汽車電子化後的電磁風險
現代汽車已不再只是機械組合體，而是一台複雜的電子系統平台。從引擎控制單元（ECU）、防鎖死煞車系統（ABS）、胎壓偵測（TPMS），到ADAS 自動駕駛輔助與電動車電池管理系統（BMS），每輛車可能包含上百個電子控制模組。這些模組之間必須即時通訊、協同運作，任何微小干擾都可能引發安全風險。
而在如此複雜的電氣環境中，EMI電磁干擾（Electromagnetic Interference） 成為汽車電子設計中最關鍵的隱患之一。車內的電磁干擾可分為兩種：一是由車輛自身元件（如馬達、逆變器、電源轉換器）產生的內部干擾；二是來自外部環境的輻射雜訊，如高壓電塔、5G基地台或雷達波。當這些干擾能量侵入車內控制系統，可能導致感測器誤判、通訊中斷，甚至影響行車安全。例如，雷達接收器若受到電磁雜訊污染，ADAS 可能錯誤判斷障礙物距離；或電源模組的高頻雜訊反射回控制線路，引起儀錶閃爍或控制器重啟。
隨著電動車（EV）與自駕車普及，車內高壓電力與高速資料傳輸並存，使得EMI問題更加嚴重。電動車電池電壓可達800V以上，驅動馬達、DC/DC轉換器與充電系統皆會產生大量高頻雜訊，若設計不當，干擾可能透過電源線、通訊總線（CAN、LIN、Ethernet）或車體輻射路徑擴散，影響整車系統穩定性。
車用電子的EMI防護技術與設計方向
要在車用環境中抑制 EMI電磁干擾，工程師需從源頭控制、路徑隔離與接收端防護三個層面全面部署。
一、干擾源控制（Source Suppression）
• 濾波與退耦設計：在電源轉換器與驅動電路加裝共模濾波器（Common Mode Filter）與退耦電容（Decoupling Capacitor），可有效抑制高頻雜訊。
• 軟切換電源設計：利用軟開關技術（Soft Switching）減少開關過程中的dv/dt，降低尖峰輻射能量。
• PCB佈線優化：縮短高頻電流迴路，將高速訊號線與接地層緊密耦合，減少天線效應。
二、干擾路徑隔離（Path Isolation）
• 屏蔽（Shielding）技術：車用雷達、攝影模組與控制單元外部加裝金屬屏蔽罩，或採用導電布、導電塗層隔離輻射干擾。
• 接地設計（Grounding）：採用「單點接地」或「星狀接地」結構，避免共模電流在不同模組間循環。
• 線纜屏蔽與布線策略：高頻訊號線（如Ethernet AVB、FlexRay）使用屏蔽雙絞線（STP）或同軸線，並保持遠離電源線。
三、接收端防護（Receiver Immunity）
• 抗擾度元件設計：對感測器與控制晶片加入ESD保護與瞬態電壓抑制器（TVS Diode）。
• 濾波電路整合：在模組輸入端整合LC濾波器或鐵氧體磁珠（Ferrite Bead），提升抗干擾能力。
• 系統抗擾測試：進行射頻抗擾度（RS）、電快速瞬變（EFT）與靜電放電（ESD）測試，確保模組在強電磁場中仍可穩定運作。
四、法規與測試認證
全球主要車廠與認證機構皆有嚴格的車用EMC測試標準，例如：
• CISPR 25：規範車載電子輻射發射限值。
• ISO 11452：定義車輛電子模組的輻射抗擾度測試。
• UNECE R10：歐盟車輛電磁相容性法規，為整車驗證依據。
通過這些標準不僅確保產品安全，也代表車輛可在不同電磁環境中穩定行駛。
五、未來設計趨勢
隨著車用電子邁向智慧化與電動化，EMI防護正朝「系統整合化」與「智慧主動防護」發展。
• 主動式EMI抑制技術（Active EMI Cancellation）：即時偵測雜訊並發射反相信號抵銷干擾。
• 磁性吸波材料應用：在車內高頻模組間貼附吸波片，降低局部輻射能量。
• AI輔助電磁模擬：利用AI預測車體內電磁場分布，優化佈線與模組配置。
總結來說，EMI電磁干擾在車用電子中的挑戰不僅是技術層面，更關乎安全與信任。從電源、通訊、結構到封裝層面全面控制，才能確保車輛在任何電磁環境下仍然穩定、可靠且安全地運作。
EMI電磁干擾在車用電子中的安全挑戰與防護技術
2025-10-14