特种车辆电磁干扰及电磁防护研究

特种车辆电磁干扰及电磁防护研究

赵海滨 1，牛佳琪 1，梁文圆 1，杨溪 1，樊晓冬 1

北方自动控制技术研究所 山西太原 030012

摘要：自二十一世纪以来，人类的发展越来越离不开电子信息技术，而现在汽车的产生不仅大程度地改变了大众的生活生产方式，同时也作为当今时代下的主体潮流广泛应用于我国的各个领域之中。而电动汽车由于其低噪音且机动性能强的特点，也成为我国军事车辆中发展的重点内容。除此之外，特种车辆的发展与普通的车辆相比较也具备了更多的电气设备，例如全球定位系统、移动通讯系统以及遥控驾驶系统等等，但这些设备也将直接导致电磁干扰现象的频繁发生，令其不能提供正常的驾驶服务。对此，文章基于当前特种车辆电磁干扰现象的概述以及主体表现，并对其产生电磁干扰的原因进行分析，并提出一些有效的防护措施，以此来减轻电磁干扰现象的发生。

关键字：特种车辆；电磁干扰；电磁防护

前言：随着现代科学技术的发展，我国在特种车辆的科技化水平与自动化水平也在不断提高，同时也为驾驶人员带来了操纵感以及价值感上的巨大提升。然而，正是因为在特种车辆的构造上大规模的利用集成电路设计，令现代特种车辆的电控系统在使用上的电磁敏感程度大幅度的增强，进而增加了特种车辆在利用过程中的电磁干扰现象，降低了特种车辆驾驶的安全性。同时也不难看出，在如此复杂的电磁干扰环境下，特种车辆不仅不具备基本的生存驾驶功能，同时在我国军事电磁攻击威胁的利用上更是不堪一击。

1. 特种车辆电磁干扰概述及表现

所谓电磁干扰，就是指在车辆行驶的过程当中，对其电缆信号进行干扰，并且在干扰的过程当中不断降低信号完整性的一种电子噪音，通常都是由电磁辐射所发出的声源形式来进行干扰。例如在特种车辆行驶的过程当中，其车辆的每个控制单元都会通过CAN总线汇集到主电脑上^【1】。因此，在电磁干扰的环境下，车辆中的各项控制单元就会通过导线而产生传导性干扰，进而降低车辆的信号，其表现形式可分为以下几种：

第一，当特种车辆在经过一些电磁幅射干扰程度较大的地区时，就会发现车辆的车载仪表会发生不可控制的数据变化，同时车辆中的部件使用也会遭受到干扰现象，出现嗡嗡的噪音。

第二，大部分的特种车辆在设计的过程当中都会带有ABS系统，即防抱死制动系统。当车辆暴露在电磁干扰环境下之后，再启动雨刷器的过程当中，就会发现车辆的ABS系统失去了原有的作用。这种现象不仅会影响特种车辆的正常使用，严重的甚至还会威胁到驾驶人员的生命财产安全。

二、特种车辆电磁干扰产生的原因

由于现代特种车辆在原装上都具备大量的电气设备，且这些设备都是依靠车载网络的形式来进行电器供电的。并且在每个电气设备系统中的导线都会被捆为一束的形式，在车辆内狭小的空间进行运转，难免会发生电磁干扰时常的现象。发生电磁干扰现象的主要来源，例如电源充电系统以及。车辆点火系统等等。而这些电气系统的主设备都要用到电动机，所以在运转的过程当中，难免会遇到电火花，进而引起比较强烈的电磁干扰现象。同时也要注意，正是因为车辆中的各项电气系统导线被捆为一束，这也就使得其中的反馈经验脉冲容易从一个电气系统传入到相邻的电气系统当中，进而干扰了车辆中其它部件的正常运转。同时，特种车辆的各项电气部件在接通或断开的状态下时，其产生的干扰，也会通过信号脉冲的方式进行传播，进而导致车辆的电控单元发出错误的指令。最后，特种车辆中的任意一个电感闭合回路在进行工作的过程当中都会产生振荡回路的现象，所以一旦车辆中的电气系统工作产生电火花，那么就会形成高频震荡，进而通过电磁波的形式形成电磁干扰现象。

三、特种车辆电磁干扰的防护措施

（一）单线制负极塔铁

在特种车辆的汽车电气设备系统当中，使用单线制负极塔铁来将汽车电源的负极与汽车的发动机进行连接，也是一种能够有效抑制电磁干扰现象的主要措施之一。这也是因为在特种车辆的电力器械中使用搭铁线以后，不仅能够将整个特种车辆的大件儿结构连成为一个整体，同时也可以有效避免因为车辆部件之间的静电感应而产生的电磁干扰现象^【2】。

2. 电火花灭弧

众所周知，在传统的车辆点火系统当中，其通过与断电器白金触电并联的电容器设备都可以起到一定的灭电弧效应。因此，在现有的特种车辆防电磁干扰设计当中，通常也会安装由电阻以及电磁元件等部件组成的滤波器，以此来吸收车辆内部产生的电磁干扰现象，尤其是针对车辆中的继电器电火花的效果十分显著。

2. 串入阻尼电阻

在特种车辆的点火系统构造当中，其系统中产生的高压电流在通常情况下是导致车辆出现电磁干扰现象的主体因素之一，对其高压电路中串如阻尼电阻的方式也是一种较为普遍的减轻电磁干扰现象的措施，同时这种方式也能够进一步降低点火系统中电火花的高频电磁。根据相关资料显示，在其高压电路中所串入的阻尼电阻值越大，那么所对应的抑制电磁干扰效果就会越明显，但注意所串入的阻尼电阻值必须小等于二十千欧，否则就会造成不可避免的损伤现象。

结论：

综上所述，对于一些带电设备来说，其运转过程中的电场变化会不可避免地产生电磁干扰现象。同时一旦车辆中的电气设备超出电磁辐射的最大限度时，还会造成一定程度的电磁污染现象。从目前的发展现状来看，特种车辆中所包含的点火系统以及车辆导航系统等电气设备的共同作用，形成了较强的电磁干扰现象，而预防和降低当前特种车辆中的电磁干扰现象，对车辆的安全驾驶有非常重要的战略性含义。对此，为了进一步防控特种车辆的电磁干扰现象，必须通过全面完善的防护措施来面对当前车辆发展的新形势，及时解决汽车电气系统所产生的电磁干扰现象。但同时也要注意，我国目前对特种车辆中的电磁干扰防护技术仍然存在向上的空间，还需要来通过进一步的改进防止汽车电器电磁干扰。

参考文献：

[1] 孙秋云,耿松亮,沈法鹏.汽车电气瞬变过电压的抑制[J].农业装备与车工程,2008,06:19-21.

[2] 扬叙,韩竣峰,石玉秋等.汽车微控制器系统的智能电源设计[J].机床液压,2007, 07: 24-25.

[3]郭团生,刘健平.基于电磁耦合干扰造成的地铁车辆控制信号故障分析及改进[J].电力机车与城轨车辆,2022,45(01):99-101.

[4]齐万明,陈小琳,穆晓彤.复杂电磁环境下轨道交通车辆整车抗电磁干扰设计[J].西华大学学报(自然科学版),2021,40(05):26-34.