汽車EMC問題的整改思路和方法

鄭淳允

摘 要：當前隨著汽車技術的不斷發展，汽車電子電器的部件越來越多，汽車EMC問題日益突出，如何解決汽車EMC問題是保證汽車質量的關鍵一環。本文主要結合作者的經驗對汽車EMC問題如何整改進行論述。

關鍵詞：EMC EMC標準 EMC三要素

1 EMC基本概念

EMC（Electromagnetic Compatibility）即電磁兼容，是指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。

因此，EMC可以分為兩部分，即電磁騷擾EMI（Electromagnetic Interference）和電磁敏感性EMS（Electromagnetic Susceptibility）。

EMI是不對該環境中任何事物構成不能承受的電磁干擾信號，即設備或系統的干擾水平必須保持在合理的水平。

EMS是設備或系統在一定電磁環境中能正常工作，即設備或系統需要具體一定的抗干擾能力。

2 汽車EMC試驗標準

2.1 國內汽車整車EMC標準

目前我們國內汽車整車公告法規涉及的EMC標準主要有兩個標準，見表1。

其中標準GB 34660-2017適合所有7座以下的乘用車，包括燃油車和電動車，而標準GB/T18387-2017僅適用于純電動汽車、混合動力電動汽車和燃料電池汽車等類型的電動車輛。

以上兩個標準具備EMI和EMS方面的試驗，其試驗頻段覆蓋了150kHz-1GHz。

2.2 歐美整車EMC標準

我國GB/T 18387-2017標準主要以美標SAE J551-5為參考修訂而成，GB 34660-2017標準主要以ECE R10.03版為參考修訂而成。當前歐共體關于汽車整車主要涉及的是ECE R10法規，目前執行的法規是R10.05版，ECE R10.05法規要求的整車EMC試驗項目見表2。

3 汽車EMC問題整改思路

3.1 EMC問題三要素

干擾源、干擾路徑和敏感設備被稱為EMC三要素。汽車上EMC問題基本上都可以從這三要素進行分析解決。

當汽車出現EMC問題時，可以依照下述步驟和方法對問題進行排查分析：

1）排查產生EMC干擾信號的干擾源;

2）排查干擾信號的傳播路徑;

3）排查受到干擾的設備或系統。

目前對于新能源車來說，主要的干擾源來自于高壓部件，例如電驅系統、電池管理系統、DCDC和IPS等。對于燃油車來說，主要的干擾源來自于控制器，例如全景控制器、音響娛樂主機、電機等。

4 汽車EMC問題整改方法

汽車EMC問題通過排查產生EMC干擾信號的干擾源、干擾信號的傳播路徑以及受到干擾的設備或系統等方法，采用濾波、屏蔽、隔離和更換材料等措施來解決EMC問題。

4.1 通過解決干擾源方法

某車型在進行整車EMC標準GB 34660-2017窄帶輻射發射測試時超標，通過用手持式頻譜對車上各個部件進行排查，發現空調系統的干擾與整車測試時的干擾源基本吻合，因此我們初步定位干擾源為空調控制器。

我們對空調控制器進行了單獨測試，主要不通過的頻率在30MHZ-200MHZ頻段，測試數據如圖1所示，通過數據分析，可以看出各頻點之間存在倍頻的關系。

從圖1可知，超標的頻率主要是78MHz，其中準峰值干擾比限值超出了2dB，平均值干擾比限值超出了6dB，其余比較高的頻率均為倍頻關系，見表3所示。

通過對空調控制器內部的進一步分析和診斷，找到了干擾源為鼓風機控制芯片內部DSP電路噪聲干擾。

根據干擾點，采用切斷干擾路徑和對干擾源進行濾波處理的方法進行干擾抑制，如圖2所示。

通過以上整改，對空調控制器進行重新測試，測試結果符合要求，整改措施有效，如圖3所示。

由圖3可知，之前超標的78MHz干擾已經完全消失，中準峰值和平均值干擾比限值有20dB以上余量，其他倍頻干擾也得到了有效的扼制。

最后將整改后的空調控制器搭載到整車上，經過整車重測，驗證整改措施可以有效解決整車輻射發射超標的問題。測試數據見圖4所示。

從圖4的數據來看，峰值掃描的數據離平均值限值至少有5dB以上，測試結果合格，見表4所示。

4.2 通過整改傳播途徑方法

某車型在做整車EMC測試時出現了整車寬帶輻射發射超標的EMC問題，整車測試超標的數據見圖5所示。

從圖5的數據上看，超標的頻率主要是在32MHz，超出限值有4dB左右，見表5所示。

通過排查，我們發現造成不合格的問題件為新能源電驅系統。對此，我們采取整改傳播路徑的方式進行整改。

通過用手持式頻譜對電驅系統進行掃描，我們發現電驅系統的低壓控制線干擾非常大，因此我們在該線束上增加了一個磁環，同時用銅箔對線束進行屏蔽并接地處理，見圖6所示。

通過以上措施，我們對整改進行了復測，之前超標的頻點有接近7dB的余量，結果可以滿足標準的要求，見圖7和表6所示。

4.3 通過整改受干擾設備或系統的方法

某車型在做整車自兼容測試的時候，出現了遙控距離過短不滿足整車性能指標要求的問題。通過單獨對BCM和RKE進行驗證，發現BCM和RKE的遙控距離是完全滿足我們指標要求的，因此懷疑是BCM受到車上其他部件的干擾導致問題產生。

我們通過用手持式頻譜對BCM附近的各個部件進行排查，發現跟BCM相近的T-BOX件在遙控工作頻率433MHz附近的干擾比較大，而且BCM和T-BOX相互之間的位置比較靠近，因此我們初步定位T-BOX影響到了BCM的接收。

為了驗證問題，我們把T-BOX的電源斷開，再次在整車上驗證遙控距離，結果是斷開T-BOX后遙控距離完全滿足我們的要求。

考慮到整改T-BOX會增加驗證的周期同時增加成本，我們最終考慮的方案是調整BCM的放置位置，使其跟T-BOX保持10cm以上的距離。最終通過整車布置的更改，我們對此方案進行了驗證，調整后的方案很效，整車的遙控距離達到了我們整改性能要求的指標。

5 結束語

汽車技術發展日新月異，新能源汽車更是當今汽車發展的主要趨勢，解決好汽車電磁兼容問題是我們當前急需解決的問題，通過上面的三種方法，我們在分析和解決汽車EMC問題就有了途經和措施，使我們在汽車研發階段就能較好地解決整車EMC問題，從而有效保證了產品的質量。

參考文獻：

[1]GB 34660-2017 道路車輛 電磁兼容性要求和試驗方法.

[2]GB/T 18387-2017電動車輛的電磁場發射強度的限值和測量方法.

[3]ECE R10 關于車輛電磁兼容性能認證的統一規定.