高压线束抗电磁干扰的设计方法

“ 在汽车的电力传输系统中，高压线束堪称是最为关键的“血管”。它肩负着将高压电从电池输送至电机、充电系统、制动能量回收系统等关键部件的重任，为汽车的正常运行提供澎湃动力。”

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然而，高压线束在传输高压电的过程中，却极易成为电磁干扰的“重灾区”。这是因为当高电压、大电流在高压线束中流动时，会引发周围电磁场的剧烈变化。而且，高压线束中的电流并非稳定不变，而是存在着各种波动和变化，这进一步加剧了电磁场的不稳定性，使得电磁干扰问题愈发严重。所以，如何在汽车高压线束设计中有效应对电磁干扰，是高压线束设计与选型的时候就需要重点关注的问题。

1 电磁干扰产生的问题举例

某品牌新能源汽车在行驶过程中，突然出现电机故障，车辆动力瞬间丧失。经技术人员仔细排查，发现罪魁祸首竟是高压线束产生的电磁干扰。由于电磁干扰的影响，电机控制器接收的信号出现错误，导致电机无法正常工作。

一辆汽车的电子控制系统突然失灵，仪表盘上的各种指示灯疯狂闪烁，车辆的转向、制动等功能也受到了不同程度的影响。深入调查后发现，高压线束与车内其他电子线路距离过近，电磁干扰通过线路传导，破坏了电子控制系统的正常运行。

2 应对策略大揭秘

面对电磁干扰这一棘手问题，汽车工程师们在高压线束设计上可谓绞尽脑汁，一系列巧妙的应对策略应运而生，为汽车的稳定运行保驾护航。

2.1 屏蔽设计：给线束穿上“防护服”

屏蔽设计就像是给高压线束穿上了一层坚固的“防护服”，能有效阻挡电磁干扰的传播。

图：导线自带屏蔽层

图：屏蔽套管屏蔽

2.2 滤波器设计：为信号“保驾护航”

滤波器设计则像是为高压线束传输的信号安装了一个“信号卫士”，专门滤除电磁干扰信号。滤波器的工作原理是通过对不同频率信号的选择性通过或衰减，来实现对电磁干扰信号的过滤。常见的滤波器包括低通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。

在选择滤波器时，需要根据高压线束的工作频率和电磁辐射特性进行精准匹配。

图：滤波器

如果高压线束的工作频率主要集中在低频段，那么选择低通滤波器就能有效地滤除高频干扰信号；如果存在特定频率的强干扰信号，就需要选用带阻滤波器来针对性地抑制该频率的干扰。

同时，还需要考虑滤波器的额定电压、额定电流、插入损耗等参数，确保其能够在高压线束的工作环境中稳定可靠地运行。只有选择了合适的滤波器，才能为高压线束传输的信号“保驾护航”，使其免受电磁干扰的侵害。

2.3 合理布线：让线束有序“排列”

合理布线就像是为高压线束规划出一条有序的“交通路线”，避免它们之间相互干扰。分层式布线和并列式布线是两种常见的布线方式。

分层式布线是将高压线束与低压线束分为上下层级关系，保证低压线束在高压线束底层 200-300mm 距离范围内。

这样可以有效避免高压线束传输强电电流时产生的电磁干扰，对低压线束的控制单元供电及信号传输造成影响。在某纯电动汽车的设计中，采用了分层式布线方案，经过实车验证，该方案成功避免了强电工作产生的干扰，确保了车辆电子系统的稳定运行。

图 1 高低压分层式布线图

并列式布线则是将走向相同的高压线束和低压线束，采用依附车身机构并列布置。

这种布线方式适用于混合动力车型，通过将高压线束连接单元布线区域和发动机电喷线束布置区域并列，有效避免了高压线束传输供电时产生的电磁干扰。

图 2 并列式布线图

在布线过程中，高低压线束分开布置、避免交叉重叠是至关重要的原则。

如果高低压线束距离过近或交叉重叠，就容易发生电磁耦合，导致干扰信号的传播。曾经有一辆汽车出现电子控制系统故障，经检查发现是由于高压线形成环状连接，而温度传感器回路分支线束垂直通过高压环状区域，高压产生的电磁干扰导致传感器信号失效。后来通过更改分支走向形成分层结构，并选取多芯编织网式屏蔽导线，才解决了这一问题。所以，合理的布线设计能够大大降低电磁干扰的风险，保障汽车电子系统的正常运行。

3 实际案例分析

3.1 成功案例

某知名汽车品牌在其新款纯电动汽车的研发过程中，高度重视高压线束的电磁干扰问题。他们采用了一种创新的屏蔽设计方案，在高压线束的最外层使用了编织屏蔽网与金属箔复合的屏蔽层。编织屏蔽网能够有效抑制高频电磁干扰，而金属箔则对低频电磁干扰有较好的屏蔽效果，两者结合，实现了对全频段电磁干扰的有效屏蔽。

在布线方面，该品牌的工程师们经过多次模拟和实际测试，精心规划了高压线束的走向。严格遵循高低压线束分开布置、避免交叉重叠的原则，将高压线束布置在远离低压线束和敏感电子设备的区域。同时，采用分层式布线方式，将低压线束布置在高压线束下方 200mm 处，并通过特殊的固定装置和绝缘材料，确保两者之间的隔离效果。

此外，为了进一步滤除电磁干扰信号，他们还在线束的关键部位安装了定制的滤波器。这些滤波器经过精确的参数匹配，能够针对性地滤除高压线束工作时产生的特定频率的干扰信号。

通过这一系列优化措施，该款车型在电磁兼容性测试中表现出色。车内电子设备的抗干扰能力大幅提升，传感器的数据准确性和稳定性得到了有效保障，通信系统的信号传输也更加稳定可靠。据测试数据显示，该车型的电磁干扰强度降低了 80%以上，车内电子设备的故障发生率降低了 50%，为用户带来了更加安全、舒适的驾驶体验。

3.2 失败案例

然而，并非所有汽车在应对高压线束电磁干扰问题上都如此顺利。

有一款新上市的混合动力汽车，在投入市场后不久，就陆续收到了用户关于车辆电子系统故障的反馈。一些用户反映，车辆在行驶过程中，仪表盘上的各种指示灯会突然闪烁，导航系统会出现信号丢失的情况，甚至车辆的动力输出也会出现不稳定的现象。

经过技术人员的深入排查，发现问题的根源在于高压线束的电磁干扰。

这款车在设计时，虽然采用了屏蔽电缆，但屏蔽层的覆盖率不足，且在一些关键部位存在屏蔽层连接不紧密的情况，导致电磁干扰信号依然能够泄漏出来。

在布线方面，由于对空间的利用不够合理，高压线束与低压线束之间的距离过近，部分区域甚至出现了交叉重叠的现象，这使得电磁干扰更容易通过线束之间的电磁耦合传播到低压线束，进而影响到电子设备的正常工作。

此外，车辆在装配过程中，由于工艺不够精细，导致一些滤波器的安装位置不准确，无法发挥其应有的滤波作用。

这些问题的综合影响，使得车辆的电磁兼容性严重不达标，电子系统频繁出现故障。该汽车制造商不得不召回大量车辆进行整改，不仅耗费了巨额的资金和人力，还对品牌形象造成了极大的损害。

这一案例深刻地教训我们，解决电磁干扰问题是一个复杂的系统工程，任何一个环节的疏忽都可能导致严重的后果，汽车制造商必须在设计、生产的每一个环节都高度重视电磁干扰问题，确保车辆的安全性和可靠性。

4 未来展望

在电压平台方面，未来汽车将朝着更高电压平台迈进。以目前的趋势来看，800V 甚至 1000V 以上的电压平台有望逐渐成为主流。这意味着高压线束需要传输更高的电压和更大的电流，由此产生的电磁干扰强度和频率范围都将大幅增加。

如今，汽车上不仅配备了大量的传感器、控制器，还引入了先进的自动驾驶系统、智能互联系统等。这些电子设备数量众多、功能各异，它们之间的电磁兼容性问题变得愈发复杂。未来高压线束设计需要综合考虑与各种电子设备的兼容性，通过更加精细的布线规划和电磁干扰管理策略，确保整个汽车电子系统的稳定运行。

在未来，汽车高压线束设计在应对电磁干扰方面还将在多个方向上积极探索发展。一方面，智能化的电磁干扰监测与自适应控制技术将成为研究热点。通过在高压线束上集成智能传感器，实时监测电磁干扰的强度和频率，并根据监测数据自动调整屏蔽措施和滤波器参数，实现对电磁干扰的动态、精准控制。

另一方面，随着材料科学和制造工艺的不断进步，新型的高压线束材料和制造工艺将不断涌现。例如，采用 3D 打印技术制造具有复杂结构的屏蔽部件，能够更好地适应汽车内部的空间布局，提高屏蔽效果；研发兼具高导电性、高强度和轻量化的新型导线材料，在降低电磁干扰的同时，减轻汽车的整体重量，提高能源利用效率。

总之，汽车高压线束设计在应对电磁干扰的道路上，将不断迎接挑战，通过创新技术和设计理念，为汽车的智能化、电动化发展提供坚实保障。