林志雄，張藝媛，操葉芳

（安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

汽車電子

汽車電磁兼容技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)體系淺析

林志雄，張藝媛，操葉芳

（安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

隨著車載電子設(shè)備的日益增多，電磁兼容性能已成為整車重要性能之一。文章對汽車電磁兼容技術(shù)從基礎(chǔ)概念、電磁環(huán)境、電磁干擾要素等方面進(jìn)行淺解，另外對汽車電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)行梳理和對比分析，希望能為汽車電磁兼容性設(shè)計者提供理解和幫助。

電磁兼容性；基礎(chǔ)概念；標(biāo)準(zhǔn)體系；對比分析

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.12.044

CLC NO.: U463.6 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)12-129-03

引言

隨著汽車智能化的發(fā)展，車載電子化配置比重日益增多，大量現(xiàn)代電子技術(shù)在汽車上應(yīng)用，從提升車輛舒適性的車身控制系統(tǒng)到與車輛的行駛控制有關(guān)的動力系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，電子裝置都扮演著重要的角色，各種電子電器產(chǎn)品已占汽車總成本的30%，甚至更多，而且這種趨勢還在不斷發(fā)展。日漸龐大的電子電器系統(tǒng)對整車廠提出較大的挑戰(zhàn)，如何保證電子系統(tǒng)在車輛運(yùn)行過程中的電磁兼容性并穩(wěn)定可靠的運(yùn)行，減少電子設(shè)備因電磁干擾等問題的出現(xiàn)是整車電子電器系統(tǒng)開發(fā)中非常重要的一環(huán)。

1、汽車電磁兼容技術(shù)

電磁兼容性（Electromagnetic Compatibility，簡稱EMC），在國標(biāo)GB14023中定義為設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力。

電磁兼容主要研究兩個方面，一方面為電磁干擾EMI (Electromagnetic Interference)，即電磁騷擾引起的設(shè)備、傳輸通道或系統(tǒng)性能的下降，對零部件產(chǎn)生影響并有影響結(jié)果，包含輻射發(fā)射RE (Radiated Emission)和傳導(dǎo)發(fā)射CE (Conducted Emission)。另一方面為電磁抗擾，一般用電磁敏感度EMS(Electromagnetic Susceptibility)表示，即在存在電磁騷擾的情況下，裝置、設(shè)備或系統(tǒng)不能避免性能降低的能力，包含輻射敏感度RS(Radiated Susceptibility)和傳導(dǎo)敏感度CS (Conducted Susceptibility)。

1.1 汽車電磁兼容環(huán)境

汽車上由于越來越多電子電器零部件的運(yùn)用，存在大量電磁干擾現(xiàn)象，如汽車發(fā)動機(jī)采用的點火系統(tǒng)（汽油機(jī)）產(chǎn)生的電磁輻射、玻璃升降電機(jī)和雨刮電機(jī)工作時產(chǎn)生的電磁噪聲、開閃光繼電器時產(chǎn)生的噪聲、開各類車載用電器或射頻信號觸發(fā)時，會對車載收音機(jī)的FM和AM頻段造成干擾導(dǎo)致收音質(zhì)量下降，尤其對于信號較弱的電臺影響更加明白，甚至收不到該電臺。同時大自然的一些電磁現(xiàn)象、我們使用的通信設(shè)備發(fā)射塔等也會對車載接收設(shè)備產(chǎn)生不同程度的影響，所以汽車所處的電磁環(huán)境非常復(fù)雜，如圖1所示。

圖1 復(fù)雜的汽車電磁環(huán)境

1.2 汽車電子設(shè)備常用頻段分布

汽車中各種電器電子零部件工作產(chǎn)生的電磁輻射就是屬于非電離輻射，汽車各零部件較為常用的頻段為30M-1GHz，如圖2所示。其中電子零部件部分采用小于30M的較低頻段，如發(fā)動機(jī)盜線圈的通訊頻率IMMO為125KHz、收音機(jī)的AM頻段531-1602KHz、雷達(dá)的超聲波頻段等；部分采用大于1GHz的較高頻段，如藍(lán)牙、WIFI、GPS導(dǎo)航、北斗導(dǎo)航等功能。

圖2 汽車電子設(shè)備常用的頻段分布

1.3 汽車EMC干擾要素分析

從現(xiàn)有電磁干現(xiàn)象的研究結(jié)果分析，目前汽車上存在的電磁干擾都是由以下三個因素的組合而產(chǎn)生的，如圖3所示：1）電磁騷擾源：指產(chǎn)生電磁騷擾的元件、器件、設(shè)備或自然現(xiàn)象；2）耦合途徑或稱耦合通道：指把能量從騷擾源耦合到敏感設(shè)備上，并使該設(shè)備產(chǎn)生響應(yīng)的媒介；3）敏感設(shè)備：指對電磁騷擾產(chǎn)生響應(yīng)的設(shè)備。

圖3 電磁干擾三要素

由電磁騷擾源發(fā)出的電磁能量，經(jīng)過某種耦合通道傳輸?shù)矫舾性O(shè)備，導(dǎo)致敏感設(shè)備出現(xiàn)某種形式的響應(yīng)并產(chǎn)生效果。對于耦合通道可分為通過空間輻射和導(dǎo)線傳導(dǎo)兩種方式進(jìn)行分別處理和設(shè)計，如空間輻射表現(xiàn)為在遠(yuǎn)場條件下騷擾以電磁波的形式發(fā)射的規(guī)律，以及在近場條件下的電磁耦合，在電磁兼容設(shè)計和整改中可以采用屏蔽技術(shù)來阻斷騷擾的輻射；導(dǎo)線傳導(dǎo)表現(xiàn)為騷擾沿導(dǎo)線傳輸?shù)挠绊?，在電磁兼容設(shè)計和整改中可以采用信號線單獨接地的方法減少由共模引起的騷擾。

2、EMC標(biāo)準(zhǔn)體系分析

2.1 EMC標(biāo)準(zhǔn)體系概述

汽車電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)體系可分為國際標(biāo)準(zhǔn)、區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等四方面，主要包括ISO汽車電子標(biāo)準(zhǔn)體系、IEC/CISPR/D汽車電子標(biāo)準(zhǔn)體系、歐盟汽車電子標(biāo)準(zhǔn)體系、美國SAE汽車電子標(biāo)準(zhǔn)體系、中國GB汽車電子標(biāo)準(zhǔn)體系，如圖4所示。

圖4 汽車電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)體系

從現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)分析，對于整車和零部件電磁抗擾性的要求和試驗方法基本上都是參照ISO汽車電子標(biāo)準(zhǔn)體系，整車電磁抗擾性主要參考ISO11451、ISO10605系列標(biāo)準(zhǔn)，包含自由場抗擾、模擬車載發(fā)射機(jī)抗擾、大電流注入抗擾、BCI抗擾、靜電放電抗擾等項目；零部件電磁抗擾性主要參考ISO11452、ISO10605和ISO7637系列標(biāo)準(zhǔn)，包含自由場抗擾、TEM小室抗擾、大電流注入抗擾BCI、帶狀線抗擾、平行板天線抗擾、直接射頻功率注入抗擾、磁場抗擾、模擬發(fā)射機(jī)抗擾、擴(kuò)展音頻傳導(dǎo)抗擾、電源線瞬態(tài)傳導(dǎo)抗擾、控制/信號線耦合瞬態(tài)抗擾、靜電放電抗擾等項目。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)對比分析

通過收集目前主要在用的整車和零部件EMC標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)，以及部分主流汽車廠家的EMC企標(biāo)要求，對他們的EMC測試項目和對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行對比分析。以下根據(jù)EMC評價對象的不同，分為整車和零部件兩大類對各測試項目進(jìn)行對比分析。

2.2.1 整車EMC測試項目

通過對收集的國際標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)、區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)、部分整車廠企標(biāo)中定采用的整車EMC測試項目進(jìn)行對比分析。整車EMC測試項目對比結(jié)果如下表1所示，表格中符號“√”表示有該項要求，“/”表示無該項要求。

表1 整車EMC測試項目

在地區(qū)指令ECE R10和74/245/EEC中，車載天線末端騷擾是評估整車窄帶輻射發(fā)射的替代方法，即在76～108MHz，車載天線末端騷擾合格的情況下，等同于整車窄帶輻射發(fā)射合格，無需進(jìn)行整車窄帶輻射發(fā)射的測試。其中大電流注入法用于大型車輛，替代自由場抗擾測試。車內(nèi)低頻磁場發(fā)射主要是為了保護(hù)乘客；車外低頻磁場發(fā)射、整車傳導(dǎo)發(fā)射用于帶電驅(qū)動系統(tǒng)的車輛，如混合動力汽車。

通過以上標(biāo)準(zhǔn)對比分析，整車廠的EMC企標(biāo)涉及的測試項目最多，包含了部分國際標(biāo)準(zhǔn)所沒有的測試項，對于EMC性能的要求更為苛刻；另一方面在國家標(biāo)準(zhǔn)和區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)中對目前重點要求的EMC性能要求項進(jìn)行規(guī)定，且參考的測試方法等基本都是參考ISO國際標(biāo)準(zhǔn)制定。

2.2.2 零部件EMC測試項目

通過對收集的國際標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)、區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)、部分整車廠企標(biāo)中定采用的零部件EMC測試項目進(jìn)行對比分析。零部件EMC測試項目對比結(jié)果如下表2所示，表格中符號“√”表示有該項要求，“/”表示無該項要求。

表2 零部件EMC測試項目

通過以上標(biāo)準(zhǔn)對比分析，零部件由于單件測試較為容易開展且零部件EMC性能符合性是整車EMC性能達(dá)標(biāo)和穩(wěn)定的基礎(chǔ)和保證，所以零部件相關(guān)測試項目較為全面，包含發(fā)射、抗擾和瞬態(tài)三大類測試21項。與整車要求一樣，零部件的EMC要求各整車廠規(guī)定項目較全且限值要求更為苛刻。

3、總結(jié)

汽車電磁兼容性已經(jīng)成為衡量汽車基本性能的重要標(biāo)志之一，影響車載電子系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性，對于現(xiàn)代汽車而言，汽車電磁兼容技術(shù)與排放技術(shù)、安全技術(shù)同為汽車最為重要的幾大共性技術(shù)。研究電磁兼容性需要從電磁兼容技術(shù)基礎(chǔ)概念和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)的分析入手，建立電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)和管控流程，以提升電子零部件和整車的電磁兼容性能。

[1] [美]ClaytonR.Paul（著）.聞映紅（譯）.電磁兼容導(dǎo)論（第2版）[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006.

[2] 鄭軍奇.EMC電磁兼容設(shè)計與測試案例分析（第2版）[M],北京:電子工業(yè)出版社,2010.

[3] 林福昌,李化.電磁兼容原理及應(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009.

[4] 何金良.電磁兼容概論[M],北京:科學(xué)出版社,2010.

Automotive electromagnetic compatibility technology and standards system analysis

Lin Zhixiong, Zhang Yiyuang, Cao Yefang
（Center of Technology, Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd, Anhui Hefei 230601）

With the increasing range of vehicle electronic equipment, electromagnetic compatibility performance has become one of the important performance of the vehicle. Articles of automotive electromagnetic compatibility technology from the basic concept, the electromagnetic environment, such as electromagnetic interference factors for shallow solution. In addition to automotive electromagnetic compatibility standards system carding and comparison analysis,and hope which can provide automotive electromagnetic compatibility designers with understanding and help.

Electromagnetic Compatibility; Basic concept; Standard system; Comparison and analysis

U463.6

A

1671-7988 (2016)12-129-03

林志雄，助理工程師，就職于安徽江淮汽車股份有限公司，主要研究電子零部件EMC設(shè)計和整改、電子零部件功能和性能測試驗證等工作。