电磁兼容汽车零部件与整车Word文件下载.docx
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汽车电器中的导线也用密织的金属网或金属导管套起来，并将其搭铁。
这样就使这些电器因工作火花而发射的电磁波，在金属屏蔽内感应寄生电流，产生焦耳热而耗散，从而起到防干扰的作用。
这种措施有较好的防干扰效果，但装置复杂，成本高，并且会增大高压电路的分布电容，影响点火性能。
因此，一般只用在特殊需要的汽车上。
5）感抗型高压阻尼线。
目前国内外多采用高压阻尼线，其线心是用牵0．1rnlTl的镍铬钼丝绕成，相当于电感、电容及电阻三者的复合体，抑制效果比集中电阻的效果更好。
6）采用滤波器。
滤波器主要抑制通过电路通路直接进入的干扰，它是应用最普遍的抗干扰方法。
根据信号与干扰信号之间的频率差别，可以采用不同性能的滤波器，抑制干扰信号，提高信噪比。
7）采用平衡技术。
平衡技术是一种消除串音干扰的有效措施。
信号的往复两条线的电性tt（包括阻抗，分布电容等）相等时叫平衡。
在汽车电路中，检测信号的输入、控制信号的输出，特别是在时序信号传输中，通常采用双绞线作为平衡线，双绞线的螺距要小，长度要尽量短。
8）提高信号幅值。
即提高信噪比，是抗干扰的重要方法。
对于微弱的传感器信号（如温度信号、光电信号等），采用放大电路增大幅值，减小干扰的影响。
同时，为避免提高幅值的信号成为干扰源，应采用平衡线传输。
汽车电磁兼容性标准简介
汽车电磁兼容性标准是汽车电磁兼容设计、仿真和测试的基础，它就整车和零部件的抗干扰水平、干扰限值、测试方法、测试环境等作了规定。
汽车电磁兼容标准分为国际标准、国家标准和企业标准。
国外对汽车的电磁兼容问题非常重视，很早就开始了电磁兼容性标准的制订工作，目前已经形成了较为完善的汽车电磁兼容性标准体系。
国际上各大汽车公司都有自己的企业电磁兼容标准，如美国福特公司、通用公司，德国大众、宝马、梅塞德斯一奔驰公司，法国的标致一雪铁龙公司等，其企业标准比国际上通用的标准要严格很多。
我国吸收了发达工业国家的经验，也已经制订了汽车电磁兼容性标准，明确规定了测量方法及最大干扰的允许值。
但与发达国家相比，还有待进一步研究完善。
国家标准GB18655—2002（用于保护车载接收机的无线电骚扰特性的限值及测量方法》是汽车及其零部件的电磁兼容性技术标准之一，该标准于2002年2月22日批准发布，2003年3月1日开始实施，属于国家强制性标准，主要用于考察汽车及其零部件产生的各种电磁干扰对车内无线电接收机的干扰程度，并以干扰限值形式加以限制。
该标准规定了0．15～1000MHz频率范围的无线电干扰限值和测量方法，适用于任何车辆和大型装置及其电子或电器零部件，其限值用于保护车载接收机免受同车内的零部件或电子模块产生的电磁干扰。
附表：
表1
国内汽车电磁兼容技术相关标准
标准号
标准名称
GB/T18387--2008
电动车辆的电磁场辐射强度的限值和测量方法宽带9kHz～30MHz
GB14023—2006
车辆、机动船和由火花点火发动机驱动的装置的无线电骚扰特性的限值和测量方法
GB18655—2002
用于保护车载接收机的无线电骚扰特性的限值和测量方法
GB／T18387—2001
电动车辆的电磁场辐射强度的限值和测量方法宽带频率9kHz～30MHz
GB14023—2000
GB／T17619—1998
机动车电子电器组件的电磁辐射术抗扰性限值和测量方法
GB／T15152—94
脉冲噪声干扰引起移动通信性能降级的评定方法
GB／T14024—92
内燃机电站无线电干扰特性的测量方法及允许值传导干扰
表2
国外汽车电磁兼容技术相关标准
标准协会
国际标准
ISO11451
道路车辆——窄带辐射电磁能量所产生的电气干扰——整车测试法
（Roadvehicles—Electricaldisturbancesbynarrowbandradiatedelectromagnetic
energy—Vehicletestmethods）
ISO11452
道路车辆——窄带辐射电磁能量所产生的电气干扰——零部件测试法
（RoadISOvehicles—Electricaldisturbancesbynarrowbandradiatedelectromagnetic
energy—Componenttestmethods）
ISO7637
道路车辆——由传导和耦合产生的电气干扰
（roadvehicles—electricaldisturbancesbyconductionandcoupling）
ISOTR1O6O
道路车辆——静电放电产生的电气干扰
（roadvehicles—electricaldisturbancesfromelectrostaticdischarge）
CISPR12
车辆、机动船和内燃发动机驱动装置的无线电骚扰特性的限值和测量方法
（Vehicles，boats，andinternalcombustionenginedrivendevicesradiodisturbance
characteristicslimitsandmethodsofmeasurement）
CISPR25
用于保护用在车辆、机动船和装置上车载接受机的无线电骚扰特性的限值和测量方法
（Limitsandmethodsofmeasurementofradiodisturbancecharacteristicsfortheprotection
ofreceiversusedonboardvehicles，boatsandondevices）
欧洲标准
95／54／EC
对于车内点火发动机产生的无线电干扰的抑制
（ThesuppressionofradiointerferenceproducedbyDark－ignitionenginesfittedtomotorvehicles
95／56／EC
车辆保安系统
（Vehiclesecuritysystems）
97／24／EC
2／3轮式车辆
（wheeledvehicles）
2000／2／EC
森林和农用拖拉机
（ForestryandagriculturalTractors）
美国标准
SAEJ551
整车的测试标准
SAEJ1113
汽车零部件的测试标准
表3汽车制造商标准
公司名称
标准名称
BMW
GS95002
ElectromagneticCompatibility（EMC）RequirementsandTests
Porsche
AVEMCEN
PorscheEMCRequiremnets
Daimler-Chrysler
DC10613
VehiclesEMC
DC10614
ComponentsEMC
DC10615
ComponentsElectric
Ford
ES-XW7T-1A278-AC
FordMotorCompanyElectronicComponentEMCRequirements&
TestProcedures.
GeneralMotors
GMW3097
GeneralSpecificationforElectrical/ElectronicComponentsandSubsystems;
ElectromagneticCompatibility:
RequirementPart
GMW3100
VerificationPart
Lotus
17.39.01
LotusEngineeringStandard:
ElectromagneticCompatibility
Nissan
28400NDS02-29
/
汽车点火系统电磁干扰的仿真研究
摘要：
点火系统作为车内最主要的电磁f扰源，点火时初级酬路的瞬变电压引起的传导十扰将对蓄电池电压造成冲击，并通过导线f扰车内ECU和其它电子设备的正常1二作，同时火花摩击穿时的高频火花噪声将对车内外的电磁环境造成极强的辐射r：
扰。
为分析点火系统的咆磁干扰特性，对点火过程中初级电路的瞬变电流和电压进行了仿真，并建立了次级同路火化塞放电等效电路模璎，提出并计算了将商压导线等效为甲．极天线时车内的电场分布情况。
研究表明，采用阻尼导线和增大火花塞内电阻都町以有效地抑制火花电磁噪声。
关键词：
汽车点火系统；
电磁f扰；
点火线圈；
火花塞；
岛JK导线
l引言
伴随着现代电子技术的进步以及汽车电子技术的发展，汽车上使用越来越多的电子产品，这些电子产品在增加汽车的经济性、安全性和舒适性的同时，也汽车的电磁兼容问题变得更为复杂，从而使得汽车电磁兼容成为现代汽车设计中必须考虑的『口J题⋯。
点火系统是汽车内最主要的电磁。
F扰源。
在1906年，人们就发现道路E行驶的汽车发动机对周围的无线电收音机产生干扰，从而提出埘汽车点火系统产生的电磁十扰加以限制。
但此项工作是汽车电磁干扰抑制、实现电磁兼容的难点之一。
点火系统涉及到点火电路性能、点火能量控制、点火时刻控制、汽缸工况等诸多技术I’UJ题。
点火过程中产生大量的电磁骚扰，主要分为点火线圈一次回路瞬变电压引起的传导干扰、高压导线和火花放电的高频辐射干扰等。
传导干扰不仅对蓄电池电压造成冲击，同时还可通过电源线传到车内其他电子设备。
高频电磁辐射对车内电子控制单元（ECU）也可能产生较大影响，从而对汽车的监控等安全性方面产生严重的危害。
点火系统电磁兼容性研究是目前众多汽车乍产商和研究单位关注的重点。
围外已经对点火噪声进行了系统的测试并开始了电磁兼容性预测研究。
我国起步较晚，目前主要还集中于对电磁噪声的测试，因此对点火系统的干扰特性进行仿真研究能有效改进汽车整体的电磁兼容性设汁旧J。
2点火系统工作原理及电磁干扰的形成
现代汽车点火系统主要由蓄电池、点火开关、点火线圈、高压点火导线、分电器和火花塞等组成，其简化模型图如图l所尔。
当汽车启动时，分电器连同凸轮在发动机凸轮轴的驱动下旋转，凸轮旋转时交替地使断电器触点打开与闭合。
在点火开关接通的情况下，当触点闭合时，点火线圈一次绕组中有电流流过，从而在铁芯中产生磁场。
当断电器触点打开时，一次电路被关断，一次绕组中的电流迅速下降到零．引起磁通突降，并在一次绕组中产生幅值达200—300V的自感电动势u。
一。
二次绕组在互感的作用下产生与匝比成正比的高达15—20kV的高压电动势u：
该电动势使火花塞问隙击穿，产生电火花，点燃发动机气缸中的混和气体。
2．1点火系统传导干扰的形成机理
点火系统的传导干扰主要是由于点火开关闭合后一次回路中电流增大到一定值时触点断开引起电流迅速下降而引起的，点火系统一次侧电路如图2所示。
点火过程中，线圈的瞬变电压对汽车蓄电池的冲击是造成传导干扰的干扰源，蓄电池电j矗较高的时候电流电压波形上升速度加快，开关闭合以后的震荡加剧。
线圈电压波形受到C．反复充放电影响是一个振荡衰减曲线，最大幅值可达到4V，这个波动的电压将通过导线直接耦合到ECU、车载娱乐系统、ABS等电子设备，对其形成干扰。
为避免这种影响，现代汽车多采用IGBT（绝缘栅双极晶体管）控制点火时序，并采用TVS（瞬变电压抑制二极管）保护控制电路，以保证点火时刻更加精确，同时要求蓄电池搭铁与电容器可靠连接，以减少触点放电产生电磁干扰。
2．2点火系统辐射电磁干扰的形成
由于点火系统的辐射电磁f扰是由具有高频的脉冲点火电流引起的，所以我们先研究火花塞fnJ隙击穿时的点火电流。
将火花塞作为一植入电阻的同轴电容器，其物理模型结构及尺寸如图4”J。
当火花塞的电极问隙被击穿时，根据模型建立的次级同路等效电路如图5所示”j。
其中，e、c。
为火花塞电极的同轴分布电容；
C，为火花塞阻尼阻抗对地分布电容；
R，为火花塞内置电阻；
0为火花电阻；
R。
、c。
分别为高压点火线的电阻和分布电容；
、k和cL分别为次级点火线幽的电阻、电感和寄生电容。
由Rompe—Weizel理论可知【61，火花电阻rg是一个随时问变化的量，当火花间隙被击穿后，它的值随时间变化。
从以上分析可以看出，点火电流i与火花电流i。
可以通过火花塞尺寸和火花塞的间隙击穿电压近似计算得到。
同时．从式（15）可以看出，点火电流i随着阻抗乞和乞的增大而减小．与火花电流成正比关系”。
火花塞击穿时的火花电流和高压导线的电磁辐射是点火系统中辐射干扰的来源，火花塞位于屏蔽的汽缸内，对外辐射较弱，对车内产生的干扰t要来自高压导线。
，因此，将高压导线产生的电磁辐射情况等效为佗于汽车引擎盖下方的一单极天线，通过数值仿真的方法得到点火系统产生的辐射干扰在车内的电磁场分布。
3辐射计算模型及仿真分析
由于实际车体的结构非常紧凑，对电磁仿真而言，车灯、后视镜、排气管以及连接处的缝隙和孑L洞的建模非常复杂。
对此进行了必要的简化。
此外车体为曲面结构，在仿真过程中采用丫分块的多个平面方法来构造曲面结构。
得到的汽车模型如图6，车体的尺寸为4．4m×
1．8m×
1．1m（长宽高）。
从图8中可以看}l{沿车身轴向的电场幅值与高压导线距离有直接的关系，当终端开路时先是逐渐加大，到0．6m左右达到最大值，然后开始下降。
终端接上负载电阻以后，电场幅值明显减小，且随距离变化电场变化较小，可见增人电阻对抑制点火噪声在整个车内都有明、显的作用。
当频率增大后，接负载的时候电场变化规律趋于一·
致，电场幅值／ff微弱的增加．而终端开路的情况下电场总体变化趋势相同，幅值在不间距离处变化较大。
当频率依次增加以后，可以看副电磁干扰随之加大，400MHz和600MHz时电场变化趋势基本一致，幅值略微加大。
由于车内电子设备主要集中于车体前端，因此高压导线的安装位置特别关键，要尽可能选在离ECU较远的地方。
而其他敏感设备也应尽可能避免安装在辐射强的区域，以避免强辐射的干扰，提高安全性。
4结论
本文在深入分析汽车点火系统工作机理的基础上对点火电路一次侧点火线圈瞬变电压引起的传导干扰和二次侧火花放电产生的辐射干扰进行了分析与仿真，得到了点火过程中对汽车蓄电池电压造成冲击的瞬变电压和火花放电电流．建立了火花塞放电等效电路模型，并将点火系统高压导线等效为单极灭线进行了车内辐射场的仿真分析，得到加大火花塞电阻和导线电阻都可以有效抑制点火系统的辐射噪声的结论，为抑制火花噪声提供了理沦依据。
比较系统地分析了汽车点火系统的电磁干扰产生根源及对车内电磁环境的影响。
并对车内敏感电子设备的安装提出了建议。
从而对汽车电磁兼容性设计具有一定的指导意义。
车载零部件与整车辐射发射的电磁兼容性分析
国内厂商往往不重视电磁兼容问题，随便拿一辆整车就来测试，结果整车测试不满足要求。
随着我国汽车产业的发展壮大，国内许多汽车厂商开拓国外市场。
伴随着大量整车的出口，同时面临通过电磁兼容性产品强制认证的问题。
导致回去整改的结果，即花费了资金又耽误了宝贵的时间。
汽车零部件测试与整车测试有着紧密的关系，如果能正确认识它们之间的关系并采取一定的技巧及措施，顺利通过认证并非难事。
1零部件辐射发射测试对整车辐射发射测试产生的影响
1.1汽车的零部件测试与整车测试的关系
大部分车辆出口都是以整车出口的行形式，电磁兼容性目击认证主要是考察整车电磁兼容测试结果。
整车测试主要包括两方面内容，即辐射发射和辐射抗扰度。
零部件测试位置及状态的要求在这两方面上与整车测试的要求略有不同。
考虑到整车测试时，车体表面距离天线10米距离，安装在车中的零部件距离天线超过10米，并且还有车体屏蔽的影响。
可以说整车要求较零部件辐射发射限值要求略松；
辐射抗扰度方面零部件要求严格于整车要求，同样为30伏米场强，但整车测试距离更远。
零部件测试内容往往比整车测试项目丰富的多，包括瞬态传导抗扰度、静电放电、辐射抗扰度、传导抗扰度、辐射发射、传导发射以及特殊波形的干扰等。
一些项目试验多是模拟车上在特定状态下容易出现的干扰现象。
例如：
电源与感性负载断开连接时所产生的瞬态现象、电流突然中断引起的瞬态现象、直流电机充当发电机，点火开关断开时的瞬态现象等。
而整车测试只重点考察辐射发射和辐射抗扰度，并且整车测试时的车辆状态较稳定，一般不会出现上述特定的情况。
所以从测试角度来说，零部件只要控制好辐射发射、做好辐射抗绕度的抑制就可以通过整车测试。
1.2零部件测试状态的选择对整车测试产生的影响
在零部件电磁兼容性测试时，特别要注意要尽量模拟实车使用的测试状态。
如果测试时的状态完全不同于实车测试状态，那么测得的数据是没有说服力的。
在一次整车测试中出现窄带测试结果超标现象，经查证发现是车载收放机超标。
由于收放机FM调频振荡器能量较大，混频后形成干扰通过空间、线缆耦合的方式进入车载天线馈线，从天线端口辐射发射出来。
解决办法非常简单，只需将振荡器的输出信号线屏蔽并接地就可以滤除干扰。
在进行收放机零部件试验时，通常通过同轴电缆连接至天线端口输入音频信号。
同轴电缆屏蔽效果远好于普通车载天线。
所以振荡器辐射的能量被屏蔽未被测到。
试想如果在零部件试验时，加做一个连接实车天线的测试状态就会发现了这个问题。
经过整改后，整车试验就可以顺利通过。
1.3零部件测试的模拟负载对整车测试的影响
车上所有零部件电磁兼容测试都通过，进行整车试验仍出现辐射超标现象。
经查证发现是一些负载造成的，负载工作时会产生一定波形的信号，在传输线缆较长的情况下，就会造成辐射发射。
在进行零部件电磁兼容测试时，需要使用实车线缆和传感器，保证产生的信号与车上实际的状态一致，否则不能真正反映出问题。
组合仪表测试中需要传感器提供方波信号驱动仪表工作。
如果通过信号源提供的方波信号上升沿太陡就会产生严重的辐射干扰。
在进行组合仪表的测试中，往往通过连接阻性负载来模拟信号，测试结果满足要求。
显然试验中负载模拟的信号与实车信号不符。
在实车状态下，传感器提供的方波信号有可能导致整车辐射发射测试超标。
如果在部件试验中发现此类问题，对信号波形进行处理，就会避免整车超标的发生。
2影响整车测试结果的干扰源
汽车中的电器设备产生的电磁干扰是由于，汽车上使用的电子产品中有许多导线、线圈和带有触点的电器。
它们都具有不同的电容和电感，而任何一个具有电感和电容的闭合回路都会形成振荡回路。
当电器设备工作产生火花时，就会产生高频振荡并以电磁波形式发射到空中，对辐射发射测试结果产生影响。
测试分为宽、窄带测试状态。
在窄带测试中的干扰源主要是车载ECU、总线控制器、排放控制器等电控系统中微处理器的主频及其高次谐波带来的窄带辐射干扰（图1）。
在宽带测试中干扰源主要是发动机的点火系统，其干扰来自点火系统次级电压的高频振荡。
其次，在发电机负载电流突变和整流时也会产生电磁波。
传统电器起动机、发电机、转向闪光器、雨刮器电机、仪表系统、风扇中的直流有刷电机、继电器也都会产生宽带辐射干扰
这些干扰电磁波具有脉冲特性且频带较宽，其频率一般在0.15～1000MHz之间。
汽车电器产生的干扰电磁波会通过汽车导线直接输入无线电设备和电子设备内部的，或者通过天线（如点火系高压线、设备中较长的线缆、芯片管脚）输入无线电设备内部。
同时，这些干扰会耦合在天线芯线上，从天线（如接收广播的天线）辐射出去，造成辐射干扰。
3、控制整车辐射发射的基本措施
减小整车辐射发射最好的方法是消除干扰源，还可以采取措施将干扰信号屏蔽、滤波，堵住干扰传播途径。
下面介绍几种抑制电磁干扰的基本技术。
3.1、并联电容
在可能产生火花的开关或触点处并联电容，如在水温表和机油压力表的传感器触点间并联0.2μF的电容；
在闪光继电器的触点处并联0.5μF电容等。
3.2、金属屏蔽
汽车电器中的有较大辐射的导线可以用密织的金属网或金属导管套起来，并将其搭铁。
3.3、滤波器
滤波器主要抑制通过电路通路直接进出的干扰，提高信噪比。
它是应用最普遍的抑制辐射发射方法。
3.4、在不影响数据正确性的基础上减小信号幅值
即降低信噪比，对于过强的传感器信号（如温度信号、通讯信号等），采用调节衰减，减小信号幅度的方式减小辐射的干扰。
3.5、尽量采用双绞线
信号的往复两条线的电性能（包括阻抗，分布电容等）相等时建议将两条线双绞。
在汽车电路中，
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