汽车低压电气系统的电磁兼容性测试与优化研究

1 汽车低压电气系统面临的电磁兼容性挑战

1.1 复杂的电磁环境

汽车处于一个复杂的电磁环境中，既包括来自车外的电磁干扰源，如无线电台、手机信号、雷电等，也包括车内的电磁干扰源，如点火系统、充电系统、电机等。这些电磁干扰源会产生不同频率和强度的电磁波，对汽车低压电气系统中的电子设备造成干扰。例如，汽车发动机的点火系统在点火瞬间会产生强烈的电磁脉冲，其频率范围可达数十兆赫兹，可能会干扰到附近的电子控制单元，导致其工作异常。

1.2 大量电子设备的集成

现代汽车中电子设备的数量不断增加，各设备之间的电磁耦合也日益复杂。不同电子设备的工作频率、信号类型和功率水平各不相同，它们之间可能会通过传导或辐射的方式相互干扰。例如，车载导航系统的天线可能会接收到其他电子设备产生的电磁噪声，从而影响导航信号的接收和定位精度。

2 汽车低压电气系统电磁兼容性测试项目与方法

2.1 传导发射测试

传导发射测试用于评估设备通过电缆、导线等传导途径产生的电磁干扰。常见的测试方法包括测量设备在各种工作模式下的辐射噪声和传导噪声。测试标准主要有 CISPR 25、ISO 7637 等。例如，在测试汽车低压电气系统中的电源线传导发射时，会将设备连接到人工电源网络上，通过频谱分析仪测量电源线上不同频率点的干扰电压值，以判断其是否符合标准要求。

2.2 辐射发射测试

辐射发射测试用于评估设备通过空气中的电磁波辐射产生的电磁干扰。常见的测试方法包括测量设备在不同频率范围内的辐射功率密度。测试通常在电波暗室中进行，以排除外界电磁干扰的影响。例如，在测试汽车低压电气系统的整体辐射发射时，会将汽车放置在 10 米法半电波暗室内，使用天线接收汽车辐射出的电磁波，并通过频谱分析仪测量其辐射功率密度，以评估其是否满足相关标准。

2.3 传导抗扰测试

传导抗扰测试用于评估设备对外部电磁干扰的抵抗能力。常见的测试方法包括将设备暴露在特定的干扰场景中，检测设备是否能正常工作。例如，在测试汽车低压电气系统对电源线上的瞬态脉冲干扰的抵抗能力时，会使用瞬态脉冲发生器向电源线注入特定波形和幅值的脉冲信号，观察设备是否出现误动作或损坏。

2.4 辐射抗扰测试

辐射抗扰测试用于评估设备对外部电磁辐射的抵抗能力。常见的测试方法包括将设备暴露在特定的辐射场景中，检测设备是否能正常工作。例如，在测试汽车低压电气系统对无线电波的辐射抗扰能力时，会使用电磁场发生器在电波暗室中产生特定频率和场强的电磁场，将汽车置于该电磁场中，观察设备的工作状态是否受到影响。

3 汽车低压电气系统电磁兼容性优化策略

3.1 优化接地系统

一个性能优良的接地系统对于降低电磁干扰具有关键作用。在汽车低压电气系统的设计中，推荐采用单点接地模式，并且在系统的关键位置配备滤波器，以此降低接地过程中产生的噪声。以汽车电子控制单元的接地设计为例，接地线要尽量设计得短且粗，这样能有效减小接地电阻，提升接地效果。此外，对于那些对电磁干扰较为敏感的设备，建议采用独立接地的方式，不与其他设备共用接地线路，从而避免因共用接地而产生的干扰。

3.2 采用屏蔽技术

屏蔽技术是抑制电磁干扰的有效手段。在汽车低压电气系统里，电子设备和线束可运用金属屏蔽或者法拉第屏蔽的方式，来降低电磁辐射强度并增强抗干扰能力。例如，针对汽车中的高压线束，可使用金属波纹管对其进行屏蔽处理，将电磁干扰限制在波纹管内部，同时阻止外界的电磁干扰侵入线束。对于部分对电磁干扰敏感的电子设备，可将其安装在金属屏蔽盒内，借助金属屏蔽盒的屏蔽作用，提高设备的抗干扰性能。

3.3 合理设计滤波电路

滤波器在抑制电磁干扰方面成效显著。汽车低压电气系统在设计时，需严格依照电磁兼容性方面的标准与要求，精心挑选适配的滤波器以及浪涌保护器。以汽车电源输入端为例，此处可安装电源滤波器。电源线中常常夹杂着高频干扰信号，这些信号会对汽车电气系统的正常运行产生不良影响，而电源滤波器能够有效滤除这些高频干扰信号，确保输入汽车电气系统的电源具备良好的质量。另外，对于一些负责信号传输的线路，可安装信号滤波器。信号在传输过程中容易受到噪声干扰，导致信号失真或传输质量下降，信号滤波器能够精准地滤除信号中的噪声干扰，从而提升信号的传输质量，保障汽车电气系统中各类信号能够准确、稳定地传输。

3.4 优化电路布局和布线

科学合理的电路布局以及规范的布线操作，能够有效降低电磁干扰的耦合程度。在开展汽车低压电气系统的电路设计工作时，需着重将高频电路与低频电路进行分离布局。由于高频电路和低频电路在工作过程中产生的电磁特性差异较大，若布局不当，极易引发相互干扰，影响整个电气系统的稳定运行，所以分开布局可避免此类干扰情况的发生。要尽可能地缩短信号传输线的长度。信号在传输线中传播时，传输线越长，信号传输延迟就越明显，而且受到外界干扰的概率也会增大，进而影响信号的准确性和完整性。通过缩短传输线长度，能够有效减少信号的传输延迟以及外界干扰对信号的影响。

对于不同功能的线束，应依据其功能特点进行分类布置。不同功能的线束所承载的信号类型和电流大小各不相同，若随意交叉缠绕，会加剧线束之间的电磁耦合，产生不必要的电磁干扰。因此，分类布置线束可有效减少这种电磁耦合现象。以汽车发动机舱为例，动力线束和信号线束应分开布置。动力线束通常承载较大的电流，会产生较强的电磁场，而信号线束传输的是较为微弱的信号，对电磁干扰较为敏感。将动力线束尽量远离电子控制单元等敏感设备布置，可避免动力线束产生的强电磁场对敏感设备造成干扰，保障汽车电气系统的正常运行。

结束语

汽车低压电气系统的电磁兼容性是保障汽车电子系统安全稳定运行的关键因素。通过对汽车低压电气系统面临的电磁兼容性挑战进行分析，阐述了电磁兼容性测试的关键项目与方法，并提出了优化策略。结合实际案例分析，验证了优化策略的有效性。未来，随着汽车电子技术的不断发展，汽车低压电气系统的电磁兼容性问题将更加复杂，需要进一步加强研究，不断完善电磁兼容性测试方法和优化策略，以提高汽车电子系统的可靠性和安全性。

参考文献

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[3] 杨国樑 ， 苗鑫 ， 谭金超 ， 丰彦冬 . 低压电气系统性能要求及试验方法标准化研究 [J]. 汽车电器 ， 2023， （10）： 81-83.

作者简介：

姓名：欧文

性别：男

出生日期：1996 年 5 月

省市（ 籍贯） ：

民族：汉

学历：本科

职称：助理工程师

研究方向：EMC 设计