从图11可见,导线中通过垂直穿入纸面的电流I时(图中用“+”表示),将在其周围空间产生磁场H,其大小正比于电流强度I,反比于空间点到导线中心的距离r。图11中:w表示导线半径,图11也表明在导线外表面,产生的磁场强度最大。
在普通的低压电线束设计过程中,因电流较小,产生的磁场强度也较小,加之其随距离衰减很快,通常情况下也没有考虑其对周边设备的辐射影响。但对于电流强度较大的正负极电缆,就不得不考虑其磁场的不利影响了。
某车型在开发试验中就发现,发动机启动过程中仪表的制动液面过低,报警指示灯点亮,经分析发现:原来是启动过程中负极电缆通过了几百安培的电流,其户生的磁场使依靠磁性作用的液位报警传感器的笛簧开关产生了不期望的闭合,造成仪表报警灯点亮。经过系统性优化相关策略,成功地解决了这一问题。可见在低压线束的设计过程中,对大电流导线产生的磁场辐射,不能不防,尤其是一些磁敏器件或带磁敏器件的传感器、控制器等,如检测位置的笛簧开关、霍尔传感器等。
对高压线束而言,对其辐射防范的重要性更是不言而喻。考虑不周还容易造成整车骚扰指标不能达标。图12为某电动车高压线束在采取辐射防范措施前后的辐射骚扰强度测试对比。
图12中上部折线为法规要求限值,从图12a可见,未采取防范措施前在0.1 MHz附近的低频段出现了多个超标尖峰点;图12b是采取了屏蔽措施的测试结果,原来低频超标点得到了很好的控制。在实际的高压线束设计过程中,对其屏蔽有多种方式:可根据屏蔽效率及整车布置情况,选用屏蔽高压电缆、非屏蔽高压电缆外套金属管、非屏蔽电缆外套屏蔽网等技术措施。要使这些措施真正有效,还必须使屏蔽链封闭、且搭铁良好,这对高压线束连接器的选择、高压线束的生产、高压线束的整车装配,都提出了较高的要求。
3.3线束总成接收外部电磁场的干扰、并将干扰通过传导或辐射祸合到本车用电设备的防范
上述风险确实存在,好在当前车身系统大部分材质还是金属材料,线束系统往往都布置在车身金属结构内部,车身对线束系统进行了较好的屏蔽。当前一般的民用车辆对该项风险还不敏感。随着智能汽车、智能道路、车载移动互联网的发展,这方面的潜在风险今后必须要进行考虑。同时,随着汽车电磁兼容性仿真分析技术的成熟应用,线束系统的天线效应分析一定会越来越高效、准确,这为提高线束系统的电磁兼容性水平提供了帮助。
4结束语
影响线束系统电磁兼容性的因素还有很多,比如供电方面、搭铁方面、线束系统的布置方面等。限于篇幅及本人认知水平,本文着重对线束串扰问题的产生机理及防范措施进行了浅显的分析,希望能供同仁参考。