进电子设备电磁兼容机能的步伐

汽车电子设备的电磁兼容机能包括两方面,一是电磁发射,衡量系统孕育发生的电磁滋扰的发射水平;二是电磁敏感度,衡量系统在事情时为实现预期技巧指标而必要的抵抗电磁滋扰的能力。根据前面的阐发,要综合前进汽车电子设备的电磁机能,可以从三方面斟酌,一是减小设备发射电磁滋扰的强度;二是抑制电磁滋扰的传输;三是低落设备电磁敏感部件接管滋扰的强度。

减小设备的电磁滋扰强度

优化设备的电气布局:汽车电子设备中闪光器是继电器触点布局,可以在触点前加电弧抑制器;电机为感性负载,可经由过程内部滤波电路低落电流噪声;各类电控单元的印刷电路板,要优化布线,低落电磁发射水平。

选用相宜的电子元器件:汽车上的各类节制单元,采纳较低频的芯片有利于削减辐射滋扰。

低落设备的功率:在满意功能需求的环境下,低落设备的功率,可以减小滋扰电压和电流,从而减小滋扰强度。

抑制滋扰的传输

樊篱滋扰源设备和相关线束:汽车中主要的电控系统应用的电控单元,应该采纳樊篱壳体封装。

增添线束滤波:对较长的线束,为减小传导和辐射滋扰,应在线束上增添滤波,对照方便的是套接相宜的铁氧体磁环。

合理筹划线束:线束部署上使小功率敏感电路紧靠旌旗灯号源,大年夜功率滋扰电路紧靠负载,尽可能分开小功率电路和大年夜功率电路,减小线束间的感应滋扰和辐射滋扰。

改进设备的接地:优越的接地部署和改进的地线搭接可以低落高频阻抗。汽车电子设备接地主如果就近接到车体以及线束樊篱层接地。

低落设备接管滋扰的强度

减小设备接管滋扰的面积:线束应设计成最小长度、最小阻抗和最小环路面积,最好采纳双绞线等回路面积小的供电要领。增大年夜设备到滋扰源的间隔:在滋扰设备部署不变的环境下,改造敏感部件的安装位置,增大年夜到滋扰源的间隔。

电磁兼容性改进步伐的试验钻研

今朝,电磁兼容仿真谋略平日用来对车体布局的电磁机能进行初步预计。汽车电子设备的电磁机能主要以测试为依据,是以对改进步伐着重进行试验钻研。根据汽车整车及零部件的电磁兼容性律例GB18655-2002《用于保护汽车接管机的无线电骚扰特点的限值和丈量措施》,对海内一种商务车型的电子设备进行了电磁兼容性测试,采纳了综合改进步伐,试验结果可以对照各类步伐在实车运用中的效果。

雨刮电机的布局调剂和内部滤波

雨刮电机是设备中范例的感性负载滋扰源,功率较大年夜,采纳零部件测试要领对其丈量,先对电机的换向器布局做了调剂,并在电机内部对电路做了滤波处置惩罚。图4、图5是改进前后的结果,射频段滋扰也有显着改进。

闪光器的电路滤波

闪光器是汽车设备中范例的触点型器件,事情时通断频繁,在线束上孕育发生较大年夜传导滋扰,并由此孕育发生较大年夜辐射滋扰。经由过程在闪光器相近加接0.1mF的电容,并在线束上套铁氧体磁环,构成低通滤波器,抑制其传导滋扰,同时减小辐射滋扰。丈量采纳整车测试的要领,图6、图7是改进前后的测试结果,在10MHz以上低落了滋扰水平。

结语

汽车电子设备的电磁兼容机能在海内日益受到注重,它对前进海内汽车产品的竞争力也相称紧张。经由过程对电子设备滋扰源的阐发,注解车内电磁滋扰是设备所受的主要滋扰,为削减系统的电磁滋扰,必要采纳文中的改进步伐来前进汽车电子设备的电磁兼容机能,测试注解改进效果都对照显着。对大年夜多半电气设备,增强电路滤波是对照通用的改进步伐。

滥觞;中电网

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