淺析汽車電子電磁兼容標準

摘 要：近年來，隨著汽車行業的迅速發展，汽車市場競爭的愈加激烈，電子設備在汽車上的應用越來越多，目前電子技術應用程度已成為衡量汽車技術水平高低的重要標志。無論是在汽車的制動系統、發動機控制系統、車身系統還是行駛系統中，電子設備都起到了關鍵性的作用，它決定了汽車的可靠性、舒適性以及安全性。目前，和汽車電子相關的電磁兼容標準有很多，文章將從國際標準、地區標準、國家標準、車廠企業標準這四個方面對汽車電子主要的一些電磁兼容標準進行論述。

關鍵詞：汽車電子；電磁兼容；標準

汽車電子電磁兼容標準主要分為以下幾類：國際標準，如ISO、CISPR、IEC等；地區標準，如歐洲的EEC指令和ECE法規；國家標準，如美國汽車工程學會（SAE），德國電氣工程師協會（VDE），中國國家標準（GB）等；車廠企業標準有：德國的寶馬、大眾，美國的通用、福特，法國的標致，日本的NISSAN等。

1 國際標準

1.1 ISO11452系列

ISO11452《道路車輛-窄帶輻射電磁能量所產生的電氣干擾-零部件測試法》，該系列標準規定了汽車電子抗窄帶電磁輻射源產生的電磁干擾測試方法。ISO 11452包括11部分，分別為：

ISO 11452-1《第1部分：概述和定義》；

ISO 11452-2《第2部分：電波暗室》；

ISO 11452-3《第3部分：TEM小室》；

ISO 11452-4《第4部分：線束激勵法》；

ISO 11452-5《第5部分：帶狀線》；

ISO 11452-6《第6部分：平行板天線》，該標準已于2002年撤銷；

ISO 11452-7《第7部分：射頻功率直接注入》；

ISO 11452-8《第8部分：磁場抗擾度》；

ISO 11452-9《第9部分：便攜式發射機》；

ISO 11452-10《第10部分：擴展音頻范圍內傳導騷擾的抗擾度》；

ISO 11452-11《第11部分：混響室》；

ISO11452系列標準中，采用最多的是ISO 11452-2和ISO 11452-4。

a.ISO-11452-2《電波暗室》

該測試標準對應的測試項目為輻射抗干擾測試，目的是為了檢驗汽車電子設備對電磁場輻射的抗干擾能力，目前最新版本是2004年11月1日發布第2版本。標準中建議的最大值為100V/m，頻率范圍為80MHz～18GHz。

輻射抗擾測試必須在電波暗室中進行，輻射磁場是通過天線將信號源中產生的電磁能量發射出去，不同的測試頻段所采用的天線也是不相同的。在測試中，我們需要用到的天線有雙錐天線（80MHz～400MHz）、對數天線（400MHz～1GHz）以及喇叭天線（1GHz～18GHz）。

b.ISO-11452-4《線束激勵法》

2011年12月15日，ISO11452-4發布了最新版，取代了ISO11452-4：2005標準。新版本最明顯的改動就是把標準名由“大電流注入法”改為“線束激勵法”，在原來大電流注入（BCI）法上，又增加了新的管狀波耦合器（TWC）法。BCI法具有實施方便（測試只需在屏蔽室內進行）且成本低（在400MHz及以下頻率測試中不需要使用高功率的功率放大器）的優點，但是在高頻段時，BCI法的注入效率會大大降低，其使用頻率一般不超過400MHz。所以，在新版本標準中又增加了管狀波耦合器（TWC）法，測試頻率可到達400MHz～3GHz。

1.2 ISO 7637系列

該系列標準所關注的是道路車輛及其掛車中電瞬態騷擾的問題。它涉及瞬態發射、沿電源線的瞬態傳導以及電子部件對電瞬態的潛在敏感性。

ISO 7637系列標準規范了由傳導和耦合引起的電子設備電騷擾的測試方法，主要分為三個部分：

ISO7637-1《第1部分：一般描述和定義》；

ISO7637-2《第2部分：沿電源線的電瞬態傳導》；

ISO7637-3《第3部分：除電源線外的導線通過容性和感性耦合的電瞬態發射》；

（1）ISO7637-2《沿電源線的電瞬態傳導》

2004年版本的ISO7637-2規定了以下試驗脈沖波形，這些試驗脈沖只是典型脈沖的特性，并沒有涵蓋所有可能出現在車輛上的各種瞬態：

pulse1： 模擬電源與感性負載斷開連接時所產生的瞬態現象；

pulse2a：模擬由于線束電感的原因，使得與DUT并聯的裝置內電流突然中斷而引起的瞬態現象；

pulse2b： 模擬直流電機充當發電機，點火開關斷開時的瞬態現象；

pulse3a/b： 模擬由開關過程引起的瞬態現象，這些瞬態現象的特性受線束的分布電容和分布電感的影響；

pulse4：模擬內燃機的起動機電路通電時產生的電源電壓的降低，不包括起動時的尖峰電壓；

pulse5a/5b：模擬拋負載瞬態現象，即模擬在斷開電池（虧電狀態）的同時，交流發電機正在產生充電電流，而發電機電路上仍有其他負載時產生的瞬態；

最新版的ISO7637-2標準于2011年3月1日發布，代替了2004年版本。最新版對pulse4與pulse5波形做出了調整，將其移至ISO16750-2《電力負荷》測試標準中。pulse1與pulse2a的測試次數原為5000次調整為500次，縮減了測試的時間。驗證pulse 2b的條件原為0.5Ω的條件，因電流大會致使電壓下降，不易進行查驗，所以驗證條件調整為No load狀態。并特別新增了Annex F，利用一些電子開關來模擬暫態的測試條件，這也是國際車廠制定的企業標準中經常應用的測試方法。

（2）ISO7637-3《除電源線外的導線通過容性和感性耦合的電瞬態發射》

該標準規定的檢測項目是為了驗證汽車電子零部件對耦合到非電源線路的電瞬態發射的抗干擾性。2007年發布的最新版本標準中給出的試驗脈沖包括快速電瞬態試驗脈沖a和b以及慢速電瞬態試驗脈沖：

快速電瞬態試驗脈沖a和b：模擬開關過程中產生的電瞬態；

慢速電瞬態試驗脈沖：模擬較大的感性負載電路中斷時會出現的電瞬態現象；

根據汽車電子設備的抗擾性試驗長期積累的經驗表明，模擬瞬態耦合現象的試驗是必要的，這樣才足以涵蓋各種電干擾及電磁干擾。

1.3 ISO 10650《道路車輛-靜電放電的電騷擾試驗方法》

該標準規定了汽車電子設備的靜電放電試驗方法，模擬以下三種放電情況：裝配過程中的產生的靜電放電、維護人員產生的靜電放電、司乘人員產生的靜電放電。

2008年發布的最新版標準中，針對無源器件的相關特性，與在汽車環境下人體模型實際放電模式，制定四種放電模塊，即模塊150pF/2000Ω，模塊330pF/2000Ω，模塊150pF/330Ω，模塊330pF/330Ω。2000Ω電阻的試驗代表人體直接通過皮膚放電，而330Ω的電阻試驗則代表人體通過金屬部件，如工具、鑰匙、戒指等放電。用330Ω電阻的試驗要比2000Ω電阻的試驗要來的嚴格。靜電放電方法包括直接放電和間接放電，放電模式分為空氣放電和接觸放電。

1.4 CISPR 25《車輛、船和內燃機-無線電騷擾特性-用于保護車載接收機的限值和測量方法》

該標準由國際無線電干擾特別委員會發布，規定了從150kHz到2.5GHz頻率范圍內的無線電騷擾限值和測量方法，為來自汽車電子設備的電磁發射設定限值，用以保護車載接收裝置免受干擾。符合該標準的汽車電子設備的測試方法有傳導發射和輻射發射。傳導發射分為電壓法和電流探頭法；輻射發射分為ALSE法、TEM小室法以及帶狀線法。

上述這些國際標準組成了汽車電子電磁兼容標準的基本框架與主要考核項目。

2 地區的相關標準

地區標準有：歐盟指令2004/104/EC標準和歐洲法規ECE R10標準。

2004年11月13日，最新版本的歐盟指令2004/104/EC在歐洲官方期刊OJ上發布，該指令目的是：控制無用的傳導發射與輻射發射以及保護自身及鄰近或附近車輛上的電氣器件或電子設備的正常運行，提高汽車抗騷擾能力；2004/104/EC指令目前所包含的汽車電子零部件測試項目有：窄帶電磁輻射發射、寬帶電磁輻射發射、輻射發射抗擾度、傳導抗擾度和傳導發射。

歐洲法規ECE R10《關于車輛電磁兼容性能認證的統一規定》，內容與2004/104/EC基本相同，不同的是ECE R10相比2004/104/EC增加了一些條款和測試要求。

3 我國國家相關標準

我國電磁兼容標準起始于20世紀60年代，迅速發展于80年代。我國電磁兼容標準絕大多數引自國際標準，其來源包括：ISO、CIPSR、IEC等。截止2016年，我國制訂/修訂了許多汽車電子相關的電磁兼容國家標準，形成了較為完善的電磁兼容標準體系。

我國相關標準有：GB/T 18655-2010《車輛、船和內燃機-無線電騷擾特性-用于保護車載接收機的限值和測量方法》（等效于CISPR 25：2008）；GB/T 19951-2005《道路車輛-靜電放電的電騷擾試驗方法》（等效于ISO 10605：2001）；GB/T 21437.3-2012《道路車輛-由傳導或耦合引起的電騷擾 第3部分：除電源線外的導線通過容性和感性耦合的電瞬態發射》（等效于ISO 7637-3：2007）；GB/T 21437.2-2008《道路車輛-由傳導或耦合引起的電騷擾 第2部分：沿電源線的電瞬態傳導》（等效于ISO 7637-2：2004）。

4 企業相關標準

目前國際上大型的汽車廠商都有自己有關電磁兼容方面的企業標準，如：德國的寶馬、大眾，美國的通用、福特，法國的標致，日本的NISSAN等。這些電磁兼容標準都是以國際現有的相關標準（如ISO、CIPSR、IEC）為依據，并根據自身特點加以修改，最終形成了各具特色的EMC標準體系。大多數情況下，企業標準都要比國際上通用的標準要求更嚴格。

例如：日本NISSAN（28401NDS02），沿電源線瞬態傳導抗干擾試檢測項目中除了包含ISO7637-2標準定義的所有波形外，還增加了自定義的pulse1bis；pulse3a的脈沖頻率也從ISO7637-2中規定的恒定100KHz變成1KHz～100KHz的掃頻。例如，標致（PSA B21 7110-C），其測試項目已達到30項之多，大電流注入（BCI）的測試要求為300 mA（閉環法），而ISO11452-4中建議的最大值為200mA。

除此之外，國內的車廠，比如上海汽車、長安汽車、東南汽車等，經過不懈的努力與嘗試，也都已經建立了較為完善的電磁兼容標準體系以及發展規劃。

5 結束語

汽車電子設備的電磁兼容性能對提高國內汽車產品的競爭力非常重要，在國內日益受到重視。對汽車電子電磁兼容標準進行研究，可以更全面地對汽車電子設備進行電磁兼容檢測，保證產品無論是在干擾或抗擾性能方面都能夠符合標準要求，從而提高汽車的安全性、可靠性以及舒適性。

參考文獻

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