王東升， 魏志成， 鮑 宇， 王 沖

（中汽研 （天津）汽車工程研究院有限公司， 天津 300300）

隨著新能源汽車和智能網(wǎng)聯(lián)汽車的不斷發(fā)展，汽車電氣系統(tǒng)在整車成本的占比不斷上升，車內(nèi)及車外的電磁環(huán)境也更加復雜；同時，汽車EMC法規(guī)要求也越來越嚴格，使得傳統(tǒng)的汽車EMC試錯整改方法成本大幅度提高。如何在復雜的汽車電磁環(huán)境條件下，以可控的成本研發(fā)出一款EMC性能較高的汽車產(chǎn)品，已經(jīng)成為各個主機廠亟待解決的問題。

1 汽車EMC正向開發(fā)的背景

為了滿足車輛不斷提升的智能化、安全性、舒適性的要求，在新的技術(shù)出現(xiàn)之前，整車零部件數(shù)量越來越多、線束越來越長［1］。同時在新能源汽車上，大電流、高功率負載的應(yīng)用，都使得車內(nèi)電磁環(huán)境越來越惡劣［2］。另外，汽車運行的外界電磁環(huán)境也越來越復雜，例如超/特高壓輸電線路、惡劣雷暴天氣，以及更多的無線電設(shè)施設(shè)備等，這些都對整車的電磁兼容性提出了更大的挑戰(zhàn)，使電磁兼容成為衡量汽車品質(zhì)、性能、安全性的一個重要指標。同時，從汽車EMC標準方面來看，中國的汽車EMC法規(guī)，從最初的GB 14023，對車外的接收機進行保護，到GB 34660以及正在修訂的GB 27630，加入抗擾性測試內(nèi)容和人體電磁防護測試內(nèi)容，對汽車本身、司乘人員都提出了保護要求［3］。另外，隨著新能源、智能化的發(fā)展，從傳統(tǒng)燃油車標準到新能源汽車標準，再到智能網(wǎng)聯(lián)汽車標準，中國的汽車EMC標準體系越來越完善，標準中對車輛的EMC性能要求也越來越高。

如何合理進行整車EMC設(shè)計，減少EMC問題，順利通過汽車EMC標準要求，已經(jīng)成為汽車電氣系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)不可回避的問題。

2 汽車EMC正向開發(fā)現(xiàn)狀

汽車電磁兼容的發(fā)展，從圖1所示的汽車電磁兼容的發(fā)展階段來看，主要可以分為3個階段，即問題解決階段、標準規(guī)范要求階段和系統(tǒng)正向開發(fā)設(shè)計階段。中國主機廠在電磁兼容方面的發(fā)展，從單純的通過公告試驗到建立企標進行摸底和整改，再到設(shè)置專業(yè)的EMC工程師和獨立的職能部門，完善管理規(guī)范和程序文件，進行正向開發(fā)和管控，以及近幾年開始越來越關(guān)注的EMC仿真，都是在將整車的EMC工作向正向開發(fā)推進，以此來減少后期測試整改所需要耗費的人力物力。

圖1 汽車電磁兼容的發(fā)展階段

目前，國內(nèi)多數(shù)主機廠還主要處于采用“標準規(guī)范法”的階段，即遵循國家公告要求或建立企標，通過整車和零部件的電磁兼容標準來對整車和零部件的EMC性能進行管控和整改，更進一步建立具體零部件的試驗方案和目標，對零部件的EMC試驗進行跟蹤，通過對零部件的試驗結(jié)果進行審核和管控，來達到提高整車EMC性能的目的。

當下，只有少部分的主機廠能夠做到“系統(tǒng)設(shè)計法”這個階段，即主機廠設(shè)置有專門的EMC工程師或者EMC職能部門，根據(jù)車型定位來制定合理的整車及零部件的EMC目標，然后根據(jù)整車的EMC開發(fā)管控流程，對整車各個研發(fā)階段的EMC工作進行推進，同時也對整車電氣系統(tǒng)的設(shè)計進行EMC管控和檢查，從前期設(shè)計階段就對EMC風險進行管理和跟蹤，切實減少整車的EMC問題量。而且目前也有一些主機廠在進行整車EMC仿真方面的實踐和探索，積累了一些經(jīng)驗和數(shù)據(jù)。

但是整車的EMC的正向設(shè)計開發(fā)還存在一些不足，無法對EMC風險的發(fā)生概率進行有效評估，EMC風險的說服力相對不高，如果在設(shè)計階段出現(xiàn)零部件布置沖突，或者走線空間不夠，抑或一些成本控制——例如不能采用專用線束或者屏蔽線等問題，EMC的建議往往會成為被妥協(xié)的那個。

3 EMC正向開發(fā)體系主要內(nèi)容

從汽車EMC正向開發(fā)發(fā)展趨勢來看，完整的EMC正向開發(fā)體系，如表1所示，主要包括8個方面。其中1～3為企業(yè)規(guī)范、流程類文件，在建立后需要不斷進行積累和完善；4～8是在具體的車型開發(fā)中所進行的工作，需要在每款車型的研發(fā)中重復執(zhí)行。

表1 整車EMC開發(fā)體系

3.1 建立主機廠EMC企標

一個完整的整車EMC開發(fā)體系，首先要有其所依托的標準，即符合自身特點的整車及零部件的EMC企業(yè)標準。企標的建立可以參考多方面的內(nèi)容，包括國際標準、地區(qū)標準以及國內(nèi)標準等；然后再根據(jù)主機廠自身的具體情況，進行企標的編制，例如對主機廠已有車型易出問題的測試頻段或運行狀態(tài)，在國標的基礎(chǔ)上進行更詳細、更嚴格的要求，來制訂成具體企標。

3.2 建立整車EMC開發(fā)流程和零部件EMC管控流程

整車的EMC開發(fā)流程和零部件的EMC管控流程的建立，就是將EMC的開發(fā)管控流程融入到整車開發(fā)流程中去。明確在車型開發(fā)的過程中，主機廠各個職能部門或工程師，在各個開發(fā)階段需要做哪些工作。同時也需要主機廠設(shè)立自己的專業(yè)EMC工程師，由EMC工程師在整車研發(fā)的各個階段主導或敦促各個職能部門以及對應(yīng)工程師來完成相應(yīng)的EMC工作。

3.3 制定整車及零部件EMC設(shè)計開發(fā)規(guī)范

整車及零部件EMC設(shè)計開發(fā)規(guī)范，目的是在整車及零部件開發(fā)過程中，用于指導針對EMC方面的設(shè)計。目前行業(yè)內(nèi)并沒有一個具體的標準能夠指導我們的整車和零部件的EMC設(shè)計。但是根據(jù)EMC的基礎(chǔ)理論及問題整改經(jīng)驗的總結(jié)，我們可以對零部件的設(shè)計和整車電氣系統(tǒng)的設(shè)計提出方向性的指導建議，比如高低壓系統(tǒng)分層布置；強干擾、大電流負載線束與敏感信號線束分開布線；干擾部件與敏感部件通過空間距離或者惰性器件隔離等。通過這些手段，在整車和零部件設(shè)計的前期階段，盡可能地符合EMC要求，以此來減少后期EMC問題出現(xiàn)的概率。

3.4 制定具體車型的整車及零部件EMC目標

不同于EMC企標是一個涵蓋主機廠所有車型的較統(tǒng)一性的標準，具體車型的整車和零部件的目標，是充分考慮了產(chǎn)品定位、市場法規(guī)、制造成本、技術(shù)水平、運行環(huán)境等多方面因素，明確制定具體車型及其零部件的EMC目標，需要具體到每一個EMC測試項目所需要的目標等級。這個也就是指導我們需要把項目車型EMC做到一個什么程度的具體指標。

為了使整車能夠更好地達到EMC目標，我們在制定零部件EMC目標時，一般建議其盡可能略高于整車目標。同時還要綜合考慮包括零部件的重要性程度、零部件的開發(fā)成本、開發(fā)周期等多方面的因素，如果是沿用零部件，也要關(guān)注它之前有沒有出現(xiàn)過一些EMC的問題以及處理結(jié)果等。當然，零部件的供應(yīng)商技術(shù)水平也是必須要考慮的，它關(guān)系到主機廠是不是要嚴格跟蹤或者參與到零部件的設(shè)計中去。

3.5 零部件管控

零部件是整車EMC問題的源頭，零部件的EMC管控，首先要進行零部件EMC類型的劃分，零部件重要性等級的劃分，以此來確定零部件EMC目標，然后再對零部件的EMC設(shè)計手段進行確認，對零部件的EMC試驗計劃、試驗方案和試驗報告進行審核，以最終得出零部件的EMC風險評估。從零部件前期設(shè)計到后期試驗，多角度進行管控，從源頭上減少整車EMC問題。

3.6 整車EMC設(shè)計檢查

在整車布置及電氣系統(tǒng)設(shè)計初步完成之后，從EMC的角度，對電氣系統(tǒng)進行特性分析和設(shè)計檢查，以此來得出整車EMC風險評估報告，然后對較大的風險問題進行評估整改，以降低整車的EMC風險水平。同時風險評估結(jié)果也可以作為后期試驗階段EMC問題整改的一個輔助：因為每個主機廠的車型設(shè)計是存在延續(xù)性的，通過對風險點的跟蹤，可以把暴露出問題的風險點進行著重整改和落實，對一直沒有形成問題的風險點進行簡化跟蹤處理，這樣就可以通過積累，逐步提升后續(xù)車型的EMC性能。

3.7 整車EMC仿真分析

作為在整車EMC開發(fā)的輔助手段，整車的EMC仿真也越來越得到重視。目前仿真工作主要包括天線方向性仿真、高壓系統(tǒng)的輻射發(fā)射仿真、線束耦合仿真、場強分布仿真等。由于EMC仿真發(fā)展并不成熟，目前多作為整車開發(fā)的輔助手段，定性地對天線的方向性、車內(nèi)場強分布情況等進行評估，以此來輔助整車的設(shè)計。同時，在整車的問題整改階段，也可以通過仿真手段，與整改前的狀態(tài)進行仿真結(jié)果對比，來對整改結(jié)果的有效性進行判斷。

3.8 整車EMC設(shè)計驗證

整車EMC開發(fā)體系的最后，就是對整車EMC開發(fā)的驗證工作。根據(jù)經(jīng)驗，可以把測試驗證分為3步，即第1步整車摸底試驗，第2步問題排查定位及分析整改，第3步整改驗證。同時，我們也建議在標準測試全面的基礎(chǔ)上，更大可能地覆蓋整車應(yīng)用場景，包括復雜電磁環(huán)境、智能網(wǎng)聯(lián)環(huán)境、自兼容條件等，尤其對一些統(tǒng)計的易出問題的非標條件進行驗證，以此進一步提高整車的電磁兼容性能。

4 汽車EMC正向開發(fā)發(fā)展趨勢

對汽車電磁兼容來說，開發(fā)階段介入得越早，可采取的措施手段越多，所需的成本也越低。隨著主機廠車型開發(fā)工作的不斷完善，整車EMC的發(fā)展，已經(jīng)初步形成了前期設(shè)計管控與后期整改驗證兩個部分?！罢蛟O(shè)計開發(fā)”工作包括制定EMC企標，建立整車及零部件EMC開發(fā)管控流程，確定整車及零部件EMC目標，進行零部件EMC管控，制定整車及零部件EMC設(shè)計規(guī)范從而對電氣系統(tǒng)設(shè)計進行EMC檢查和風險評估，以及EMC相關(guān)的仿真工作；“后期整改驗證”即整車EMC測試和整改。正向設(shè)計開發(fā)的工作步驟較多，但其主要在于主機廠工程師之間的協(xié)作，成本可控；而盡管“性能開發(fā)驗證”工作只是測試及整改，工作量看起來很少，但是如果整車在EMC試驗中出現(xiàn)問題，為了達到標準要求，可能就是動輒十幾甚至幾十萬的投入，而且后期的整改措施，量產(chǎn)的可能性也比較低，為了實現(xiàn)措施量產(chǎn)化，我們可能會投入更大的成本。因此，整車EMC正向開發(fā)的發(fā)展趨勢，即通過不斷成熟的正向設(shè)計及管控，形成完整的EMC開發(fā)體系，采用合理的設(shè)計手段，來盡可能地降低整車EMC風險，減少整車EMC后期問題的整改投入，提升整車EMC性能。