汽車(chē)電子電磁干擾(EMI)及其影響2
四、感性負載產(chǎn)生沿電源線(xiàn)傳導的干擾
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;暖風(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突然切斷時(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-100V~300V;is為0.2s~0.5s。
這種類(lèi)型的干擾雖然不具有連續性,但是它的瞬變電壓的幅值相當大,偶爾的出現會(huì )對電子模塊造成嚴重影響,甚至損壞。前文中介紹的發(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。
五、靜電放電對車(chē)內電子部件的干擾
人體會(huì )產(chǎn)生靜電,尤其在我國的北方地區,冬天氣候干燥,人體容易產(chǎn)生靜電。人體靜電遇到一些導體就會(huì )釋放出來(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,其一放電特性如圖5。放電電壓U*高達1.5kV~2.5kV;放電時(shí)間is,接觸放電:0.7ns~1ns,空氣放電:0.7ns~5ns;放電電流很小,nA級。
這種類(lèi)型的干擾特點(diǎn)是:高電壓;短時(shí)間;微小電流。其干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**氣囊的電子引爆控制器的誤動(dòng)作。
六、部件或線(xiàn)纜間的相互耦合干擾
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)中的瞬變干擾會(huì )耦合到信號線(xiàn)或控制線(xiàn)中,形成差模信號,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。
七、輻射干擾
干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。其他頻段的千擾也是存在的,人們正在進(jìn)行研究。
八、電磁干擾的抑制
電磁干擾的抑制措施的選用,首先考慮干擾源,要根據不同的干擾源的特點(diǎn)采取不同的抑制方式。如:點(diǎn)火系統的干擾;電源供電系統的干擾;電感性負載或開(kāi)關(guān)性負載引起的干擾等。其次,考慮干擾的傳播途徑,這對采取有效地抑制措施非常重要。干擾的途徑可以是: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。此外干擾抑制應充畔慮抑制成本。一般的處理方式,限制干擾源產(chǎn)生的干擾噪聲達到規定的合理范圍內;同時(shí)**擾體應具有一定的抵抗干擾的能力,以達到相互共存、互不影響的狀態(tài)。無(wú)限制地加大干擾抑制會(huì )成倍地增加抑制成本,這在實(shí)際應用中是非常不可取的做法。
汽車(chē)電子電器部件的干擾抑制方式,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,選擇一種合理的等級限值,以降低抑制成本。
對來(lái)自車(chē)內供電系統的干擾,一種簡(jiǎn)單而有效的方法是利用蓄電池作為一個(gè)極低阻抗、大容量的瞬變電壓抑制器,吸收各種瞬變電壓產(chǎn)生的干擾能量。*好的方式是保證蓄電池電纜接線(xiàn)良好。若負極搭鐵,應保證搭鐵電阻值*小。見(jiàn)圖1和圖3,應盡可能保證線(xiàn)路阻抗RO達*小值,甚至為零。
對于線(xiàn)纜間耦合引起的干擾、,一種節省成本的方法是在車(chē)內布線(xiàn)時(shí)充分考慮合理而有效地布置線(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.的干擾信號侵入。此外,采用屏蔽電纜的方式,也是避免外界電磁干擾侵入控制線(xiàn)和信號線(xiàn)的好方法。
對于電感性負載引起的干擾,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,干擾抑制措施的方式有很多種,但歸納整理為:屏蔽、濾波、接地、阻尼。
九、結語(yǔ)
總之,汽車(chē)內電磁干擾及其產(chǎn)生的影響是重大的,關(guān)系到汽車(chē)**可靠性。人們應該意識到現代電子化汽車(chē)中出現的許多新問(wèn)題,在相當程度上與電磁干擾的影響有關(guān)。實(shí)際中,采取適當的干擾抑制措施,同時(shí)提高汽車(chē)電子電器部件的電磁抗擾特性,可以有效地提高汽車(chē)運行可靠性。