汽车感性器件的危害与控制方法

何筱荣　张小梅

摘 要：汽车电器件中存在许多的感性电器，由于电磁线圈的存在，感性电器断开瞬间会产生瞬态脉冲电压，瞬态脉冲电压对整车电气系统有较强的干扰，严重时会导致汽车功能紊乱或丧失；本文主要描述了瞬态脉冲电压对车辆造成的常见危害和对瞬态脉冲电压的控制方法。

关键词：汽车电器；感性负载；瞬态脉冲

1 前言

随着汽车功能的增加，汽车电机类、电磁阀类等感性器件也不断增多；由于感性器件內电磁线圈的存在，感性电器在断开瞬间，容易产生瞬态脉冲电压[1]，这些瞬态脉冲电压的存在直接影响车辆的性能品质，严重时会导致车辆功能的丧失；本文主要是针对感性电器对车辆易造成的危害及对瞬态脉冲电压的控制方法进行描述。

2 感性电器

一般把带有电感参数或线圈的电器，称为感性电器[2]。感性电器由于内部存在线圈的原因，在电源断开时，线圈会抑制电流发生变化，为了维持原有的电流，线圈端会产生感应电动势，电流越大，产生的感应电动势也越大，如果不加任何抑制，感应电动势可以达到外部施加电压的几十倍[3]，会对回路造成很强的干扰，同时也会以电磁感应的方式对相邻的回路造成影响[4]。

3 感性电器对汽车的危害

汽车电气系统存在许多感性电器，例如：雨刮电机、门锁电机等，感性电器在关断时产生的瞬态脉冲易对整车造成严重的干扰，下面两个案例列举了感性电器对整车造成的常见危害。

案例一：某车型门锁电机瞬态感应电压过大导致BCM部分功能异常。

车辆门锁电机由BCM内部电路控制，电机产生的感应电动势超出BCM所能承受的极限，导致内部电路中的二极管被击穿，使车辆门锁功能失效；门锁电机工作过程关断瞬间产生的反向电压脉冲最大值为231V，如图1所示。

案例二：某车型座椅电机瞬态感应电压过大导致多媒体受干扰，无法正常工作。

车辆电动座椅电机在关断瞬间产生的感应脉冲，其中感应脉冲的高频信号通过辐射的方式耦合至多媒体的线束回路中，使多媒体的天线信号受到干扰，导致多媒体无法正常工作；如图2所示为座椅电机关断瞬间产生的瞬态脉冲，脉冲峰值为159V。

4 瞬态脉冲控制方法

由于感性器件的自身特性，感性电器会使汽车电气环境变得更加复杂，同时也对整车电气系统设计提出了更大的挑战。

在汽车电气系统设计阶段，应当从电器设计、零部件管理、线束设计和测试验证等不同的方面分别采取措施对汽车感性电器产生的瞬态脉冲加以控制，把感性电器的危害降至最低，提升车辆整体性能。

具体采取的控制方法主要有：

（a）抑制感性电器脉冲幅值：在感性电器设计时，在感性线圈的两端设置并联回路，用以对电磁线圈所储存的能量提供一个泄放回路，起到减小线圈瞬变电压的作用。例如图3所示，在感性线圈两端并联一个压敏电阻R，负载正常工作时，压敏电阻R两端的电压较小，压敏电阻处于高阻状态，当开关K断开时，压敏电阻R两端电压由于电磁感性的作用会迅速增多，增大到一特定值时，压敏电阻值急剧变小，使回路导通，起到释放能量的作用，从而减小感应电压。

（b）提高电器的抗扰能力：对于BCM、PEPS、EPS等汽车关键控制器，应相应提高其抗扰能力的等级，以抵抗车辆感性瞬态电压的冲击；可参照ISO 7637-2标准所涉及到的波形对控制器进行抗扰测试，以应对整车复杂的电气环境。

（c）优化感性电器的布局：可以通过改善感性电器的安装位置来降低对其他电器的干扰，例如：在对大功率感性负载布置时，应使电器尽量靠近蓄电池或车身，减小线路的电磁辐射；同时对感性电器的接地系统也应合理设计，例如：大功率感性负载应考虑单独接地、避免感性电器接地点中存在敏感电器（如：收音机等）的接地线束等。

（d）整车感性负载瞬态脉冲验证测试：在汽车的研发阶段，在整车环境下对车辆的感性电器进行测试，验证感性电器在不同工作状况下产生的瞬态电压值是否在设计范围内。

5 结语

汽车感性电器大约占汽车总电器的20%，汽车设计人员以及整车厂应当重点关注这类电器对整车造成的电压脉冲干扰，在设计阶段采取必要措施进行抑制。

本文在分析感性电器瞬态脉冲产生的机理的基础上，通过相关实际案例对汽车感性电器瞬态脉冲的危害进行了说明，主要对在汽车电气设计阶段，对如何减少感性瞬态脉冲提出了几种改进措施，供相关设计及试验人员参考。

参考文献：

[1]谢超维.感性负载过电压及其抑制[J].电器开关2002，3：30-32.

[2]张晓光.切断感性负载时的电磁兼容性探讨[J]电源技术应用.2003，6（12）：692-696.

[3]唐庆.容性负载和感性负载测量方法[J] 实验技术与管理 2014，31（5）：61-64.

[4]唐炳书.感性负载断电时电压的理论分析[J] 连云港职业大学学报1999，39（2）：41-43.