汽車電子電磁兼容標準體系與應(yīng)用研究

李鐵華

（工業(yè)和信息化部電子第五研究所，廣東 廣州 510610）

1 引言

汽車工業(yè)的快速發(fā)展和汽車市場的激烈競爭極大地促進了各類電氣、電子和信息設(shè)備在汽車上的廣泛應(yīng)用，對于今天的汽車產(chǎn)業(yè)，應(yīng)用電子技術(shù)的程度已成為提升汽車技術(shù)水平的重要標志之一。電子設(shè)備廣泛應(yīng)用于汽車發(fā)動機控制系統(tǒng)、自動變速系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、調(diào)節(jié)系統(tǒng)以及行駛系統(tǒng)中，對汽車的安全性、可靠性和舒適性起著決定性的作用。

隨著汽車電氣設(shè)備數(shù)量和種類的不斷增加，工作頻率的不斷提高，汽車內(nèi)的電磁環(huán)境日益復(fù)雜。同時，汽車上的電子設(shè)備和器件，特別是半導(dǎo)體邏輯器件對電磁干擾十分敏感，經(jīng)常發(fā)生汽車內(nèi)部電子設(shè)備相互干擾的情況。當電磁干擾發(fā)生時，輕則導(dǎo)致受干擾的敏感電子設(shè)備功能發(fā)生降級，重則導(dǎo)致其功能失效，給汽車的安全行駛造成嚴重的影響。

汽車電子電磁兼容問題已經(jīng)成為國際上一個重要的研究課題和方向，國外對汽車的電磁兼容問題非常重視，很早就開始了電磁兼容性標準的制訂工作，目前已經(jīng)形成了較為完善的汽車電磁兼容性標準體系。

本文系統(tǒng)地介紹了汽車電子EM C標準體系及其應(yīng)用情況，并就我國目前的汽車電子EM C標準和發(fā)展方向提出了見解，希望對完善國內(nèi)汽車電子EM C標準體系有一定的作用。

2 汽車電磁兼容標準的分類

汽車電磁兼容標準分為國際、地區(qū)、國家和企業(yè)標準。現(xiàn)國際上制定電磁兼容方面的標準化組織有國際標準化組織（ISO）、國際電工委員會（IEC）、國際電工委員會無線電干擾特別委員會（CISPR）。地區(qū)標準主要是歐洲ECE法規(guī)和EEC指令。國家性標準協(xié)會有美國國家標準協(xié)會（AN SI），美國聯(lián)邦通訊委員會（FCC），美國汽車工程協(xié)會（SAE），德國郵電部（FT Z），德國電氣工程師協(xié)會（VDE），英國標準協(xié)會（BSI），日本民間干擾控制委員會（VCCI），上述標準協(xié)會的作用是與國際標準協(xié)調(diào)，并且制定各國家自己的標準。

國際上各大型汽車公司都有自己的企業(yè)電磁兼容標準，如美國福特公司、通用公司，德國大眾、寶馬、梅塞德斯-奔馳公司，法國的標致-雪鐵龍公司，其企業(yè)標準比國際上通用的標準要嚴格得多，例如：通常國際標準對于汽車抗擾度的要求通常為24 V/m，而一些汽車公司則規(guī)定為100-200 V/m。

3 汽車電磁兼容國際性標準

3.1 ISO電磁兼容方面的標準

a） ISO 11451系列標準和ISO 11452系列標準

ISO 11451《道路車輛—窄帶輻射電磁能量所產(chǎn)生的電氣干擾—整車測試法》（Road vehicles-Electrical disturbances by narrowband radiated electromagneticenergy-vehicle test methods）。該標準為抗窄帶電磁輻射源產(chǎn)生的電磁干擾的整車測試方法。ISO 11451包括4部分。分別為：

1)ISO11451-1《第1部分 概述和定義》；

2)ISO11451-2《第2部分 車外輻射源》；

3)ISO11451-3《第3部分 車內(nèi)內(nèi)部發(fā)射機仿真》；

4)ISO11451-4《第4部分：大量電流注入（ BCI）》。

ISO 11452《道路車輛—窄帶輻射電磁能量所產(chǎn)生的電氣干擾—零部件測試法》（Road ISO vehicles-Electrical disturbances by narrowband radiated electromagneticenergy-Component test methods）

該標準為抗窄帶電磁輻射源產(chǎn)生的電磁干擾零部件測試方法。ISO 11452包括11部分。分別為：

1)ISO 11452-1《第1部分：概述和定義》；

2)ISO 11452-2《第2部分：自由場法》；

3)ISO 11452-3《第3部分：T EM小室法》；

4)ISO 11452-4《第4部分：BCI法》；

5)ISO 11452-5《第5部分：帶狀線法》；

6)ISO 11452-6《第6部分：平行板法》；

7)ISO 11452-7《第7部分：射頻電源注入》；

8)ISO 11452-8《第8部分：磁場抗擾度》；

9)ISO 11452-9《第9部分：便攜式發(fā)射機》；

10)ISO 11452-10《第10部分：傳導(dǎo)抗抗擾度》；

11)ISO 11452-11《第11部分：混響室法》。

b） ISO 7637系列標準

ISO 7637《道路車輛—由傳導(dǎo)和耦合產(chǎn)生的電騷擾》（Road vehicles-Electric disturbances by conduction and coupling）。該標準描述的是汽車電氣設(shè)備經(jīng)常產(chǎn)生的一些常見的瞬態(tài)干擾信號，通過導(dǎo)和耦合方式對被測設(shè)備造成干擾的測試及評價方法。

ISO 7637包括3部分，分別為：

1)ISO 7637-1第1部分：定義和一般描述；

2)ISO 7637-2第2部分：沿電源線的電瞬態(tài)傳導(dǎo)；

3)ISO 7637-3第3部分：沿電源線以外的其他線纜的電瞬態(tài)傳導(dǎo)。

c）ISO 10650

ISO 10650《道路車輛—靜電放電產(chǎn)生的電氣干擾》（Road vehicles-Electrical disturbances from electrostatic discharge）。該標準涉及的是人體與車輛接觸時所產(chǎn)生的靜電放電對車輛電子器件所造成的影響。

3.2 國際電工委員會無線電干擾特別委員會（CISPR） 標準

a） CISPR 12《車輛、機動船和內(nèi)燃發(fā)動機驅(qū)動裝置的無線電騷擾特性的限值和測量方法》（Vehicles,boats,and internal combustion engine drivendevices-radio disturbance characteristics-limits and methods of measurement）。該標準保護建筑物內(nèi)廣播電視設(shè)備免受來自車輛、船和內(nèi)燃發(fā)動機驅(qū)動裝置所產(chǎn)生的電磁騷擾。

b） CISPR 25《用于保護用在車輛、機動船和裝置上車載接受機的無線電騷擾特性的限值和測量方法》(Limits and methods of measurement of radiodisturbance characteristics for the protection of receiversused on boardvehicles， boats， and on devices)。該標準保護用于車上、船上和裝置上的接受機免受無線電騷擾，并規(guī)定了限值和測試方法。

3.3 歐洲汽車電磁兼容標準

a） 歐盟95/54/EC指令

95/54/EC《對于車內(nèi)點火發(fā)動機產(chǎn)生的無線電干擾的抑制》（Thesuppression of radio interference produced by spark-ignition enginesfitted to motor vehicles）。該指令是歐洲汽車認證所依據(jù)的法規(guī)，包括兩方面的內(nèi)容：一方面是汽車整車的型式認證，另一方面是電氣、電子組件的型式認證。其中每種型式認證都包括輻射和抗擾度兩個方面，共包括9個技術(shù)附件。

1）附件I對車輛和安裝于車輛上的電氣/電子組件的要求；

2） 附件II A車輛電磁兼容EEC型式認證樣本文件；

3） 附件II B電氣/電子組件電磁兼容EEC型式認證樣本文件；

4）附件III A樣本：EEC型式認證證書（車輛）；

5） 附件III B樣本：EEC型式認證證書（電氣/電子組件）；

6）附件IV車輛發(fā)射的寬帶電磁輻射的測量方法；

7）附件V車輛發(fā)射的窄帶電磁輻射的測量方法；

8）附件VI車輛對電磁發(fā)射抗擾度的測量方法；

9）附件VII電氣/電子組件發(fā)射的寬帶電磁輻射的測量方法；

10） 附件VIII電氣/電子組件發(fā)射的窄帶電磁輻射的測量方法；

11）附件IX電氣/電子組件對電磁發(fā)射的抗擾度測量方法。

b）95/96/EC 、97/24/EC和2000/2/EC指令

95/96/EC《車輛保安系統(tǒng)》（Vehicles security system s）。該指令是有關(guān)汽車保安系統(tǒng)，即防盜和報警系統(tǒng)的標準。

37/24/EC《輪式車輛》（Wheeled vehicles）。該指令是有關(guān)二輪或三輪車輛方面的電磁兼容標準。

2000/2/EC《森林和農(nóng)用拖拉機》(Forestry and agricultural tractors)。該指令是針對75/322/EEC指令的修訂，是針對森林機械和農(nóng)用拖拉機所制定的標準。

c） ECE R10 指令

ECE R10指令是有關(guān)車輛電磁兼容方面的統(tǒng)一條款。本法規(guī)內(nèi)容基本上等效于95/94/EC，不同之處是增加了一些特例和管理上的條款。特例包括對窄帶信號、靜電放電和傳導(dǎo)瞬態(tài)干擾的規(guī)定。法規(guī)共包括9個附件。

1）附件1認可標記位置尺寸安排；

2）附件2A有關(guān)汽車整車電磁兼容型式認證的信息文件模式；

3） 附件2B有關(guān)電氣/電子組件電磁兼容型式認證的信息文件模式；

4）附件3A汽車整車型式認證通訊表格模式；

5） 附件3B電氣/電子組件型式認證通訊表格模式；

6）附件4測量車輛產(chǎn)生的寬帶電磁騷擾方法；

7）附件5測量車輛產(chǎn)生的窄帶電磁騷擾方法；

8）附件6車輛對電磁輻射抗擾度的測試方法；

9）附件7測量電氣/電子組件產(chǎn)生的寬帶電磁騷擾方法；

10）附件8測量電氣/電子組件產(chǎn)生的窄帶電磁騷擾方法；

11）附件9測量電氣/電子組件對電磁輻射抗擾度的測試方法。

3.4 美國汽車工程學(xué)會 （SAE）電磁兼容標準

SAE有關(guān)汽車電磁兼容方面的標準主要有：SAE J551和SAE J 1113。SAE J 551主要針對整車，而SAE J 1113主要針對零部件。

a） SAE J 551 標準

在SAE J 551標準中包括抗擾度的測試方法有6部分，輻射的測試方法有4部分。第2部分至第5部分為輻射測量，第11部分至第17部分為抗

擾度測量。

1）第1部分為車輛裝置的電磁兼容的限值和測試方法總則（60 Hz～18 GHz）；

2）第2部分為車輛、機動船和點火發(fā)動機驅(qū)動裝置的無線電騷擾特性的限值及方法（30 Hz～1 GHz），等效于 CISPR 12；

3）第3部分窄帶測量；

4）第4部分是車輛和裝置的寬窄帶測量方法和限值 （150 kHz～1000 M Hz）， 等效于 CISPR 25；

5）第5部分為電動車寬帶磁場和電場強度的限值和測量方法（9 kHz～30 M Hz）；

6）第11部分為來自車外干擾源的整車電磁抗擾度 （100 kHz～18 GHz）， 等效于 ISO 11452-2；

7） 第12部分為來自車載發(fā)射機干擾源的整車抗擾度測量 （1.8 M Hz～1.3 GHz） ,等效于 ISO 11451-3；

8）第 13部分為大電流注入 （1 Hz～400 M Hz）。 等效于 ISO 11451-4；

9）第14部分為混響室；

10）第15部分為靜電放電，等效于ISO 10605；

11）第16部分為抗瞬態(tài)電磁干擾；

12）第 17部分為抗電源線磁場干擾 （60 Hz～30 kHz） 。

b） SAE J 1113 標準

SAE J 1113標準包括抗擾度的測試方法有14部分，輻射的測試方法有2部分。

第41部分至第42部分為輻射測量，第1部分至第27部分中的共14部分為抗擾度測量。

1）第1部分為汽車零部件的電磁敏感性的測量過程及限值總則（60 Hz～18 GHz）；

2）第2部分為傳導(dǎo)抗擾度測量—導(dǎo)線法（30 Hz～250 kHz）；

3）第3部分為傳導(dǎo)抗擾度測量—射頻（RF）功率直接注入法（250 kHz～500 kHz），等效于ISO 11452-7；

4） 第4部分為輻射電磁場抗擾度測量—BCI法，等效于ISO 11452-4；

5）第11部分為針對電源線的瞬態(tài)傳導(dǎo)抗擾度，等效于ISO 7637-2（除測試脈沖5外）；

6） 第12部分為通過傳導(dǎo)和耦合產(chǎn)生的電氣干擾—耦合鉗法，等效于ISO 7637-3；

7）第13部分靜電放電，等效于ISO/CD 10605E；

8）第21部分為用于電磁抗擾度測量的暗室（ 10 kHz～18 GHz） ， 等效于 ISO 11452-2；

9）第22部分為由電源線產(chǎn)生輻射磁場的抗擾度測量（60 Hz～30 kHz） ；

10）第23部分為輻射電磁場抗擾度測量—帶狀線法，等效于ISO 11452-5；

11）第24部分為輻射電磁場抗擾度測量—T EM小室法 （ 10 kHz～200M Hz） ；

12）第25部分為輻射電磁場抗擾度測量—三層板法 （10 kHz～500M Hz） ；

13）第26部分為交流功率電場抗擾度測量（ 60 Hz～30 kHz） ；

14）第27部分為輻射電磁場抗擾度測量—混響室法；

15）第41部分為用于保護車載接受機的車內(nèi)零部件與組件的無線電干擾特性測量方法及限值，等效于CISPR 25。

（6）第42部分為對于瞬態(tài)傳導(dǎo)輻射的電磁敏感度，等效于ISO 7637-2。

除了上述汽車專用的電磁兼容標準外，進行汽車EM C測試還涉及的通用標準有國際電工委員會標準《IEC-4-3輻射（射頻）電磁場抗擾度試驗》和美國國家標準《AN SI63.4低壓電子電器設(shè)備無線電噪聲發(fā)射測量方法》，這兩個標準主要是暗室用于測量場均勻性和歸一化場地衰減。

4 國內(nèi)汽車電磁兼容標準

目前，我國的汽車電子電磁兼容標準體系建設(shè)還處在初步階段。近年來，國內(nèi)有關(guān)組織和機構(gòu)在吸取了國際標準體系建設(shè)的基礎(chǔ)上，對國內(nèi)汽車電子EM C標準進行了相關(guān)的研究，并結(jié)合國內(nèi)需求，不斷地完善我國的標準體系，在采標的基礎(chǔ)上，制定了國內(nèi)的標準和技術(shù)規(guī)范，對提高我國汽車電子EM C能力，促進電子電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展有著積極的作用。同時，隨著我國整車廠商對汽車電子質(zhì)量需求的提高，對汽車電子零部件的EM C能力的需求也越來越來在零部件采購過程中受到重視，并逐漸成為一種內(nèi)在的需求。

但是，縱觀國內(nèi)各汽車廠商的對汽車電子EM C測試要求規(guī)范(測試計劃和試驗大綱)，其中很多測試要求和測試技術(shù)要求基本上還處在基礎(chǔ)階段，對標準本身的適用性情況缺乏系統(tǒng)和針對性的評估。

國內(nèi)現(xiàn)行的汽車電磁兼容標準有GB 14023—2006《車輛、機動船和由內(nèi)燃機驅(qū)動的裝置無線電騷擾特性 限值和測量方法》（等效于CISPR 12:2005）、GB 18655—2002《用于保護車載接受機的無線電騷擾特性的限值和測量方法》（等效于CISPR 25:1995）、GB/T 17619《機動車電器電子組件的電磁輻射抗擾性限值和測量方法》(等效于95/94/EC—95附件 IX)， 以及 GB/T 21437系列《道路車輛 由傳導(dǎo)和耦合引起的電騷擾：沿電源線的電瞬態(tài)傳導(dǎo)》（等效于7637系列）等。

5 結(jié)束語

電磁兼容性標準是汽車磁兼容設(shè)計、仿真和測試的前提和依據(jù),它應(yīng)當是貫穿在整個汽車電磁兼容設(shè)計過程中。本文對國內(nèi)外標準體系做了基本的介紹，對國內(nèi)的汽車電子EM C標準體系存在的問題提出了個人的看法，希望能引起國內(nèi)專家和同行的重視，對提高我國汽車電子產(chǎn)品的質(zhì)量、完善汽車電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展質(zhì)量保證體系有著積極的意義。

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