整車電磁兼容試驗標準發展趨勢研究

王建利

（中國第一汽車股份有限公司 奔騰開發院，長春130012）

主題詞：電磁兼容 電動車 智能網聯汽車

1 簡介

隨著汽車不斷朝著智能化和新能源方向發展，汽車上的智能網聯相關部件/系統、高壓部件、集成控制器等電子設備越來越多，這些部件會產生較強的電磁輻射，造成整車電磁兼容干擾問題多發且不易解決，直接影響著汽車的安全和舒適性。為了提高整車的EMC 性能，減少電磁干擾問題風險，必須加強整車EMC 性能試驗驗證。本文首先對國際和國內傳統整車EMC試驗標準要求進行分類和總結。然后，梳理電動車整車EMC測試標準體系，詳細介紹了電動車充電狀態EMC 測試和低頻磁場EMC 測試項目。按照智能網聯功能不同，對智能網聯整車EMC測試項目進行分類和描述。最后，對整車EMC試驗標準未來發展趨勢進行了總結和展望。

2 傳統整車電磁兼容試驗方法

整車EMC 試驗按照測試類別可以分為電磁騷擾和電磁抗擾度2 類[1]。依據電磁發射測試保護對象不同，整車電磁騷擾又可分為輻射發射-保護車外接收機[2-3]和輻射發射-保護車載接收機[4]。依據實際場景信號不同，整車電磁抗擾度又可分為輻射抗擾-車外輻射源法[5]、輻射抗擾-車載發射機模擬法[6]、輻射抗擾-大電流注入法[7]和整車靜電放電試驗[8]4 類測試項目。

表1 傳統整車EMC試驗標準要求

圖1 電動車整車EMC試驗標準體系

3 新能源整車EMC試驗標準體系

相比傳統汽車，新能源汽車的高電壓、大電流、大功率和能量轉換的特點會產生復雜電磁干擾環境和嚴峻的電磁干擾問題[9]。為了提高新能源汽車EMC性能，降低EMC 干擾風險，國內外標準組織和團體針對新能源整車EMC 試驗標準進行了大量研究和內容修訂（表1）。電動車整車EMC 試驗標準體系如圖1 所示，其中整車電磁騷擾共8項，項目整車電磁抗擾度共7 項。相對于傳統汽車，新能源整車EMC 試驗主要增加了充電狀態相關測試項目和低頻磁場類測試項目。

充電狀態相關EMC 測試項目包括電源端口傳導發射測試，信號端口傳導發射測試，電壓變化、波動及閃爍測試，諧波電流發射測試，浪涌抗擾測試和電快速瞬變脈沖群抗擾測試。對于電源端口傳導發射，依據標準ECE R10 及IEC 61000-6-3 中要求，測試車輛在充電模式下通過交流或直流電源線產生的無線電傳導騷擾的水平，必須保證車輛的無線電傳導騷擾水平與居住、商業和輕工業電磁環境的兼容性。對于信號端口傳導發射，依據標準IEC 61000-6-3中要求，測試車輛在充電模式下通過信號線產生的無線電傳導騷擾的水平。對于電壓變化、波動及閃爍測試，依據標準ECE R10、IEC 61000-3-3 及IEC 61000-3-11 測量配有充電模式的車輛，在交流充電模式下產生的電壓變化、波動和閃爍耦合到充電網絡，保護居民和商業以及工業環境用電。對于浪涌抗擾，依據標準ECE R10 及IEC 61000-4-5 中要求，測試車輛在充電模式下抵抗浪涌沖擊的性能。對于電快速瞬變脈沖群抗擾，測試評估車輛在充電模式下抵抗電快速瞬變脈沖群干擾的能力[10]。

低頻磁場EMC測試項目包括電動車電磁場發射，整車人體電磁防護測試和低頻磁場抗擾測試。電動車電磁場發射測試，依據標準GB/T 18387 測量、評估整車150 kHz～30 MHz 頻段的電場、磁場輻射發射性能，避免影響車外其他設備的正常運行。整車人體電磁防護測試，依據標準GB/T 37130 和GB 8702 中測試要求，測試整車在靜態、勻速、急加速、急減速和充電狀態下的低頻電磁場發射。低頻磁場抗擾測試，依據標準SAE J551-17[11]測試整車低頻磁場抗干擾能力。

4 智能網聯整車EMC試驗標準體系

智能網聯汽車（Intelligent and Connected Vehicle,ICV）是指搭載先進的車載傳感器、控制器、執行器等裝置，并融合現代通信與網絡技術，實現車與X（車、路、人、云等）智能信息交換、共享，具備復雜環境感知、智能決策、協同控制等功能的新一代高級汽車[12]。目前，智能控制或預警功能的實現主要基于毫米波雷達、智能攝像頭、激光雷達、超聲波雷達和紅外測距器等智能系統[13]。網聯功能的實現主要基于車載互聯終端T-BOX，車載發射/接收天線等。智能網聯汽車不僅要進行傳統車/電動車的常規整車EMC 試驗項目，還要對智能功能、網聯功能和復雜電磁環境適應性進行整車EMC測試驗證，以保證智能網聯汽車在強電磁干擾下能夠正常運行(圖2)。智能網聯汽車的整車抗擾測試不僅需要傳統整車EMC抗擾測試的系統布置，還需要行人/道路/車輛模擬系統、衛星信號模擬系統、雷達模擬系統等相應的具備高抗干擾能力的測試設備和場景裝置，以激活相應的智能網聯功能和工況，保證測試系統的正常運行[14]。

圖2 智能網聯整車EMC試驗標準體系

智能功能整車EMC抗擾能力測試包括：自適應巡航（ACC）、前碰預警（FCW）、自動緊急制動（AEB）、車道偏離預警（LKA）、盲區監測BSD、行人保護系統PPS等智能功能的抗擾測試[8-9]。智能功能整車EMC 抗擾能力測試參考GB/T 33012 或ISO 11451 系列標準要求，依據不同智能功能搭建不同的測試場景和工況，同時利用車載總線、麥克風、攝像頭、音頻分析儀監測設備監控聲音信號、圖像顯示和總線信息[15]。

網聯功能整車EMC 抗擾能力測試包括：OTA-車載導航系統、OTA-車載移動通信系統、車載緊急呼叫系統（E-call）和OTA-V2X 網聯功能的抗擾測試[7]。網聯功能的整車EMC 抗擾測試參考GB/T 33012 或ISO 11451 系列標準要求，采用OTA（Over The Air）方式將模擬衛星發射天線與車載天線或通信系統建立穩定連接和數據傳輸，同時采用通信綜測儀、車載總線、麥克風、攝像頭、音頻分析儀監測設備監控通信連接狀態、數據傳輸質量、聲音信號、圖像顯示和總線信息[16]。

復雜電磁環境抗擾測試是利用汽車電磁干擾問題多發地點的實際電磁環境信號對車輛進行抗擾試驗，補充現有標準對智能網聯汽車抗擾能力驗證的不足。復雜電磁環境場景信號包括工業區、商業區、居民區、地鐵站、短波電臺、機場、廣播電視塔、發電站等，通過對實際電磁干擾環境信號的采集和合成，然后在EMC實驗室內回放和信號處理，進行整車復雜電磁環境抗擾測試，驗證智能網聯功能對復雜電磁環境的適應性[17]。

5 未來發展趨勢

隨著電磁環境中各電磁載體自身的變化，如汽車、人、外界設備、自然界等，會產生新的電磁兼容問題。為了滿足汽車系統內的電磁環兼容性以及汽車與外界之間的電磁環境兼容性，汽車EMC試驗標準要求會更全面、嚴格。

5.1 汽車創新技術對整車EMC的影響

新能源汽車技術和智能網聯汽車技術相對與傳統汽車具有相當程度的創新性，新能源汽車技術具有高電壓、大電流、大功率和高能量轉換的特點，智能網聯汽車技術具有功能多樣性、高速高頻通信、集成控制、無線傳輸、信息融合的特點，這些特點給EMC測試帶來了極大挑戰。按照電磁兼容測試標準和EMC 性能開發設計要求，針對新能源汽車技術和智能網聯汽車技術，需要增加相應的整車EMC 測試項目，以驗證汽車新技術的發展變化對電磁環境的兼容性（表2）。

表2 汽車創新技術新增整車EMC測試項目表

5.2 整車EMC標準的發展

整車EMC 測試項目更加全面：傳統汽車6 項常規測試，電動車增加至15 項，智能網聯汽車在傳統車/電動車的基礎上，依據智能網聯功能增加相應整車EMC抗擾測試。為了完善整車EMC測試標準體系，國內外標準機構和主機廠還需進行大量測試標準的編制、修訂和轉化工作。

整車EMC 標準要求更加嚴格：GB 34660—2017強制性標準中增加整車抗擾測試，明確車輛工作狀態和結果評價要求。整車強制性檢驗保護車外接收機測試項目，GB 34660—2017 比GB 14023—2011 發射測試限值要求更低。為了保證汽車電磁兼容性能開發質量，EMC 標準體系從頻段、限值、工況和評價全面提高要求，且整車EMC 強制性測試項目呈增多趨勢，汽車電磁騷擾測試限值變低和電磁抗擾度要求更高。

6 結束語

隨著汽車新技術的快速發展，汽車上的高壓部件、高速信號、高頻信號、天線、集成電路會越來越多，隨之產生的復雜電磁環境，給整車EMC的測試驗證帶來了極大挑戰。未來整車EMC 發展主要體現在兩個方面，一是測試項目會更加全面，標準體系內容會更加豐富，標準更新速度呈加快趨勢；另一方面是測試標準要求更加嚴格，車輛狀態等要求更加明確，更加注重車輛電磁安全和可靠性，且整車EMC強制性測試項目呈增多趨勢。