簡述車載喇叭電磁兼容干擾的解決方案

【摘 要】文章闡述汽車喇叭電磁兼容干擾對行車安全的影響，提出減少電磁兼容干擾的解決方案。

【關(guān)鍵詞】汽車喇叭；電磁兼容；干擾

中圖分類號：U463.6 文獻標識碼：A 文章編號：1003-8639（ 2024 ）10-0024-02

The Solution of Electromagnetic Compatibility Interference of Vehicle Horn

WAN Yu，George Wan

（Harbin Wanyu Technology Co.，Ltd.，Harbin 150060，China）

【Abstract】This paper expounds the influence of electromagnetic compatibility interference of vehicle horn on driving safety，and puts forward the solution to reduce electromagnetic compatibility interference.

【Key words】vehicle horn；EMC；interference

作者簡介

萬喻，男，工程師，哈爾濱電子應(yīng)用技術(shù)研究所總工程師，全國科學(xué)大會雙獎獲得者，國務(wù)院特殊津貼專家；George Wan，原美國ECU Technology公司研究員，Microsoft認證系統(tǒng)工程師，現(xiàn)任哈爾濱萬宇科技股份有限公司技術(shù)顧問。

自1885年德國工程師卡爾·本茨（Karl Benz）發(fā)明內(nèi)燃機汽車以來，汽車電子電氣設(shè)備飛速增加，從燃油車最初的簡單點火系統(tǒng)、車輛照明系統(tǒng)，到20世紀逐步發(fā)展的雨刷風(fēng)扇控制、車身門窗控制、空調(diào)控制、座椅控制、防盜報警等控制系統(tǒng)，以及車載收音機、電視機、錄放機和光碟機等娛樂系統(tǒng)。隨著計算機技術(shù)的普及，應(yīng)用車載電腦控制的單元也飛速增加，如發(fā)動機控制、車身控制、衛(wèi)星導(dǎo)航、智能化駕駛艙和自動駕駛等。由于車載電子設(shè)備的迅速增加及更加復(fù)雜，對每個車載零部件的可靠性和抗干擾能力也提出更高的要求。

1 汽車喇叭電磁兼容干擾對整車性能和安全的影響

汽車喇叭是汽車中除了點火系統(tǒng)外最大的電磁干擾源，汽車喇叭EMC（Electromagnetic Compatibility，電磁兼容性）對整車性能和安全有很大的影響。在汽車誕生初期，車載電子設(shè)備很少，電子設(shè)備之間的電磁干擾也較小，即使是受到干擾也因不影響汽車安全行駛而沒受到重視。隨著車載電子設(shè)備的增多，汽車喇叭對整車設(shè)備的電磁干擾也越來越多，然而不是每種型號車輛的喇叭都會產(chǎn)生電磁干擾，而是極少數(shù)的車輛在不同特定工況下才有電磁干擾，因此故障很難再現(xiàn)。

1.1 電磁干擾

電磁干擾包括傳導(dǎo)干擾和輻射干擾，這些干擾可能會影響汽車內(nèi)部其他電子電器設(shè)備的正常工作，甚至導(dǎo)致車輛系統(tǒng)故障，給汽車行車安全帶來很大的影響。

1）傳導(dǎo)干擾：當汽車喇叭工作時，其電源線和地線中會有電流流動，這些電流在傳輸過程中可能產(chǎn)生電磁場，通過車身線束或公共電源線對其他電子設(shè)備產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾。特別是當喇叭線束與車內(nèi)其他敏感電子設(shè)備的線束并行或距離較近時，干擾更為顯著。

2）輻射干擾：喇叭在發(fā)聲時，不僅會產(chǎn)生聲波，還會產(chǎn)生電磁波。這些電磁波通過空間耦合傳播，可能對其他電子設(shè)備的信號接收、處理產(chǎn)生影響，造成信號失真或中斷，以及電腦亂碼、死機、復(fù)位等。輻射干擾的強度與喇叭的功率、工作頻率、線束內(nèi)布局安裝位置以及車內(nèi)電磁環(huán)境的復(fù)雜程度有關(guān)。

1.2 汽車喇叭對車輛電磁干擾的現(xiàn)象

汽車喇叭對車輛電磁干擾的現(xiàn)象有以下9點：①干擾車載收音機，按喇叭時收音機發(fā)出滋滋聲；②干擾車載電視，屏幕出現(xiàn)點狀或網(wǎng)紋等；③按喇叭時雨刷亂轉(zhuǎn)；④按喇叭時散熱風(fēng)扇啟動；⑤按喇叭時發(fā)動機故障燈點亮；⑥按喇叭時車輛上坡動力下降；⑦按喇叭時變速器跳擋；⑧按喇叭時轉(zhuǎn)向機失控；⑨按喇叭時制動失靈等。①～⑤種干擾對行車安全沒有影響，⑥～⑨種干擾對行車安全有特別重要的影響，尤其對電子設(shè)備特別多的新能源汽車行車安全有較大影響。

1.3 電磁干擾對整車的影響

1）影響其他電子設(shè)備的正常工作。汽車喇叭產(chǎn)生的電磁干擾可能影響到車載音響、導(dǎo)航系統(tǒng)、安全氣囊控制器、車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP、防抱死制動系統(tǒng)ABS、控制單元ECU、車身控制模塊BCM、加速踏板位置傳感器APS等敏感電子設(shè)備的正常工作。例如：可能導(dǎo)致音響音質(zhì)下降、導(dǎo)航信號丟失、安全氣囊誤觸發(fā)或ESP失效等嚴重后果。

2）長期的電磁干擾可能導(dǎo)致車內(nèi)電子設(shè)備性能下降，增加故障率。這些故障不僅影響駕駛體驗，還可能對行車安全構(gòu)成威脅。

3）電磁兼容性差會導(dǎo)致車輛內(nèi)部電子系統(tǒng)之間的相互干擾增加，從而降低整個車輛的可靠性。在極端情況下，甚至可能導(dǎo)致車輛失控發(fā)生事故。在某些情況下，如緊急制動或避讓行人時，喇叭EMC缺陷可能會危及行車安全。因此，汽車喇叭的EMC性能對于保障駕駛安全具有重要意義。

綜上所述，汽車喇叭EMC對整車的影響不容忽視。為了確保車輛的安全性和可靠性，必須采取有效的措施來減少喇叭電磁干擾的產(chǎn)生和傳播。

2 應(yīng)對措施

在汽車設(shè)計過程中，提高電磁兼容性的設(shè)計標準，確保各電子設(shè)備之間的電磁兼容性滿足要求。

1）在車身線束布線時，喇叭引線應(yīng)遠離電子設(shè)備、傳感器、CAN、LIN總線，或在其他敏感電子設(shè)備的線束之間增加屏蔽層，以阻擋電磁波的輻射和傳導(dǎo)。

2）在喇叭電源線和地線上加裝濾波器，以濾除電磁干擾信號，確保電源和地線的純凈性。

3）在車輛生產(chǎn)過程中和出廠前，進行嚴格的電磁兼容性測試和驗證，確保車輛在各種工況下都能保持良好的電磁兼容性。

4）用電子喇叭取代電磁式機械觸點喇叭，減少汽車喇叭EMC對整車的影響。

3 電磁式機械觸點喇叭與電子喇叭

3.1 電磁式機械觸點喇叭

現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的汽車喇叭是電磁式機械觸點喇叭，其工作原理是通過機械觸點的通斷控制喇叭電磁鐵驅(qū)動膜片發(fā)聲，因此在喇叭工作時，會產(chǎn)生很大的電火花和頻譜極寬的電磁干擾，對喇叭壽命也有很大影響。

電磁式機械觸點喇叭因已使用近百年，喇叭的EMC標準是按當時車載電氣設(shè)備制定的，現(xiàn)已無法通過國際電工委員會（IEC）根據(jù)現(xiàn)在車載電子設(shè)備的發(fā)展制定的電磁兼容性標準CISPR 25和國標GB/T 18655關(guān)于汽車零部件輻射發(fā)射試驗標準。因為原來適用于電磁式機械觸點喇叭的EMC標準沒廢止，所以現(xiàn)在有兩種完全不同的電磁兼容標準。電磁式機械觸點喇叭帶來的故障隱患又不容易察覺，汽車廠商為降低成本大多選用低成本的電磁式機械觸點喇叭，給行車安全帶來很大的隱患。

3.2 電子喇叭

盡管現(xiàn)有很多電子喇叭也不能完全通過CISPR 25等標準要求，但是國內(nèi)外高端汽車廠商仍偏差放行使用電子喇叭。汽車電子喇叭成本雖比電磁式機械觸點喇叭略高一些，但工作壽命高幾倍，工作時沒有電火花對車載設(shè)備的干擾，性能有很大的提高。

電子喇叭的技術(shù)要求為：聲壓級105～118dB，工作溫度-40～+95℃，工作電壓9～16V，電壓24V下1h不損壞，耐腐蝕224h（本田要求2000h），耐久數(shù)十萬次，滿足發(fā)聲頻率要求，能通過頻譜測試、定頻、掃頻、隨機振動試驗、沖擊試驗、跌落試驗、拉拔力試驗、高原海拔3700m試驗、水浸沒試驗和金屬元素分析等各項試驗，還要耐靜電8kV。

EMC電磁兼容范圍極寬，頻率范圍要從幾百KC到2.5GHz頻段全部合格，所以目前多數(shù)廠家生產(chǎn)的電子喇叭都無法通過測試。如果每只喇叭用數(shù)千元成本解決這些技術(shù)要求就很簡單，但喇叭廠家需要的是用低成本、極精簡創(chuàng)新的方法解決上述復(fù)雜的技術(shù)難題。為保證EMC測試合格，雖然只要給喇叭裝一個寬頻濾波器就可以解決，但是喇叭的低成本和體積限制等因素使得問題很難解決。目前國內(nèi)外只有萬宇科技生產(chǎn)的數(shù)碼環(huán)保電子喇叭獲美國、歐盟、日本等發(fā)明專利，并通過英國Miller實驗室和美國Reliable Analysis實驗室等中外多家試驗室電子喇叭EMC認證。

4 結(jié)束語

汽車制造商應(yīng)建立完善的整車EMC管理體系，對車輛上的所有電子系統(tǒng)進行統(tǒng)一管理和優(yōu)化，以確保整車的EMC性能。汽車喇叭EMC對汽車的影響是多方面的，不僅關(guān)系到汽車內(nèi)部電子系統(tǒng)的正常工作，還涉及到行車安全和周圍電磁環(huán)境的保護。因此，汽車制造商和零部件供應(yīng)商應(yīng)高度重視汽車喇叭的EMC性能，采取有效措施加以解決國內(nèi)外車廠在喇叭EMC方面產(chǎn)生的隱患。

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（編輯 楊凱麟）