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[摘 要]近几年来，汽车电子电气设备及产品的发展在汽车产业中呈现快速的发展，许多的通讯产品（3G、4G）、导航设备、车辆安全装置..等等，这些大量的电装部品在设计上也变的更加复杂，加上汽车本身长时间处于充满噪声、干扰的环境下，汽车电子电气是不是具备优良的电磁兼容性能（抗电磁干扰、电磁耐受性）就变得更为重要； EMC 验证项目为符合相应的国际车辆法规与发展趋势及全球汽车发展方向与目标，车辆验证及检测已在汽车产业发展扮演着重要的角色，未来将着手检测的质量内容、技术能力及设备是否能够执行安全检测，为符合国际组织标准将是未来车辆生产测试产业中不可忽视的发展趋势。本文的主旨在于藉由各种类型的对策分析结果，提出一套就设计技术规范，并希望能在汽车电子电气产品开发初期的阶段就能避免后续因对策 EMC的问题而浪费大量的对策时间及人力、物力。
[关键词]汽车 整车 电气 EMC 问题 分析
中图分类号：TP332 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2015）37-0068-01
一、引言
常见整车上滤波的方式有很多举例来说，为了要抑制传导路径上的噪声会于传导路径上插入滤波器（Filter）[2]，而要抑制放射路径上的噪声会于路径上加上遮蔽物等做法，就目前车厂及供货商最常使用的方式与设计分析做简单的介绍。
二、 滤波器（Filter）
过滤器的设计应用于某些频率的衰减，同时允许在其他频率的能量传递，最常被设计在指定的输入和输出阻抗之间。
◎ 滤波器的种类滤波电路可分为电容输入式及电感输入式，前者适用于轻负载（小电流），后者适用于重负载（大电流）。
注：轻负载=小电流=大电阻，重负载=大电流=小电阻每个硬件设计者都会针对其产品特性而去选择所适合的滤波器种类作为搭配。
三、 接地（Ground）
[1]接地（Ground），设计者通常是指许多种类同的事，它可能是指相对于 50/60Hz 交流电源的安全接地（Safety earth reference），它可能是指对高速布线的信号参考点（Signal reference），它可能是指在 PCB上的电源回返（Power return），或者，它可能是指金属机壳的机壳接地点（Chassis reference） ， 它 甚 至 也 可 能 指 的 是 真 正 的 大 地 接 地 点 （Earthground），像是在 EMI 开放测试场地（OATS）中的金属地平面一样，不过在车体上也是有接地的系统[1]，车辆中用来当做接地的组成包括：
车体金属（BSM； body sheet metal）、引擎结构及汽缸盖（engine block andcylinder heads）、线束（harness）及电瓶负端..等，下述介绍车体接地系统：
3.1车体金属
良好的车体搭接与设计，可提供一良好的接地，做为电流回路、等电位参考面、屏蔽、静电及雷击防制等作用，车体金属的庞大面积，与其它金属设备、配件或线路间会形成一大电容，对高频噪声有不错的去耦合效果。
3.2 引擎与汽缸盖
许多类比/数位讯号会以引擎与汽缸盖作为回路路径，为避免引擎与车体金属产生噪声电压，低频时须注意搭接的电阻是否过高（须注意搭接螺栓 bolts 与 gaskets 的材质与搭接表面处理）；高频时须注意搭接线的高频阻抗，因为噪声电压可能会产生的射干扰（可能系由搭接线所产生的辐射效应）与传导干扰造成车内电子电气设备发生误动作。
3.3 线束（harness）
一般在车辆上的电子电气设备大多数都使用长度很长的线束，由于接地线在高频时会存在很高的电感，所以车辆上的电子电气设备在高频段时均無法避免接地阻抗值过高的情况。一般而言，若是产生频率高于 100kHz的噪声电流时，该电流不过线束就可能产生造成电子电气设备误动作的电压瞬降（voltage drop）。因此使用接地线时须考量其材质、直径、长度及配置，尽量降低高频阻抗的瞬时效应以及可能产生的辐射效应。
3.4 电瓶负端
电瓶除不能提供储存电能的功能也是极佳的噪声抑制设备，因为电瓶的电容特性（1～2F/100Ah），所以当电瓶与发电机并联时，电瓶的电容可有效地减少车辆充电电流所产生的低频噪声，也就是可提供充电电流的噪声电流旁路作用（bypass）。
3.5 屏蔽（Shielding）
对于良好导体材料，如铜、铝和镁等，应该用于高频的电场屏蔽，以获得最高的反射损耗，对于磁性材料，如铁、镍铁、高 m 合金等，应该用于低频磁场的屏蔽，以获得最高的透入损耗（吸收损耗），最重要的是要了解机壳的尺寸及源头位置与共振的关系，另一个重点是要了解在金属屏蔽上的电流以及外加阻抗所导致的路径，才是造成缝隙及孔洞泄漏的主因，让电流路径最小就能够降低孔洞泄漏的效应，而机壳中典型开孔泄漏程度的预测技术，虽然现在对于机壳的全波分析可以很精准，但是内部共振的效应还是很难预估，原因是因这会随着内部导线、电流板、以及其他系统位置移动、增加、移除而改变，所以需要特别关注每个关节及接触面对外壳的连接，以及外壳对机壳的连接，在缆线屏蔽与机壳间，或是与连接器的接地间，若没有仔细的设计则无法对整个系统保持有效的屏蔽为保持屏蔽体的屏蔽完整性，在设计时应该认真地考虑在它上面可能存在的开口和不连续处的问题，以保证屏蔽效妥受到的影响最小，同时在材料的选择上亦要特别注意，不仅应从屏蔽的观点参考虑，还应该从电化学腐蚀的观点参考虑确定最合适的材料。
四、 Harness 设计分析（针对 EMC 问题）
实际上供货商在设计开发产品时，会依据客户给的规格进行开发，以日系车厂为了，设计单位会开出耐 EMI、EMS 标准规格给供货商做依据，虽然供货商会在开发产品时进行相关的 EMI、EMS 的实验及测试并提出 PASS 的结果报告，但到后续进行整车试验时，往往就会发生Fail 的情况，在不同车型上往往有不同的现象发生，为何供货商根据规范进行开发后，在装至整车后却会有 Fail 的情况下述内容会介绍到不同车型发生的不同现象及对策方法。
1.汽车电子电气产品之间一定要保持一定的距离，至少 200 mm，如果是含大电流的马达控制器，则至少距离 500 mm，具体则根据整车的内部 Layout而定。
2.容易产生振动的车辆电装部品，如发电机、雨刷、电动窗马达不能装置在汽车电装部品的附近，特别是含有敏感 Sensor 的安全气囊控制器（包含加速度 Sensor）和 ESP 附近。
3.天线产品（收音机、手机）不应该离电装部品很近，Harness 也不应 该和其它电装部品的 Harness 并联，特别是中央通道上放置杂物的地方（有可能放置手机）距离汽车电子电气控制器（特别是安全气囊控制器）的距离，至少 200 mm。
4.设定 Control 的接地线要用单独的接地线，最长距离 200 mm。
5.因整车上的 CAN 通讯线不能被 EMC 干扰，要用双绞线方式缠绕，每公尺至少 30 圈。
6.Harness 避开大电流 Harness，譬如发电机、马达类等。
7.所有输入信号的 Ground 要接回到汽车电子电气控制器，若没有单独的接地，就必须接回到控制器的 Ground point。
参考文献
[1] （美） 迪派克 （Dipak，L.S.），（美） 维迪斯 （Valdis，V.L.），著.应用电磁学与电磁兼容[M]. 机械工业出版社， 2009
[2] 臧杰，阎岩主编.汽车构造[M]. 机械工业出版社， 2005
[3] 杨继深编著.电磁兼容技术之产品研发与认证[M]. 电子工业出版社， 2004
[关键词]汽车 整车 电气 EMC 问题 分析
中图分类号：TP332 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2015）37-0068-01
一、引言
常见整车上滤波的方式有很多举例来说，为了要抑制传导路径上的噪声会于传导路径上插入滤波器（Filter）[2]，而要抑制放射路径上的噪声会于路径上加上遮蔽物等做法，就目前车厂及供货商最常使用的方式与设计分析做简单的介绍。
二、 滤波器（Filter）
过滤器的设计应用于某些频率的衰减，同时允许在其他频率的能量传递，最常被设计在指定的输入和输出阻抗之间。
◎ 滤波器的种类滤波电路可分为电容输入式及电感输入式，前者适用于轻负载（小电流），后者适用于重负载（大电流）。
注：轻负载=小电流=大电阻，重负载=大电流=小电阻每个硬件设计者都会针对其产品特性而去选择所适合的滤波器种类作为搭配。
三、 接地（Ground）
[1]接地（Ground），设计者通常是指许多种类同的事，它可能是指相对于 50/60Hz 交流电源的安全接地（Safety earth reference），它可能是指对高速布线的信号参考点（Signal reference），它可能是指在 PCB上的电源回返（Power return），或者，它可能是指金属机壳的机壳接地点（Chassis reference） ， 它 甚 至 也 可 能 指 的 是 真 正 的 大 地 接 地 点 （Earthground），像是在 EMI 开放测试场地（OATS）中的金属地平面一样，不过在车体上也是有接地的系统[1]，车辆中用来当做接地的组成包括：
车体金属（BSM； body sheet metal）、引擎结构及汽缸盖（engine block andcylinder heads）、线束（harness）及电瓶负端..等，下述介绍车体接地系统：
3.1车体金属
良好的车体搭接与设计，可提供一良好的接地，做为电流回路、等电位参考面、屏蔽、静电及雷击防制等作用，车体金属的庞大面积，与其它金属设备、配件或线路间会形成一大电容，对高频噪声有不错的去耦合效果。
3.2 引擎与汽缸盖
许多类比/数位讯号会以引擎与汽缸盖作为回路路径，为避免引擎与车体金属产生噪声电压，低频时须注意搭接的电阻是否过高（须注意搭接螺栓 bolts 与 gaskets 的材质与搭接表面处理）；高频时须注意搭接线的高频阻抗，因为噪声电压可能会产生的射干扰（可能系由搭接线所产生的辐射效应）与传导干扰造成车内电子电气设备发生误动作。
3.3 线束（harness）
一般在车辆上的电子电气设备大多数都使用长度很长的线束，由于接地线在高频时会存在很高的电感，所以车辆上的电子电气设备在高频段时均無法避免接地阻抗值过高的情况。一般而言，若是产生频率高于 100kHz的噪声电流时，该电流不过线束就可能产生造成电子电气设备误动作的电压瞬降（voltage drop）。因此使用接地线时须考量其材质、直径、长度及配置，尽量降低高频阻抗的瞬时效应以及可能产生的辐射效应。
3.4 电瓶负端
电瓶除不能提供储存电能的功能也是极佳的噪声抑制设备，因为电瓶的电容特性（1～2F/100Ah），所以当电瓶与发电机并联时，电瓶的电容可有效地减少车辆充电电流所产生的低频噪声，也就是可提供充电电流的噪声电流旁路作用（bypass）。
3.5 屏蔽（Shielding）
对于良好导体材料，如铜、铝和镁等，应该用于高频的电场屏蔽，以获得最高的反射损耗，对于磁性材料，如铁、镍铁、高 m 合金等，应该用于低频磁场的屏蔽，以获得最高的透入损耗（吸收损耗），最重要的是要了解机壳的尺寸及源头位置与共振的关系，另一个重点是要了解在金属屏蔽上的电流以及外加阻抗所导致的路径，才是造成缝隙及孔洞泄漏的主因，让电流路径最小就能够降低孔洞泄漏的效应，而机壳中典型开孔泄漏程度的预测技术，虽然现在对于机壳的全波分析可以很精准，但是内部共振的效应还是很难预估，原因是因这会随着内部导线、电流板、以及其他系统位置移动、增加、移除而改变，所以需要特别关注每个关节及接触面对外壳的连接，以及外壳对机壳的连接，在缆线屏蔽与机壳间，或是与连接器的接地间，若没有仔细的设计则无法对整个系统保持有效的屏蔽为保持屏蔽体的屏蔽完整性，在设计时应该认真地考虑在它上面可能存在的开口和不连续处的问题，以保证屏蔽效妥受到的影响最小，同时在材料的选择上亦要特别注意，不仅应从屏蔽的观点参考虑，还应该从电化学腐蚀的观点参考虑确定最合适的材料。
四、 Harness 设计分析（针对 EMC 问题）
实际上供货商在设计开发产品时，会依据客户给的规格进行开发，以日系车厂为了，设计单位会开出耐 EMI、EMS 标准规格给供货商做依据，虽然供货商会在开发产品时进行相关的 EMI、EMS 的实验及测试并提出 PASS 的结果报告，但到后续进行整车试验时，往往就会发生Fail 的情况，在不同车型上往往有不同的现象发生，为何供货商根据规范进行开发后，在装至整车后却会有 Fail 的情况下述内容会介绍到不同车型发生的不同现象及对策方法。
1.汽车电子电气产品之间一定要保持一定的距离，至少 200 mm，如果是含大电流的马达控制器，则至少距离 500 mm，具体则根据整车的内部 Layout而定。
2.容易产生振动的车辆电装部品，如发电机、雨刷、电动窗马达不能装置在汽车电装部品的附近，特别是含有敏感 Sensor 的安全气囊控制器（包含加速度 Sensor）和 ESP 附近。
3.天线产品（收音机、手机）不应该离电装部品很近，Harness 也不应 该和其它电装部品的 Harness 并联，特别是中央通道上放置杂物的地方（有可能放置手机）距离汽车电子电气控制器（特别是安全气囊控制器）的距离，至少 200 mm。
4.设定 Control 的接地线要用单独的接地线，最长距离 200 mm。
5.因整车上的 CAN 通讯线不能被 EMC 干扰，要用双绞线方式缠绕，每公尺至少 30 圈。
6.Harness 避开大电流 Harness，譬如发电机、马达类等。
7.所有输入信号的 Ground 要接回到汽车电子电气控制器，若没有单独的接地，就必须接回到控制器的 Ground point。
参考文献
[1] （美） 迪派克 （Dipak，L.S.），（美） 维迪斯 （Valdis，V.L.），著.应用电磁学与电磁兼容[M]. 机械工业出版社， 2009
[2] 臧杰，阎岩主编.汽车构造[M]. 机械工业出版社， 2005
[3] 杨继深编著.电磁兼容技术之产品研发与认证[M]. 电子工业出版社， 2004