2 汽车线束系统面临的电磁兼容性问题
汽车线束面临的电磁兼容性问题,可分为3类:①线束总成内部的串扰;②线束总成对外部敏感设备的辐射骚扰;③线束总成接受外部电磁场的干扰,并将干扰通过传导或辐射祸合到本车用电设备。具体如图1所示。
图1正中的线条表示汽车线束系统,它连接了用电设备1和用电设备2,其间的祸合标记就表达了线束总成内部的串扰问题;图1上部表达了路边设备、本车无线通信设备及别的车辆的车载通信设备与本车线束系统间的双向辐射骚扰的可能性问题。图1下方的祸合标志表达了线束系统受到外部电磁场激励后,通过辐射的方式将干扰祸合到本车敏感设备,水平箭头表达了线束系统受到外部电磁场激励后,通过传导的方式将干扰祸合到与之相连的用电设备。
3 解决方案
由图1可知,汽车线束面临的电磁环境十分复杂,要对其兼容性进行全面分析也比较困难,在目前阶段,各用电设备的辐射骚扰及传导骚扰限值都有严格的标准规定。目前,影响用电器正常工作的电磁兼容性问题产生的根源,有相当部分都是由线束内部的串扰引起的,据此,本文重点就线束系统串扰问题产生的机理及预防进行简要论述。
3.1线束内部串扰问题解决方案
3.1.1问题来源
所谓串扰,就是相互靠近的导线或者PCB上的连接盘之间无意的电磁a合,它必须发生在3个或更多个传输导体之间,其电磁发射源和接收器都在同一系统内。本文讨论对象为前者,即线束内部导线间的无意电磁祸合。其串扰模型可简化为图2所示。
由图2可见,当线束中某一导线在时变电压源(这个时变电压源可以是控制器的时钟晶振,也可以是发动机喷油器的驱动电源)的作用下工作时,在其临近的其余导线上就会祸合出相应的电流、电压。如果被祸合的接收线是敏感的信号线,就有可能影响相应系统的正常工作。
分析串扰的目的,就是在给定的传输线横截面积的大小及终端参数的条件下确定或预测近端和远端电压。其中近端和远端是以接收线邻近包含激励源VS(t)的发射电路一端的传输线的终端为参考。研究表明,线束内部的串扰,主要由两种祸合机理(电感祸合和电容祸合)产生的,其根源就在于多传输线工作时存在的自电感、互电感和互电容。汽车线束产生串扰的等效电路如图3所示。
从图3可以看出,汽车线束间的串扰问题,是由传输导线自身的分布电感、电容及互感、互容造成的,是客观存在的物理现象。电磁学告诉我们,电感产生磁场,对临近导线进行干扰;电容产生电场,对临近导线产生干扰。研究表明,当传输线的长度相对于发射导体激励频率是电短传输,即图2中的L≤ λ=v/f时,串扰主要由发射导体和接收导体间的互电感、互电容产生。基于此,解决汽车线束内部串扰问题就归根于如何消除或抑制由互电感Lm、互电容Cm产生的不利影响。