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摘要：電子電器設(shè)備作為汽車的重要組成部分，能夠直接影響汽車運行性能，但是在電子電器設(shè)備運行過程中，會受到一定的干擾影響，所以必須明確汽車傳導(dǎo)干擾特征，進(jìn)而對其傳導(dǎo)抗干擾性能進(jìn)行優(yōu)化，能夠全面提高汽車運行性能。因此，本文將對汽車電子電氣設(shè)備的傳導(dǎo)干擾試驗方法進(jìn)行深入地研究與分析，并提出一些合理的意見和措施，旨在進(jìn)一步促進(jìn)汽車電子電器設(shè)備運行質(zhì)量提高，促進(jìn)我國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：汽車；電子電器設(shè)備；傳導(dǎo)干擾；試驗方法；優(yōu)化措施

0引言

當(dāng)前在我國出臺的汽車相關(guān)規(guī)定文件中，對于汽車的電磁兼容性已經(jīng)進(jìn)入汽車公告和強制性產(chǎn)品認(rèn)證范圍內(nèi)，電磁兼容要求法規(guī)化和標(biāo)準(zhǔn)化，所以對于汽車電磁兼容性能的檢測工作相繼開展。汽車電磁兼容性測試和試驗工作具有重要意義，涉及到汽車的電子電器設(shè)備、系統(tǒng)電磁兼容建模、開發(fā)、檢驗以及干擾等多個階段。本文依據(jù)國家規(guī)定向的汽車電子電器設(shè)備傳導(dǎo)干擾試驗方法規(guī)定，以汽車暖風(fēng)電機作為主要研究對象，全面分析其試驗方法并得到相應(yīng)的結(jié)論。

1汽車電子電器設(shè)備電磁兼容性分析

1.1電子電器設(shè)備電磁兼容性

電磁兼容性是指設(shè)備或系統(tǒng)在電磁環(huán)境重負(fù)荷要求運行，不會對所應(yīng)用環(huán)節(jié)中的任何設(shè)備產(chǎn)生無法忍受的電磁干擾能力，電磁兼容性主要包括兩個方面的要求，即設(shè)備在正常運行期間對所處于環(huán)境中產(chǎn)生的電磁干擾不能超過一定限制，以及設(shè)備對所處環(huán)境中存在的電磁干擾具有一定程度的抵抗能力，也就是電磁敏感性。在電子設(shè)備應(yīng)用之初，對于電磁兼容性的研究不夠深入，且大部分電子電器設(shè)施制造企業(yè)沒有考慮到電磁兼容性的問題，但是隨著使用的現(xiàn)代數(shù)字設(shè)備電信號電壓逐漸變低，且時鐘頻率逐漸提升，電磁兼容性所存在的問題逐漸暴露，為此關(guān)于該領(lǐng)域的研究不斷深入[1]。電磁干擾主要由傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩種不同類型，傳導(dǎo)干擾主要是電子設(shè)備產(chǎn)生的干擾信號，以導(dǎo)電介質(zhì)或公共電源線的方式發(fā)生互相干擾的問題；輻射干擾是指電子電氣設(shè)備產(chǎn)生的干擾信號通過空間耦合將干擾信號傳遞到其他電網(wǎng)絡(luò)或電子設(shè)備中。為了防止電子電氣設(shè)備產(chǎn)生的電磁干擾影響其他設(shè)備工作，對于電子電氣設(shè)備在電磁兼容性方面的要求不斷提高，我國也相繼出臺了電子電氣設(shè)備的電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)。

1.2汽車電子電氣設(shè)備傳導(dǎo)干擾分析

汽車中含有大量的電子電氣設(shè)備，各電子電氣設(shè)備在運行過程中，如果電磁兼容性較差，會導(dǎo)致產(chǎn)生過大的電磁干擾，從而對其他電子電氣設(shè)備運行造成影響，是影響汽車行駛性能以及安全性的重要因素，所以我國對于汽車電子電氣設(shè)備的電磁兼容性具有明確要求，制造廠商必須對電子電氣設(shè)備的電磁兼容性進(jìn)行檢測，保證各電子電氣設(shè)備和系統(tǒng)能夠有效應(yīng)對不同等級的電磁干擾。在汽車內(nèi)部系統(tǒng)運行時，傳導(dǎo)干擾會通過各種設(shè)備連接的電源線傳遞，如果電子電氣設(shè)備的抗干擾能力較差，則會導(dǎo)致部分設(shè)備運行出現(xiàn)故障。在汽車電子電氣設(shè)備的傳導(dǎo)干擾測量方面，主要是對被檢測設(shè)備利用電源線向外部發(fā)生的干擾進(jìn)行測試，所以測試對象主要是EUT的輸入電源線、互連線以及控制線等，測量頻率根據(jù)被檢測設(shè)備進(jìn)行確定，主要的測試方法為電流測試方法和電壓測試方法，測試方法選擇需要依據(jù)被檢測設(shè)備的頻段。如果需要測量的被檢測設(shè)備饋入到電源線中產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾電壓，則可以采用電壓測試方法中的電源阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)方法，將其應(yīng)用在電網(wǎng)和被檢測設(shè)備之間，將電源與被檢測設(shè)備進(jìn)行隔離，從而能夠獲得僅為被檢測設(shè)備所發(fā)射的干擾電壓，不會獲得饋入來自網(wǎng)絡(luò)的干擾，同時在規(guī)定頻率范圍之內(nèi)，對傳導(dǎo)干擾信號提供規(guī)定的穩(wěn)定阻抗，以便于能夠獲得較為準(zhǔn)確的檢測結(jié)果，通過測量結(jié)果評價汽車電子電氣設(shè)備中的電磁兼容性情況，如果發(fā)現(xiàn)某電子設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾較大，或電子設(shè)備的抗干擾能力不足，則需要對其進(jìn)行調(diào)整，從而能夠有效提升汽車運行整體性能。

2ES傳導(dǎo)干擾試驗方法分析

2.1瞬態(tài)傳導(dǎo)發(fā)射試驗分析

瞬態(tài)傳導(dǎo)發(fā)射是指被檢測設(shè)備在接通、切斷的瞬間通過電源線所產(chǎn)生瞬態(tài)干擾信號，瞬態(tài)傳導(dǎo)發(fā)射是潛在的傳導(dǎo)干擾源，在試驗過程中需要保證不能受到其他電磁因素的影響。這種試驗方法所采用的示波器分辨率較高，主要是測量被檢測設(shè)備在斷開、閉合和其他工作模式下所產(chǎn)生的瞬間電壓，并對瞬間電壓的最大正負(fù)幅值、上升時間、下降時間以及脈沖等參數(shù)進(jìn)行記錄，要求最好記錄十個波形數(shù)值，記錄中含有最大正幅度波形和最小正幅度波形，之后按照相關(guān)規(guī)定對試驗結(jié)果進(jìn)行分析，從而能夠得到汽車電子電器設(shè)備的傳導(dǎo)干擾參數(shù)。

2.2連續(xù)傳導(dǎo)發(fā)射方法分析

連續(xù)傳導(dǎo)發(fā)射方法是指通過接收機測量被檢測設(shè)備在運行過程中，在電源線中形成的連續(xù)高頻干擾，為了確保汽車內(nèi)接收機不會受到干擾的影響，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中對應(yīng)頻率范圍需要控制在0.15-105MHz之內(nèi)，并在該范圍內(nèi)劃分為五個不同等級。連續(xù)傳導(dǎo)發(fā)射試驗方法可以分為電壓測量和電源探頭測量兩種不同模式，電壓測量主要用于電源線中的干擾，采用人工電源網(wǎng)絡(luò)將其與接收機連接；電源探頭測量則主要應(yīng)用與信號線和數(shù)據(jù)線中產(chǎn)生的干擾，將被測電源探頭與接收機相連。試驗設(shè)計需要按照被檢測設(shè)備在車內(nèi)的安裝位置進(jìn)行確定，一般分為遠(yuǎn)端接地和近端接地兩種不同測量模式。

2.3傳導(dǎo)抗干擾試驗方法分析

傳導(dǎo)抗干擾試驗主要是對ESA在不同信號干擾條件下是否能夠保持正常運行狀態(tài)的一種測試方法，干擾信號一般含有繼電器開關(guān)運行期間產(chǎn)生的快速脈沖群、交流和直流馬達(dá)運行產(chǎn)生的高能量冒充、電源和感性負(fù)載斷開運行時產(chǎn)生的瞬間脈沖、電源發(fā)生中斷導(dǎo)致的瞬間脈沖以及電源開關(guān)時間過程中出現(xiàn)的電源變化等。在該試驗方法應(yīng)用過程中，首先需要對脈沖極性、幅度以及寬度進(jìn)行校準(zhǔn)，在調(diào)試驗脈沖發(fā)生器調(diào)整完成后，根據(jù)實際情況對其施加脈沖，并根據(jù)測量結(jié)果對被檢測設(shè)備等性能參數(shù)進(jìn)行評價[2]。

3ESA傳導(dǎo)干擾試驗平臺分析

3.1瞬間傳導(dǎo)發(fā)射試驗平臺

為了提高試驗結(jié)果準(zhǔn)確性，必須構(gòu)建完善的瞬間傳導(dǎo)發(fā)射平臺，本文利用某企業(yè)開發(fā)的AES5500系統(tǒng)和高端示波器作為系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)，內(nèi)部系統(tǒng)包括示波器、電壓探頭、人工網(wǎng)絡(luò)、被檢測設(shè)備、接地平板、電源以及長度低于100mm的接地線。AES5500系統(tǒng)中含有人工電源網(wǎng)絡(luò)、電子開關(guān)、控制電源以及機械開關(guān)，本次試驗系統(tǒng)中含有高壓差分探頭，試驗電壓最大能夠達(dá)到1500V；該系統(tǒng)具有電子開關(guān)響應(yīng)速率較快、關(guān)聯(lián)電阻能夠調(diào)整以及示波器帶寬較高等多項特點；在瞬態(tài)傳導(dǎo)發(fā)射器應(yīng)用過程中，必須明確被檢測設(shè)備為快速脈沖或慢速脈沖、明確通電過程的瞬態(tài)現(xiàn)象和斷電過程中的瞬態(tài)現(xiàn)象明顯程度，之后通多多次反復(fù)試驗確定最具代表性的瞬態(tài)現(xiàn)象。圖1為瞬態(tài)傳導(dǎo)實驗平臺。

3.2連續(xù)傳導(dǎo)發(fā)射平臺

本文所采用的連續(xù)傳導(dǎo)發(fā)射試驗平臺為某企業(yè)生產(chǎn)的接收機和LISN以及其他設(shè)備，內(nèi)部系統(tǒng)構(gòu)成包括電源、人工網(wǎng)絡(luò)、被檢測設(shè)備、模擬負(fù)載、接地平板、電源線、低相關(guān)介電常數(shù)支撐設(shè)備、同軸電纜、檢測設(shè)備、屏蔽室、50Ω負(fù)載以及壁板連接器。電源正負(fù)極各采用一個LISN輸入端，輸出端分別連接被檢測設(shè)備的正負(fù)電極，電源正極對應(yīng)LISN1測試端的50Ω負(fù)載，電源負(fù)極對應(yīng)LISN2的測試端接收機。在采用該試驗平臺時，被檢測設(shè)別的電源線需要控制在200mm之內(nèi)，如果超過200mm可能會出現(xiàn)衰減過大的問題，且在試驗期間接收機的輸出端必須插入射頻衰減器，從而能夠防止因過壓問題導(dǎo)致接收機受損。

3.3傳導(dǎo)抗干擾平臺

本文所采用的傳導(dǎo)抗干擾試驗平臺主要包括示波器、電源探頭、電源內(nèi)阻為R的試驗脈沖發(fā)生器、被檢測設(shè)備、接地平板、最大長度為100mm的接電線、任意電阻以及任意二極管橋；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中包括小型汽車瞬變模擬器UCS200N、拋負(fù)載模擬器LD200N、電壓跌落模擬器VDS200N50、軟件、附件以及電纜共同工程。每個信號發(fā)生器可以單獨運行，也可以在統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)下安裝在機柜中同時運行，利用UCS200N中的中央耦合矩陣開關(guān)輸出測試信號；該系統(tǒng)每個設(shè)備都安裝IEEE455口，能夠通過手動操作完成，也可以采用自動化技術(shù)完成，試驗人員能夠按照自身需求選擇相應(yīng)的儀器設(shè)備，因為不同企業(yè)對于測試的要求不同，可以在7638系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加微脈沖結(jié)構(gòu)，從而滿足試驗人員的特殊脈沖需求；在脈沖注入系統(tǒng)前，需要通過示波器和高壓差分探頭對脈沖進(jìn)行調(diào)整，確保示波器中所顯示的參數(shù)能夠滿足試驗要求。因為脈沖3a和3b的頻率較高，所以在校準(zhǔn)過程中需要接入衰減器，從而能夠提高測試結(jié)果準(zhǔn)確性。因為本次試驗平臺帶有直流電源，所以不需要為被檢測設(shè)備接入外部電源，平臺中含有耦合單元能夠?qū)⒏蓴_脈沖耦合在電源線中，在脈沖注入的過程中，需要從UCS200N前面板的插頭區(qū)域引出正負(fù)極，將其直接連接在被檢測設(shè)備的電源端子中，引出線長度需要控制在50cm左右，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，脈沖發(fā)生器端口和被檢測設(shè)備的連接導(dǎo)線長度為50cm±10cm，且在條件允許的情況下，需要減少被檢測設(shè)備電源線長度，同時將線束放置在絕緣材料中，確保試驗安全，還能夠避免對試驗結(jié)果準(zhǔn)確性造成影響[3]。

4試驗結(jié)果分析

4.1瞬態(tài)傳導(dǎo)發(fā)射試驗分析

本文以汽車的暖風(fēng)電機作為被檢測設(shè)備，通過電子開關(guān)對暖風(fēng)電機進(jìn)行通電和斷電，從而獲取典型電壓的瞬態(tài)波形。按照測試結(jié)果來看，因為暖風(fēng)電機為感性負(fù)載，當(dāng)發(fā)生供電被突然切斷的情況時，會出現(xiàn)反向瞬態(tài)高壓，線圈在開始階段的儲能越多，則對切斷的響應(yīng)速率越快，出現(xiàn)的瞬變電壓則越高。在本次試驗中方向電壓最高達(dá)到600V，相比于其他相關(guān)試驗結(jié)果而言，本次試驗中瞬變時間較快，已經(jīng)達(dá)到了納秒級別，在這種情況下，所產(chǎn)生的瞬間電壓較大，會對汽車電子電氣設(shè)備模塊運行產(chǎn)生很大影響，甚至?xí)?dǎo)致電子電器設(shè)備出現(xiàn)損壞。干擾能夠利用電源線傳導(dǎo)的方式，對汽車電子電器設(shè)備造成影響，同時黨無線電干擾頻率高出一定頻率后，線路會通過天線向外部發(fā)射無線電干擾，對汽車內(nèi)外的電子電器設(shè)備正常運行造成很大影響。圖2為暖風(fēng)電機瞬態(tài)傳導(dǎo)發(fā)射試驗結(jié)果。

4.2連續(xù)傳導(dǎo)發(fā)射試驗結(jié)果分析

根據(jù)實驗方法設(shè)計將汽車的暖風(fēng)電機作為被檢測設(shè)備，采用遠(yuǎn)端接地方式，利用電壓測量方式獲取被檢測設(shè)備的連續(xù)傳導(dǎo)發(fā)射結(jié)果，試驗結(jié)果中包括峰值掃描結(jié)構(gòu)和平均峰值掃描結(jié)果，限值包括零部件電源輸入端帶寬傳導(dǎo)干擾限值（峰值）、零部件電源輸入端帶寬傳導(dǎo)干擾限值（準(zhǔn)峰值）以及零部件電源輸入端窄帶寬傳導(dǎo)干擾限值。按照測試結(jié)果可以看出，暖風(fēng)電機的電源輸入端傳導(dǎo)發(fā)射超過規(guī)定中最寬松的傳導(dǎo)發(fā)射限制，尤其是在30MHz-105MHz中，整體頻段都超過了允許峰值，不含有控制電源的電機只會受到含有寬帶的干擾源影響，且為長時型干擾類型，所以需要采用濾波以及屏蔽等方式降低其干擾程度。

4.3傳導(dǎo)抗干擾試驗結(jié)果分析

根據(jù)設(shè)計方案以汽車暖風(fēng)電機作為被檢測設(shè)備，對電源線采用干擾脈沖，所得到的試驗結(jié)果具體內(nèi)容如表1所示。因為汽車暖風(fēng)電機中沒有微電子電路以及高頻元件，所以所產(chǎn)生的干擾不會造成永久性破壞。因為脈沖5屬于能量較大的脈沖等級，所以除了能夠評價被檢測設(shè)備在脈沖5作用下的抗干擾能力之外，還能夠用于脈沖對電子電器設(shè)備破壞性的評價中。從上述表格中可以看出，脈沖1、脈沖2a與脈沖2b對汽車南風(fēng)電機的影響較小，所以建議汽車生產(chǎn)商需要充分考慮到汽車電子電器設(shè)備的抗干擾能力情況，可以通過利用二極管、齊納二級、變阻器、電容器、抑制濾波以及阻尼電阻等方式將其與可能會受到干擾的端子進(jìn)行連接。同時，必須保證安裝位置合理，從而能夠有效提高汽車電子電器設(shè)備的抗干擾能力。在當(dāng)前的相關(guān)研究中，所提出的脈沖類型并不足以覆蓋全部汽車的瞬變情況，但是也綜合了許多方面的干擾對ESA進(jìn)行評價，包括高速低能量脈沖、低速高能量脈沖、速度與能量都為中等等級的脈沖以及直流電壓中斷等，所以綜合評價結(jié)果較為準(zhǔn)確，可以在安裝12V、24V系統(tǒng)的汽車、普通貨車等設(shè)備檢測評價中使用。

5汽車電子電氣設(shè)備電磁兼容性提升有效策略

通過上文的分析可以明確，在汽車內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，電子電氣設(shè)備的電磁兼容性對其汽車性能和安全性會造成直接影響，且隨著電子電氣設(shè)備中微電腦逐漸增加，大量設(shè)備的使用使得汽車系統(tǒng)內(nèi)部電磁環(huán)境不斷復(fù)雜，逐漸增多的脈沖噪音、放射電磁場、經(jīng)典以及電壓變化等，會引起汽車電子電氣設(shè)備出現(xiàn)誤動甚至損壞的問題，所以需要提升汽車電子電氣設(shè)備的電磁兼容性，本文總結(jié)如下幾項策略：①電源方面。電源線兩端考慮采隔離接地，以免接地回路（GroundLoop）形成共同阻抗耦合（CommonImpedanceCoupling）將噪聲耦合至信號線；避免將電源與信號線接至同一接頭；開關(guān)式電源供應(yīng)器加裝隔離罩以防輻射性發(fā)射干擾，濾波器選用器選用π型或T型可抑制寬波段噪聲，陶鐵磁體（Ferrite）材質(zhì)可抑制射頻噪聲。②信號線方面。信號輸入線和輸出線盡量避免排在一起，從而能夠避免干擾問題發(fā)生；不同類型的信號線需要避免混雜接在一個接頭中，需要按照信號線類別安裝隔離；輸入信號線與輸出線盡量避免同在一個接頭上，如不能避免時應(yīng)將輸入與輸出信號錯開。③電路設(shè)計。具干擾性的回路，如時脈、驅(qū)動器、交換式電源的開關(guān)和閉合、振蕩器式控制信號，應(yīng)加隔離遮蔽。6結(jié)束語綜上所述，本文全面闡述了汽車電子電氣設(shè)備電磁兼容新的基本內(nèi)涵，同時對電子電氣設(shè)備的傳導(dǎo)干擾檢測方法進(jìn)行分析，將其應(yīng)用在實踐檢測中，最后提出一些能夠強化汽車電子電氣設(shè)備抗干擾能力的方法，希望能夠?qū)ξ覈嚿a(chǎn)制造行業(yè)起到一定的借鑒和幫助作用。

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作者:楊廷樺 張勝龍 單位:中山市沙溪理工學(xué)校