汽車電磁兼容技術與標準體系淺析

林志雄，張藝媛，操葉芳

（安徽江淮汽車股份有限公司技術中心，安徽 合肥 230601）

汽車電子

汽車電磁兼容技術與標準體系淺析

林志雄，張藝媛，操葉芳

（安徽江淮汽車股份有限公司技術中心，安徽 合肥 230601）

隨著車載電子設備的日益增多，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從基礎概念、電磁環境、電磁干擾要素等方面進行淺解，另外對汽車電磁兼容標準體系進行梳理和對比分析，希望能為汽車電磁兼容性設計者提供理解和幫助。

電磁兼容性；基礎概念；標準體系；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展，車載電子化配置比重日益增多，大量現代電子技術在汽車上應用，從提升車輛舒適性的車身控制系統到與車輛的行駛控制有關的動力系統、制動系統、轉向系統，電子裝置都扮演著重要的角色，各種電子電器產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展。日漸龐大的電子電器系統對整車廠提出較大的挑戰，如何保證電子系統在車輛運行過程中的電磁兼容性并穩定可靠的運行，減少電子設備因電磁干擾等問題的出現是整車電子電器系統開發中非常重要的一環。

1、汽車電磁兼容技術

電磁兼容性（Electromagnetic Compatibility，簡稱EMC），在國標GB14023中定義為設備或系統在其電磁環境中能正常工作且不對該環境中任何事物構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備、傳輸通道或系統性能的下降，對零部件產生影響并有影響結果，包含輻射發射RE (Radiated Emission)和傳導發射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、設備或系統不能避免性能降低的能力，包含輻射敏感度RS(Radiated Susceptibility)和傳導敏感度CS (Conducted Susceptibility)。

1.1 汽車電磁兼容環境

汽車上由于越來越多電子電器零部件的運用，存在大量電磁干擾現象，如汽車發動機采用的點火系統（汽油機）產生的電磁輻射、玻璃升降電機和雨刮電機工作時產生的電磁噪聲、開閃光繼電器時產生的噪聲、開各類車載用電器或射頻信號觸發時，會對車載收音機的FM和AM頻段造成干擾導致收音質量下降，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象、我們使用的通信設備發射塔等也會對車載接收設備產生不同程度的影響，所以汽車所處的電磁環境非常復雜，如圖1所示。

圖1 復雜的汽車電磁環境

1.2 汽車電子設備常用頻段分布

汽車中各種電器電子零部件工作產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，如發動機盜線圈的通訊頻率IMMO為125KHz、收音機的AM頻段531-1602KHz、雷達的超聲波頻段等；部分采用大于1GHz的較高頻段，如藍牙、WIFI、GPS導航、北斗導航等功能。

圖2 汽車電子設備常用的頻段分布

1.3 汽車EMC干擾要素分析

從現有電磁干現象的研究結果分析，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生的，如圖3所示：1）電磁騷擾源：指產生電磁騷擾的元件、器件、設備或自然現象；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備上，并使該設備產生響應的媒介；3）敏感設備：指對電磁騷擾產生響應的設備。

圖3 電磁干擾三要素

由電磁騷擾源發出的電磁能量，經過某種耦合通道傳輸到敏感設備，導致敏感設備出現某種形式的響應并產生效果。對于耦合通道可分為通過空間輻射和導線傳導兩種方式進行分別處理和設計，如空間輻射表現為在遠場條件下騷擾以電磁波的形式發射的規律，以及在近場條件下的電磁耦合，在電磁兼容設計和整改中可以采用屏蔽技術來阻斷騷擾的輻射；導線傳導表現為騷擾沿導線傳輸的影響，在電磁兼容設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標準體系分析

2.1 EMC標準體系概述

汽車電磁兼容標準體系可分為國際標準、區域標準、國家標準、企業標準等四方面，主要包括ISO汽車電子標準體系、IEC/CISPR/D汽車電子標準體系、歐盟汽車電子標準體系、美國SAE汽車電子標準體系、中國GB汽車電子標準體系，如圖4所示。

圖4 汽車電磁兼容標準體系

從現有標準法規分析，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汽車電子標準體系，整車電磁抗擾性主要參考ISO11451、ISO10605系列標準，包含自由場抗擾、模擬車載發射機抗擾、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系列標準，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、模擬發射機抗擾、擴展音頻傳導抗擾、電源線瞬態傳導抗擾、控制/信號線耦合瞬態抗擾、靜電放電抗擾等項目。

2.2 標準對比分析

通過收集目前主要在用的整車和零部件EMC標準法規，以及部分主流汽車廠家的EMC企標要求，對他們的EMC測試項目和對應關系進行對比分析。以下根據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行對比分析。

2.2.1 整車EMC測試項目

通過對收集的國際標準、國家標準、區域標準、部分整車廠企標中定采用的整車EMC測試項目進行對比分析。整車EMC測試項目對比結果如下表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射合格，無需進行整車窄帶輻射發射的測試。其中大電流注入法用于大型車輛，替代自由場抗擾測試。車內低頻磁場發射主要是為了保護乘客；車外低頻磁場發射、整車傳導發射用于帶電驅動系統的車輛，如混合動力汽車。

通過以上標準對比分析，整車廠的EMC企標涉及的測試項目最多，包含了部分國際標準所沒有的測試項，對于EMC性能的要求更為苛刻；另一方面在國家標準和區域標準中對目前重點要求的EMC性能要求項進行規定，且參考的測試方法等基本都是參考ISO國際標準制定。

2.2.2 零部件EMC測試項目

通過對收集的國際標準、國家標準、區域標準、部分整車廠企標中定采用的零部件EMC測試項目進行對比分析。零部件EMC測試項目對比結果如下表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

通過以上標準對比分析，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性能達標和穩定的基礎和保證，所以零部件相關測試項目較為全面，包含發射、抗擾和瞬態三大類測試21項。與整車要求一樣，零部件的EMC要求各整車廠規定項目較全且限值要求更為苛刻。

3、總結

汽車電磁兼容性已經成為衡量汽車基本性能的重要標志之一，影響車載電子系統運行的安全可靠性，對于現代汽車而言，汽車電磁兼容技術與排放技術、安全技術同為汽車最為重要的幾大共性技術。研究電磁兼容性需要從電磁兼容技術基礎概念和相關標準法規的分析入手，建立電磁兼容標準和管控流程，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）.電磁兼容導論（第2版）[M].北京:機械工業出版社,2006.

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

[3] 林福昌,李化.電磁兼容原理及應用[M].北京:機械工業出版社,2009.

[4] 何金良.電磁兼容概論[M],北京:科學出版社,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設計和整改、電子零部件功能和性能測試驗證等工作。