一種電磁兼容正向開發驗證體系*

唐 偉， 陳 拯， 陸云峰， 孫小寶， 葉 青， 王志強

（奇瑞商用車（安徽） 有限公司， 安徽 蕪湖 241003）

2020年1月1 日， 工信部發布新版本 《道路車輛 電磁兼容性試驗要求和方法》 的電磁兼容新法規， 該法規更新試驗項目、 強化測試等級， 明確如果整車電磁兼容測試不合格， 產品不能上市。 由于近年我司汽車開發周期變短， 項目預算減少， 電子化應用程度高， 整車電磁兼容一次性通過率低， 測試成本高， 在新法規執行后， 整車EMC一次性通過率會更低， 整改驗證費用會更高。 為此， 建立電磁兼容正向開發驗證體系， 可降低整車EMC測試費用， 提升整車電磁兼容合格率。

1 整車電磁兼容合格率低原因分析

通過對整車電磁兼容合格率低進行5mt原則分析， 確定了以下5個末端要素。

1） 工程師能力不足： 大部分工程師對電磁兼容試驗不了解， 無法進行試驗驗證體系管控。

2） 奇瑞試驗驗證設備不全： 試驗中心僅有7637-2脈沖機 （僅能測部件）、 ESD發生器， 僅能做兩項測試， 不能滿足整車測試的需求， 無法進行充分電磁兼容整改驗證。

3） 外協件品質不達標： 部分外協不能提供合格的試驗數據， 80%整車電磁兼容不合格是由單件不合格造成， 單件電磁兼容品質差對整車造成極大風險。

4） 未使用電磁屏蔽材料： 電磁屏蔽材料可以有效屏蔽電磁波， 保障試驗合格率， 奇瑞商用車因成本考慮， 未使用相關材料， 從而降低了整車合格率。

5） 電磁兼容整改方法不明確： 合格的單件裝車后會發生能量耦合、 疊加， 導致系統級試驗不合格， 需要依據整改方法確定異常電磁波， 快速處理異常能量源頭。

2 電磁兼容正向開發驗證體系

2.1 建立單件電磁兼容管控機制

1） 目標分解設定： 基于新法規， 對整車電磁兼容目標進行區域化、 功能性電磁兼容目標分解， 設定不同零件的電磁兼容指標， 見圖1。

圖1 指標圖

2） 建模仿真： P3階段對零件PCB進行建模仿真， 分析磁感應線、 電波強度等參數， 確定能否滿足電磁兼容指標要求， 如圖2所示。

圖2 能量圖

3） 供應商及第三方試驗資源能力確定： 通過能力驗證比對， 確定不同實驗室的差距， 擇優而用， 最大程度減少單件測試誤差。 表1為比對方式， 圖3為比對結果。

表1 比對方式

圖3 比對結果

4） 關鍵件測試指導： 針對新技術電器件的電磁兼容試驗方法進細化研究， 指導工程師編制測試指導書 （圖4），提升測試品質。

圖4 產品測試指導書

5） 供應商電磁兼容測試支持： 對供應商提供現場測試支持， 輔助測試， 提升品質和效率， 如圖5所示。

圖5 測試進展及結果

6） 零件狀態一致性確認： 明確試驗件的樣品狀態要求， 對整車電磁兼容車輛狀態點檢確認， 確保試驗件與供貨件一致性， 如圖6所示。

圖6 整車EMC試驗車輛狀態點查表

2.2 新電磁兼容整改方法

2.2.1 數據離群分析法

將整個項目沿用報告基于 “源頭標準、 試驗報告/數據” 進行全局核查， 基于規定的離群分析法， 篩除出可疑數據量， 如表2所示。

表2 數據分析表

2.2.2 系統集成仿真測試法

1） 對多個關鍵零部件進行建模仿真， 分析磁感應線、電波強度等參數， 優化異常能量源。

2） 將優化后的零件仿真結果導入到整車模型中， 通過線束發射模型分析、 敏感體系統信號分析等措施確定整車異常發射源， 可以便捷地從源頭進行整改。 圖7為車身表面發射電流分布圖示。

圖7 車身表面發射電流分布圖示

2.2.3 電磁轉移法

針對高強電磁波， 在不能使用昂貴電磁吸收材料的前提下， 采用多點搭鐵、 蓄電池濾波等方式轉移異常電磁波。

2.2.4 建立EMC近場頻譜測試方法

通過建立新的測量框架， 形成實際應用的近場探頭測量方法。 EMC近場頻譜法相比標準EMC測試結構簡單， 對異常區域可定性鎖定。 圖8為方法框圖， 圖9為執行曲線。

圖8 方法框圖

圖9 執行曲線

3 應用及推廣

該改善成果已應用在奇瑞商用車開發的各類車型上，包括捷途、 開瑞等品牌， 通過售后跟蹤以及國家抽查結果反饋， 未出現電磁兼容失效的情況， 改進成果有效， 并對各個車型特點形成一車一案的技術創新案例指導書， 對奇瑞股份、 奇瑞新能源進行技術宣貫、 傳授， 提升了整體奇瑞集團的電磁兼容開發驗證能力。 經財務核算， 2020 年EMC整 改 驗 證 費 用 降 低411.2 萬 元， 降 幅 達93%； 2021 年EMC整改驗證費用降低167萬元， 降幅達93%。

通過建立單件電磁兼容管控機制及電磁兼容正向開發驗證體系， 提升了整車電磁兼容開發驗證能力， 降低了項目開發成本， 確保了奇瑞商用車符合上市準則。

基于該改善成果的建立， 已形成了發明專利二項： ①ZL 2018 1 0870403.X一種TBOX天線方向性測試用工裝及其測試方法； ②ZL 2016 1 0503405.7遙控鑰匙專用的雜散發射測試專用機器手專利。