保護車載接收機EMC測試問題分析與整改

戎 輝，趙明麗，劉 喆，汪春華，王子龍

（中國汽車技術研究中心汽車工程研究院，天津 300162）

保護車載接收機EMC測試問題分析與整改

戎 輝，趙明麗，劉 喆，汪春華，王子龍

（中國汽車技術研究中心汽車工程研究院，天津 300162）

通過對某款車型EMC性能摸底試驗保護車載接收機的測試，確定車輛車載末端騷擾超標原因，并協助整車廠進行整改實施；整改后驗證測試表明，有效解決了保護車載接收機超標問題。詳細闡述保護車載接收機的測試方法、評判準則及相應的整改措施，建議整車性能開發要注重EMC正向開發設計。

EMC；摸底測試；騷擾；整改

近幾年來，汽車電子設備及產品在汽車產業中呈現快速發展的形勢，其中包括藍牙、全球定位系統（GPS）、通信設備（3G、4G）等，這些設備在設計上相對復雜，而且又屬于敏感器件。在整車電磁干擾環境下，暖風電機、刮水電機這類大功率騷擾器件工作，會產生電磁兼容干擾問題，因此需要給供應商提出合理性能指標要求，并在開發設計階段進行EMC設計審核。

整車EMC保護車載接收機測試需滿足如下相關標準：①GB 18655—2002《用于保護車載接收機的無線電騷擾特性的測量方法及限值》；②GB/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》；③CISPR 25—2008《Vehicles,boats and internal combustion engines—Radio disturbance characteristics -Limits and methods of measurement for the protection of on-board receivers》［1］。

1 保護車載接收機排查測試

由于整車企業在選定供應商時，并未對暖風電機提出EMC性能要求，某車型在進行保護車載接收機測試時，當暖風電機工作，收音機FM（76～108 MHz）頻段測試數據超標。初步分析是暖風電機工作引起的電磁干擾，通過線束耦合到收音機天線線束。進行排查測試。

1）將整車蓄電池斷電，給收音機天線單獨供電，確保收音機天線及放大器正常工作，測試結果并未超標，說明天線本身設計并未出現問題。

2）車輛狀態至ON擋，重新進行測試，測試數據也并未出現超標現象。

3）對比2）與暖風電機工作數據，確定暖風電機引起超標現象。

2 問題整改

2.1 整改過程

暖風電機工作時，導致保護車載接收機測試不合格。整改過程如圖1所示，首先確定零部件本身符合EMC性能要求，在確保零部件符合要求的前提下，再進行整車相關走線整改，最終對測試結果進行驗證。

2.1.1 整車保護車載接收機測試結果

整車測試根據標準GB 18655—2002、GB/T 18655—2010分別進行，其中在76～108 MHz頻段超標，測試結果如圖2所示。

圖2 整車測試結果

2.1.2 暖風電機傳導發射測試結果

電源線傳導騷擾的測試結果如圖3所示，在50～60 MHz最大超標15 dB。由于暖風電機本身不合格，所以優先對零部件進行整改。

2.1.3 暖通電機的整改

整改過程中，暖通電機電源端增加如圖4所示的濾波器。

圖4 整改采用的濾波器

增加上述濾波器后，供應商提供的測試報告表明，其傳導和輻射發射均能夠達到標準等級3級限值要求，測試結果如圖5所示。

圖5 整改暖風電機測試結果

2.1.4 整車第2輪測試

采用整改后的暖通電機，保護車載接收機測試結果仍不能滿足要求。此時，如果進一步進行暖通電機進行整改，難度較大、成本高，所以從暖風電機相關的布線角度進行分析和整改。

2.1.5 電氣系統整改

電氣系統整改時，嘗試多種方法，如改變走線等。最終有效的方式為：①將空調控制器與調速模塊之間的連接線束加長186 mm；②將暖風電機的正負極線束均增加72 cm左右。

電氣系統整改后的測試結果如圖6所示，能夠滿足GB 18655—2002標準要求。測試狀態為：空調控制器與調速模塊間線束加長186 mm，打開暖風電機，且最大風量。

2.2 原因分析

2.2.1 控制系統原理

暖風電機控制系統原理如圖7所示，空調控制器緊靠收音機布置，收音機的搭鐵點為IP-G2。

圖7 暖風電機控制系統

從上述原理可以看出，與饋線可能平行布置且距離較近的導線主要為：①暖風電機與調速模塊的連接線；②調速模塊到IP-G3的連接線；③空調控制器到IP-G3的連接線；④暖風電機的正極線。

2.2.2 問題定位

考慮如下原因，暖風電機整改后導致保護車載接收機超標的原因可能主要為調速模塊：①在超標頻段，暖風電機達到了標準等級3限值要求；② 暖風電機靠近中控布置，其正負極線與饋線平行布置的長度相對較短；③進行電氣系統整改時，改變的線束都與調速模塊相關。若主要原因仍為暖風電機，改變調速模塊與空調控制器的線束應不會產生改善效果。而且，該導線傳輸的是模擬信號，本身不應存在過大的電磁騷擾。

2.2.3 干擾耦合分析

2.2.3.1 差模干擾

調速模塊的差模干擾的傳輸路徑如圖8所示（紅色和黑色箭頭線）。

圖8 差模干擾

從圖8可以看出：由于調速模塊的搭鐵點為IPG3，在右側A柱，導致調速模塊差模干擾的輻射回路大大增加，將調速模塊的搭鐵點調整到左側A柱，如圖9所示,。

圖9 調整后的差模回路

改變搭鐵點后，具有如下的優點：①降低差模干擾的回路；②差模干擾的回路遠離饋線，主要在車左側；③鼓風機供電的正極和負極回路幾乎平行，有利于降低回路面積。

進行電氣系統整改時，同時增加了暖通電機的正極線和負極線，且兩者基本平行走線，如圖10所示。雖然會增加回路面積，增加差模干擾與饋線的耦合，但影響不大。

圖10 增加暖通電機正負極線

電氣系統整改過程中，并未改變調速模塊的搭鐵點，所以采取的整改方案對差模干擾與饋線的耦合影響不大。

2.2.3.2 共模干擾

調速模塊共模干擾的傳輸路徑如圖11所示（紅色箭頭線）。

圖11 共模干擾

從圖11可以看出，下列線束都會傳播共模干擾：①暖風電機與調速模塊的連接線；②調速模塊到IP-G3的連接線；③空調控制器到調速模塊的連接線；④暖風電機的正極線。

但是考慮暖風電機距離中控較近，暖風電機的正負極線與饋線的平行布置長度較短。調速模塊與空調控制器的連接線基本未與饋線平行布置。所以，相對而言，與饋線耦合最強的應為調速模塊到IP-G3的連接線。

通過改變調速模塊的搭鐵點，將其布置到車左側A柱，可以避免其與饋線平行布置，消除兩者之間的耦合。但在進行電氣系統整改時，未改變調速器的搭鐵點，所以該方案效果無法評估。

為分析實際實施方案，調速模塊共模干擾與饋線的耦合模型可以簡化為圖12所示。

圖12 共模干擾與饋線耦合模型

實施的有效整改方案為： ①將空調控制器與調速模塊之間的連接線束加長186 mm； ②將暖風電機的正負極線束均增加72 cm左右。

兩種方案都增加了共模干擾發射天線的長度，但增加的發射天線長度與饋線之間的耦合并不大。方式②的實際實施情況如圖10所示，基本未與饋線平行布置。方式①的實際實施方式如圖13所示，增加的導線在車輛左側，而饋線在車輛右側，所以基本無影響。

圖13 增加調速器到空調控制器連接線

另一方面，考慮到增加天線長度可以增加通過該天線發射出去的EMI，且調速模塊共模干擾的大小固定，所以兩種方式都會減小由調速模塊到IP-G3連接線輻射出去的EMI。3根共模干擾發射天線中，到IP-G3連接線與饋線平行布置長度最長，距離最近，所以兩者耦合也最多。綜上：電氣系統整改時采用的方式①或方式②都有利于降低耦合車載天線末端的EMI；在增加導線長度相同的情況下，方式①的效果應更好，因為調速模塊與空調控制器連接線本身距離饋線較遠；最佳的方案應是將調速模塊的搭鐵點布置到車輛左側A柱，此時共模干擾如圖14所示。

圖14 更改搭鐵點后的共模干擾

采用這種整改方式，具有優點：①徹底消除了與饋線耦合最強的共模干擾發射天線；②與原先連接到IP-G3相比，連接到左側A柱也會縮短調速模塊的搭鐵線長度，意味著縮短了共模干擾發射天線的長度，也有利于減小共模的耦合。

3 結束語

對于整車電磁環境來說，汽車上的暖風電機屬于騷擾源。尤其在收音機天線FM頻段超標，會導致整車收音機效果不佳、有雜音等問題，從而影響乘車的主觀感受。而為了解決EMC干擾問題，往往需要零部件供應商配合整改、驗證，可能延長整車開發周期、成本增加。因此在整車開發過程中增加前期的設計和優化，以減少后期的測試與整改，開發階段措施介入得越早可采取的措施手段越多，所需成本越低。通過合理的電源/搭鐵、線束設計、零部件布置審核、零部件EMC目標要求制定，有效保證整車EMC性能。

［1］ GB 18655—2002，用于保護車載接收機的無線電騷擾特性的限值和測量方法[S]. 北京：中國標準出版社，2002.

［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］ 陳訓龍，鄭洪波，宜密莉，等.電源EMI濾波器的技術參數及其應用（上）[J].電氣時代，2007（9）：130-132.

（編輯 凌 波）

EMC Test Problem Analysis and Improvement for Protection of On-Board Receivers

RONG Hui, ZHAO Ming-li, LIU Zhe, WANG Chun-hua, WANG Zi-long
（Automotive Engineering Research Institute, China Automotive Technology and Research Center, Tianjin 300162, China）

Through the EMC pre-compliance test the on-board receiver protection test, the reason for excess interference on vehicle terminal is identified, which assists improvement implementation of manufacturers, and the verification test proved its effectiveness. In this article, the vehicle-mounted receiver test method, evaluation criteria and the corresponding improvement are discussed in detail. Finally, a suggestion is given that more attention is needed on EMC positive development design during the vehicle performance improvement.

electromagnetic compatibility; pre-compliance test; interference; improvement

U463.67

A

1003-8639（2017）04-0051-04

2017-03-06

戎輝（1981-），男，河北邯鄲人，博士，主要研究方向為汽車電磁兼容。