汽車電磁波干擾故障處理與預(yù)防措施探討

摘 要：目前，汽車已經(jīng)成為了人們生活當(dāng)中必備的日常出行工具。汽車在使用過(guò)程當(dāng)中經(jīng)常會(huì)受到電磁波的干擾而產(chǎn)生一系列的故障問(wèn)題，對(duì)整個(gè)汽車的運(yùn)行工作安全產(chǎn)生了不良影響。本文主要圍繞汽車電磁波干擾故障處理以及預(yù)防措施進(jìn)行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：汽車電磁波;干擾故障;預(yù)防措施

一、汽車電磁波常見(jiàn)干擾來(lái)源分析

（一）汽車發(fā)電機(jī)裝置產(chǎn)生的電磁波

汽車的發(fā)電機(jī)裝置可細(xì)分為兩種類型，一種為整流子發(fā)電機(jī)裝置，一種為硅整流發(fā)電機(jī)裝置。整流子發(fā)電機(jī)裝置中的碳刷在過(guò)渡過(guò)程中，系統(tǒng)中的接觸電阻會(huì)發(fā)生急劇變化，此時(shí)電流也會(huì)發(fā)生突變，導(dǎo)致火花出現(xiàn)，這種過(guò)程是循環(huán)往復(fù)的，在整個(gè)周期內(nèi)會(huì)大范圍產(chǎn)生電磁干擾。硅整流發(fā)電機(jī)裝置在旋轉(zhuǎn)運(yùn)行期間，電刷與滑環(huán)裝置的接觸狀態(tài)隨時(shí)變化，因此會(huì)產(chǎn)生電火花，此時(shí)電磁波會(huì)隨之出現(xiàn)，并從電動(dòng)機(jī)的引出線進(jìn)行傳導(dǎo)。汽車中的蓄電池與電動(dòng)機(jī)裝置聯(lián)合運(yùn)行時(shí)，蓄電池的內(nèi)阻值處于較低狀態(tài)，具備吸收過(guò)電壓脈沖能量的能力。在蓄電池完好無(wú)損的情況下，會(huì)實(shí)施負(fù)荷轉(zhuǎn)換，此時(shí)脈沖電壓最大不會(huì)超過(guò)30V，但是當(dāng)蓄電池運(yùn)行斷開之后，最大負(fù)荷被卸下，此時(shí)系統(tǒng)瞬變過(guò)電壓會(huì)增大，最高能達(dá)到180V左右，在這種情況下，會(huì)釋放出大量能量，此時(shí)汽車電子系統(tǒng)中的其他產(chǎn)品會(huì)受到強(qiáng)烈的電能沖擊，如果點(diǎn)火開關(guān)關(guān)閉，此時(shí)點(diǎn)火系統(tǒng)停止運(yùn)行，發(fā)動(dòng)機(jī)裝置熄火，蓄電池裝置會(huì)與激磁繞組斷開鏈接，但是此時(shí)蓄電池與其他負(fù)載還存在電聯(lián)，會(huì)在激磁繞組上出現(xiàn)自感電動(dòng)勢(shì)，此時(shí)電動(dòng)勢(shì)的脈沖方向?yàn)樨?fù)向。如果點(diǎn)火開關(guān)與初級(jí)點(diǎn)火電路同時(shí)切斷，過(guò)電壓會(huì)瞬間升高，此時(shí)磁場(chǎng)衰減，發(fā)生瞬變的過(guò)電壓會(huì)對(duì)汽車中的儀表類電子產(chǎn)品造成嚴(yán)重不良影響。

（二）汽車起動(dòng)機(jī)裝置產(chǎn)生的電磁波

當(dāng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)裝置啟動(dòng)時(shí)，起動(dòng)機(jī)裝置以及繼電器裝置的觸電會(huì)瞬間連接，與此同時(shí)整流子發(fā)電機(jī)裝置中的電刷會(huì)轉(zhuǎn)換方向，此時(shí)蓄電池裝置中的電壓值會(huì)出現(xiàn)較大波動(dòng)，這種波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致繼電器裝置的觸電位置、起動(dòng)機(jī)裝置的開關(guān)位置以及電刷與整流子裝置之間同時(shí)產(chǎn)生電火花。這種電火花本質(zhì)上屬于一種非連續(xù)性脈沖放電電流，因此必然會(huì)引起電磁波輻射，與此同時(shí)還會(huì)加劇汽車電子系統(tǒng)的電流和電壓的波動(dòng)，此時(shí)系統(tǒng)內(nèi)部電磁感應(yīng)產(chǎn)生的影響更加強(qiáng)烈，瞬間過(guò)電壓會(huì)增大。

（三）汽車點(diǎn)火系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁波

在汽車電子系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)中電磁干擾噪聲最大的部分就是高壓點(diǎn)火導(dǎo)線、點(diǎn)火線圈的分電器裝置以及火花塞裝置。汽車發(fā)電機(jī)裝置運(yùn)行期間，火花塞裝置會(huì)釋放電火花，產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊電流，此時(shí)其他附屬電路會(huì)產(chǎn)生震蕩，震蕩過(guò)程中，電磁波形成的輻射噪聲會(huì)在電路中傳導(dǎo)，噪聲流經(jīng)電源線之后，通過(guò)電源也會(huì)增強(qiáng)噪聲的輻射影響力。這種輻射電磁波具有超高頻率。對(duì)于汽車內(nèi)部的電視廣播系統(tǒng)會(huì)造成嚴(yán)重干擾。汽車點(diǎn)火系統(tǒng)中的初級(jí)電路放電類型可以細(xì)分成兩種，一種為電感放電模式，一種為電容放電模式。電感放電模式是指汽車次級(jí)線圈中，電能逐漸降低，放電過(guò)程處于衰減狀態(tài)，此時(shí)放電的電壓會(huì)隨之降低，放電過(guò)程持續(xù)的時(shí)間長(zhǎng)，電流值降低。電容放電模式是指，汽車點(diǎn)火線圈裝置的高壓點(diǎn)火線以及級(jí)間電容中的電能從火花塞裝置中釋放，放電周期較短，釋放的電流值較大?；鸹ㄈb置開啟電容放電模式之后，電極之間的放電電流會(huì)瞬間增大，此時(shí)汽車點(diǎn)火系統(tǒng)中的各個(gè)零部件會(huì)傳遞電磁波的輻射，傳遞形式為電鍍?cè)肼暋?/p>

（四）其他因素產(chǎn)生的電磁波

汽車的電子系統(tǒng)中，存在很多接觸開關(guān)裝置和電感元件，系統(tǒng)運(yùn)行期間，如果繼電器裝置的觸電、開關(guān)裝置觸電或者電刷存在接觸不良的情況，很容易出現(xiàn)瞬間過(guò)電壓。在這種情況下，過(guò)電壓的脈沖最大設(shè)置與系統(tǒng)的電感量、電流值等參數(shù)成正比，如果此時(shí)電流值增大，系統(tǒng)電源的電壓值會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，電路的連接位置或者電路接觸面處極易出現(xiàn)電火花，電火花與瞬間過(guò)電壓會(huì)相互影響循環(huán)往復(fù)，這樣一來(lái)，汽車系統(tǒng)中的電器設(shè)備會(huì)受到強(qiáng)烈沖擊，同時(shí)還會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成嚴(yán)重電磁干擾。此外，汽車運(yùn)行期間其輪胎與地面以及漆層都會(huì)產(chǎn)生摩擦和靜電，這也是造成電磁波干擾的原因之一。

二、汽車電磁波干擾故障原理分析

汽車的電子控制系統(tǒng)當(dāng)中，其傳感器裝置產(chǎn)生的弱點(diǎn)信號(hào)對(duì)于電磁干擾的抵御能力較差，一旦受到干擾，會(huì)形成錯(cuò)誤信號(hào)，因此往往在傳感器裝置中會(huì)加設(shè)屏蔽線裝置。如果屏蔽裝置運(yùn)行期間受損，系統(tǒng)就被干擾信號(hào)影響而出現(xiàn)失控的情況，此時(shí)診斷系統(tǒng)會(huì)發(fā)出自動(dòng)預(yù)警。另外，如果汽車系統(tǒng)中使用了不帶有防輻射裝置的火花塞裝置或者高壓線，那么在系統(tǒng)運(yùn)行期間，系統(tǒng)傳感器裝置將喪失抵御電磁輻射的能力，受到嚴(yán)重干擾，接收到錯(cuò)誤信號(hào)。例如，如果汽車凸輪軸的傳感器裝置遭受電磁波干擾，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由于遭受錯(cuò)誤信號(hào)，發(fā)動(dòng)機(jī)裝置的正常啟動(dòng)會(huì)受到影響，此外，如果汽車起動(dòng)機(jī)受到電磁干擾，轉(zhuǎn)速傳感器的正常功能會(huì)受到影響，這些都是阻礙發(fā)動(dòng)機(jī)裝置正常啟動(dòng)的原因。

三、汽車電磁波干擾故障處理措施

（一）設(shè)計(jì)階段抗干擾優(yōu)化處理

當(dāng)前，為了有效控制汽車電磁波干擾，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段對(duì)于電磁兼容參數(shù)已經(jīng)進(jìn)行了合理設(shè)置，這種設(shè)計(jì)方式具有一定的抗干擾效果。技術(shù)人員在汽車電器系統(tǒng)中加設(shè)電磁兼容指標(biāo)設(shè)計(jì)之后，需要將系統(tǒng)置于電磁波干擾較強(qiáng)的環(huán)境中進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試期間需要重點(diǎn)控制以下幾方面的內(nèi)容：第一，汽車在正式行駛期間，電磁測(cè)試必須要進(jìn)行程度限定，干擾程度不得超出預(yù)設(shè)值，這樣一來(lái)才能充分保證測(cè)試的安全等級(jí)。其次，完成抗干擾測(cè)試之后，技術(shù)人員在保證其抗電磁波干擾能力的前提之下還要注重提升其對(duì)于電磁波的靈敏度，在明確汽車系統(tǒng)內(nèi)部電磁波產(chǎn)生規(guī)律的基礎(chǔ)上，結(jié)合電磁兼容指標(biāo)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車設(shè)計(jì)階段的抗干擾優(yōu)化處理。

（二）設(shè)置阻尼系統(tǒng)以及濾波器裝置

想要有效規(guī)避電磁波干擾，技術(shù)人員可以選擇設(shè)置濾波器的方式，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的電磁波實(shí)施有效過(guò)濾。此外，通過(guò)安裝阻尼系統(tǒng)也能最大程度降低電磁波對(duì)于汽車電器產(chǎn)生的不良影響。如果汽車電子系統(tǒng)處于高壓運(yùn)行環(huán)境中，那么系統(tǒng)中的電器設(shè)備極易受到外界環(huán)境的干擾，此時(shí)技術(shù)人員應(yīng)該在系統(tǒng)內(nèi)部劃分屏蔽區(qū)域，區(qū)域應(yīng)設(shè)定在高壓線裝置的外表層周圍，這樣一來(lái)，會(huì)顯著消除外圍磁場(chǎng)對(duì)于電子系統(tǒng)造成的干擾。此外，技術(shù)人員可以通過(guò)阻尼系統(tǒng)的安裝或者加設(shè)濾波器裝置的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)于電子設(shè)備金屬外殼的磁場(chǎng)控制，最大程度降低外圍輻射。例如，技術(shù)人員可以將阻尼系統(tǒng)安裝在汽車的點(diǎn)火裝置中，這種方式可以有效規(guī)避汽車點(diǎn)火裝置點(diǎn)火時(shí)產(chǎn)生的電磁震蕩。與此同時(shí)，技術(shù)人員還需要注意控制阻尼系統(tǒng)的實(shí)際控制范圍，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的阻尼參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)置，如果參數(shù)設(shè)置過(guò)小，則難以起到抵御電磁干擾的作用，如果參數(shù)設(shè)置過(guò)大，則會(huì)削弱系統(tǒng)中的電級(jí)能量。阻尼系統(tǒng)與濾波器裝置之間可以相互輔助，因此在實(shí)施參數(shù)設(shè)置時(shí)技術(shù)人員需綜合考量。

四、汽車電磁波干擾故障預(yù)防措施

（一）優(yōu)化系統(tǒng)內(nèi)部濾波處理模式

濾波處理模式是當(dāng)前汽車電子系統(tǒng)抗干擾預(yù)防措施中的常用方法之一。這種方式的工作原理是借助系統(tǒng)內(nèi)部的發(fā)電機(jī)裝置以及電源線裝置傳遞干擾信號(hào)的能力，有效規(guī)避汽車系統(tǒng)中逆變器裝置中產(chǎn)生的不良信號(hào)。一般來(lái)說(shuō)，濾波器裝置大多被用于高頻率電磁波的衰減處理當(dāng)中，其具備電磁波分量功能，在系統(tǒng)逆變器裝置運(yùn)行期間，輸出端口的濾波器裝置主要負(fù)責(zé)信號(hào)的輸出，利用這種方式輸出的信號(hào)能夠有效抵御干擾。與此同時(shí)，汽車系統(tǒng)中的逆變器裝置的信號(hào)輸出端口也可設(shè)置相同性質(zhì)的濾波器裝置，最大程度優(yōu)化電網(wǎng)系統(tǒng)中的信號(hào)傳輸過(guò)程。此外，技術(shù)人員可在汽車電子設(shè)備系統(tǒng)中設(shè)置相應(yīng)的隔離保護(hù)，對(duì)于其中干擾源高發(fā)位置和系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)實(shí)施強(qiáng)制隔離優(yōu)化，例如在系統(tǒng)的電源裝置以及放電電路的中間位置，技術(shù)人員可以加設(shè)隔離變壓器裝置，這可以起到顯著預(yù)防作用。

（二）強(qiáng)化干擾源屏蔽力度

在汽車電磁波干擾故障的預(yù)防措施當(dāng)中，還有一種比較常見(jiàn)的預(yù)防方式，就是強(qiáng)化干擾源的屏蔽力度。在汽車內(nèi)部的信息系統(tǒng)當(dāng)中，其中一些電源轉(zhuǎn)換電路基本上都被設(shè)置在金屬當(dāng)中來(lái)進(jìn)行電磁波的屏蔽，輸出線路從鋼管當(dāng)中直接進(jìn)行排布，通過(guò)這種屏蔽干擾源的方式可以最大限度上降低電磁信號(hào)所產(chǎn)生的不良影響，同時(shí)在系統(tǒng)內(nèi)部的導(dǎo)線相互之間盡可能不要進(jìn)行耦合或者是相互交叉，尤其是針對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的一些重要的電源線和信號(hào)線，必須要進(jìn)行充分的隔離，同時(shí)還需要和周圍一些敏感的電子設(shè)備線路來(lái)進(jìn)行配合防護(hù)，有效保證整個(gè)線路接地的安全性，以此達(dá)到電磁波信號(hào)的有效屏蔽。

五、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，近年來(lái)車輛局域網(wǎng)正在迅速擴(kuò)展，面對(duì)新的形勢(shì)，汽車電磁干擾成為了亟待解決的問(wèn)題。然而截至目前，針對(duì)汽車電器的干擾防護(hù)技術(shù)仍缺乏完善性，有待長(zhǎng)期的提高和改進(jìn)。未來(lái)的實(shí)踐中，相關(guān)人員還需要不斷摸索經(jīng)驗(yàn)，在此基礎(chǔ)上服務(wù)于電磁干擾防護(hù)技術(shù)的全面進(jìn)步。

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作者簡(jiǎn)介：王惠（1988-），女，漢族，江蘇無(wú)錫人，本科，研究方向?yàn)槠嚲S修技術(shù)。