淺析汽車電子電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)

摘 要：近年來，隨著汽車行業(yè)的迅速發(fā)展，汽車市場競爭的愈加激烈，電子設(shè)備在汽車上的應(yīng)用越來越多，目前電子技術(shù)應(yīng)用程度已成為衡量汽車技術(shù)水平高低的重要標(biāo)志。無論是在汽車的制動系統(tǒng)、發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)、車身系統(tǒng)還是行駛系統(tǒng)中，電子設(shè)備都起到了關(guān)鍵性的作用，它決定了汽車的可靠性、舒適性以及安全性。目前，和汽車電子相關(guān)的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)有很多，文章將從國際標(biāo)準(zhǔn)、地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)、車廠企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)這四個(gè)方面對汽車電子主要的一些電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行論述。

關(guān)鍵詞：汽車電子；電磁兼容；標(biāo)準(zhǔn)

汽車電子電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)主要分為以下幾類：國際標(biāo)準(zhǔn)，如ISO、CISPR、IEC等；地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，如歐洲的EEC指令和ECE法規(guī)；國家標(biāo)準(zhǔn)，如美國汽車工程學(xué)會（SAE），德國電氣工程師協(xié)會（VDE），中國國家標(biāo)準(zhǔn)（GB）等；車廠企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有：德國的寶馬、大眾，美國的通用、福特，法國的標(biāo)致，日本的NISSAN等。

1 國際標(biāo)準(zhǔn)

1.1 ISO11452系列

ISO11452《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》，該系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了汽車電子抗窄帶電磁輻射源產(chǎn)生的電磁干擾測試方法。ISO 11452包括11部分，分別為：

ISO 11452-1《第1部分：概述和定義》；

ISO 11452-2《第2部分：電波暗室》；

ISO 11452-3《第3部分：TEM小室》；

ISO 11452-4《第4部分：線束激勵(lì)法》；

ISO 11452-5《第5部分：帶狀線》；

ISO 11452-6《第6部分：平行板天線》，該標(biāo)準(zhǔn)已于2002年撤銷；

ISO 11452-7《第7部分：射頻功率直接注入》；

ISO 11452-8《第8部分：磁場抗擾度》；

ISO 11452-9《第9部分：便攜式發(fā)射機(jī)》；

ISO 11452-10《第10部分：擴(kuò)展音頻范圍內(nèi)傳導(dǎo)騷擾的抗擾度》；

ISO 11452-11《第11部分：混響室》；

ISO11452系列標(biāo)準(zhǔn)中，采用最多的是ISO 11452-2和ISO 11452-4。

a.ISO-11452-2《電波暗室》

該測試標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)的測試項(xiàng)目為輻射抗干擾測試，目的是為了檢驗(yàn)汽車電子設(shè)備對電磁場輻射的抗干擾能力，目前最新版本是2004年11月1日發(fā)布第2版本。標(biāo)準(zhǔn)中建議的最大值為100V/m，頻率范圍為80MHz～18GHz。

輻射抗擾測試必須在電波暗室中進(jìn)行，輻射磁場是通過天線將信號源中產(chǎn)生的電磁能量發(fā)射出去，不同的測試頻段所采用的天線也是不相同的。在測試中，我們需要用到的天線有雙錐天線（80MHz～400MHz）、對數(shù)天線（400MHz～1GHz）以及喇叭天線（1GHz～18GHz）。

b.ISO-11452-4《線束激勵(lì)法》

2011年12月15日，ISO11452-4發(fā)布了最新版，取代了ISO11452-4：2005標(biāo)準(zhǔn)。新版本最明顯的改動就是把標(biāo)準(zhǔn)名由“大電流注入法”改為“線束激勵(lì)法”，在原來大電流注入（BCI）法上，又增加了新的管狀波耦合器（TWC）法。BCI法具有實(shí)施方便（測試只需在屏蔽室內(nèi)進(jìn)行）且成本低（在400MHz及以下頻率測試中不需要使用高功率的功率放大器）的優(yōu)點(diǎn)，但是在高頻段時(shí)，BCI法的注入效率會大大降低，其使用頻率一般不超過400MHz。所以，在新版本標(biāo)準(zhǔn)中又增加了管狀波耦合器（TWC）法，測試頻率可到達(dá)400MHz～3GHz。

1.2 ISO 7637系列

該系列標(biāo)準(zhǔn)所關(guān)注的是道路車輛及其掛車中電瞬態(tài)騷擾的問題。它涉及瞬態(tài)發(fā)射、沿電源線的瞬態(tài)傳導(dǎo)以及電子部件對電瞬態(tài)的潛在敏感性。

ISO 7637系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范了由傳導(dǎo)和耦合引起的電子設(shè)備電騷擾的測試方法，主要分為三個(gè)部分：

ISO7637-1《第1部分：一般描述和定義》；

ISO7637-2《第2部分：沿電源線的電瞬態(tài)傳導(dǎo)》；

ISO7637-3《第3部分：除電源線外的導(dǎo)線通過容性和感性耦合的電瞬態(tài)發(fā)射》；

（1）ISO7637-2《沿電源線的電瞬態(tài)傳導(dǎo)》

2004年版本的ISO7637-2規(guī)定了以下試驗(yàn)脈沖波形，這些試驗(yàn)脈沖只是典型脈沖的特性，并沒有涵蓋所有可能出現(xiàn)在車輛上的各種瞬態(tài)：

pulse1： 模擬電源與感性負(fù)載斷開連接時(shí)所產(chǎn)生的瞬態(tài)現(xiàn)象；

pulse2a：模擬由于線束電感的原因，使得與DUT并聯(lián)的裝置內(nèi)電流突然中斷而引起的瞬態(tài)現(xiàn)象；

pulse2b： 模擬直流電機(jī)充當(dāng)發(fā)電機(jī)，點(diǎn)火開關(guān)斷開時(shí)的瞬態(tài)現(xiàn)象；

pulse3a/b： 模擬由開關(guān)過程引起的瞬態(tài)現(xiàn)象，這些瞬態(tài)現(xiàn)象的特性受線束的分布電容和分布電感的影響；

pulse4：模擬內(nèi)燃機(jī)的起動機(jī)電路通電時(shí)產(chǎn)生的電源電壓的降低，不包括起動時(shí)的尖峰電壓；

pulse5a/5b：模擬拋負(fù)載瞬態(tài)現(xiàn)象，即模擬在斷開電池（虧電狀態(tài)）的同時(shí)，交流發(fā)電機(jī)正在產(chǎn)生充電電流，而發(fā)電機(jī)電路上仍有其他負(fù)載時(shí)產(chǎn)生的瞬態(tài)；

最新版的ISO7637-2標(biāo)準(zhǔn)于2011年3月1日發(fā)布，代替了2004年版本。最新版對pulse4與pulse5波形做出了調(diào)整，將其移至ISO16750-2《電力負(fù)荷》測試標(biāo)準(zhǔn)中。pulse1與pulse2a的測試次數(shù)原為5000次調(diào)整為500次，縮減了測試的時(shí)間。驗(yàn)證pulse 2b的條件原為0.5Ω的條件，因電流大會致使電壓下降，不易進(jìn)行查驗(yàn)，所以驗(yàn)證條件調(diào)整為No load狀態(tài)。并特別新增了Annex F，利用一些電子開關(guān)來模擬暫態(tài)的測試條件，這也是國際車廠制定的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中經(jīng)常應(yīng)用的測試方法。

（2）ISO7637-3《除電源線外的導(dǎo)線通過容性和感性耦合的電瞬態(tài)發(fā)射》

該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的檢測項(xiàng)目是為了驗(yàn)證汽車電子零部件對耦合到非電源線路的電瞬態(tài)發(fā)射的抗干擾性。2007年發(fā)布的最新版本標(biāo)準(zhǔn)中給出的試驗(yàn)脈沖包括快速電瞬態(tài)試驗(yàn)脈沖a和b以及慢速電瞬態(tài)試驗(yàn)脈沖：

快速電瞬態(tài)試驗(yàn)脈沖a和b：模擬開關(guān)過程中產(chǎn)生的電瞬態(tài)；

慢速電瞬態(tài)試驗(yàn)脈沖：模擬較大的感性負(fù)載電路中斷時(shí)會出現(xiàn)的電瞬態(tài)現(xiàn)象；

根據(jù)汽車電子設(shè)備的抗擾性試驗(yàn)長期積累的經(jīng)驗(yàn)表明，模擬瞬態(tài)耦合現(xiàn)象的試驗(yàn)是必要的，這樣才足以涵蓋各種電干擾及電磁干擾。

1.3 ISO 10650《道路車輛-靜電放電的電騷擾試驗(yàn)方法》

該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了汽車電子設(shè)備的靜電放電試驗(yàn)方法，模擬以下三種放電情況：裝配過程中的產(chǎn)生的靜電放電、維護(hù)人員產(chǎn)生的靜電放電、司乘人員產(chǎn)生的靜電放電。

2008年發(fā)布的最新版標(biāo)準(zhǔn)中，針對無源器件的相關(guān)特性，與在汽車環(huán)境下人體模型實(shí)際放電模式，制定四種放電模塊，即模塊150pF/2000Ω，模塊330pF/2000Ω，模塊150pF/330Ω，模塊330pF/330Ω。2000Ω電阻的試驗(yàn)代表人體直接通過皮膚放電，而330Ω的電阻試驗(yàn)則代表人體通過金屬部件，如工具、鑰匙、戒指等放電。用330Ω電阻的試驗(yàn)要比2000Ω電阻的試驗(yàn)要來的嚴(yán)格。靜電放電方法包括直接放電和間接放電，放電模式分為空氣放電和接觸放電。

1.4 CISPR 25《車輛、船和內(nèi)燃機(jī)-無線電騷擾特性-用于保護(hù)車載接收機(jī)的限值和測量方法》

該標(biāo)準(zhǔn)由國際無線電干擾特別委員會發(fā)布，規(guī)定了從150kHz到2.5GHz頻率范圍內(nèi)的無線電騷擾限值和測量方法，為來自汽車電子設(shè)備的電磁發(fā)射設(shè)定限值，用以保護(hù)車載接收裝置免受干擾。符合該標(biāo)準(zhǔn)的汽車電子設(shè)備的測試方法有傳導(dǎo)發(fā)射和輻射發(fā)射。傳導(dǎo)發(fā)射分為電壓法和電流探頭法；輻射發(fā)射分為ALSE法、TEM小室法以及帶狀線法。

上述這些國際標(biāo)準(zhǔn)組成了汽車電子電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的基本框架與主要考核項(xiàng)目。

2 地區(qū)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)有：歐盟指令2004/104/EC標(biāo)準(zhǔn)和歐洲法規(guī)ECE R10標(biāo)準(zhǔn)。

2004年11月13日，最新版本的歐盟指令2004/104/EC在歐洲官方期刊OJ上發(fā)布，該指令目的是：控制無用的傳導(dǎo)發(fā)射與輻射發(fā)射以及保護(hù)自身及鄰近或附近車輛上的電氣器件或電子設(shè)備的正常運(yùn)行，提高汽車抗騷擾能力；2004/104/EC指令目前所包含的汽車電子零部件測試項(xiàng)目有：窄帶電磁輻射發(fā)射、寬帶電磁輻射發(fā)射、輻射發(fā)射抗擾度、傳導(dǎo)抗擾度和傳導(dǎo)發(fā)射。

歐洲法規(guī)ECE R10《關(guān)于車輛電磁兼容性能認(rèn)證的統(tǒng)一規(guī)定》，內(nèi)容與2004/104/EC基本相同，不同的是ECE R10相比2004/104/EC增加了一些條款和測試要求。

3 我國國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

我國電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)起始于20世紀(jì)60年代，迅速發(fā)展于80年代。我國電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)絕大多數(shù)引自國際標(biāo)準(zhǔn)，其來源包括：ISO、CIPSR、IEC等。截止2016年，我國制訂/修訂了許多汽車電子相關(guān)的電磁兼容國家標(biāo)準(zhǔn)，形成了較為完善的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)體系。

我國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有：GB/T 18655-2010《車輛、船和內(nèi)燃機(jī)-無線電騷擾特性-用于保護(hù)車載接收機(jī)的限值和測量方法》（等效于CISPR 25：2008）；GB/T 19951-2005《道路車輛-靜電放電的電騷擾試驗(yàn)方法》（等效于ISO 10605：2001）；GB/T 21437.3-2012《道路車輛-由傳導(dǎo)或耦合引起的電騷擾 第3部分：除電源線外的導(dǎo)線通過容性和感性耦合的電瞬態(tài)發(fā)射》（等效于ISO 7637-3：2007）；GB/T 21437.2-2008《道路車輛-由傳導(dǎo)或耦合引起的電騷擾 第2部分：沿電源線的電瞬態(tài)傳導(dǎo)》（等效于ISO 7637-2：2004）。

4 企業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

目前國際上大型的汽車廠商都有自己有關(guān)電磁兼容方面的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如：德國的寶馬、大眾，美國的通用、福特，法國的標(biāo)致，日本的NISSAN等。這些電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)都是以國際現(xiàn)有的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（如ISO、CIPSR、IEC）為依據(jù)，并根據(jù)自身特點(diǎn)加以修改，最終形成了各具特色的EMC標(biāo)準(zhǔn)體系。大多數(shù)情況下，企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)都要比國際上通用的標(biāo)準(zhǔn)要求更嚴(yán)格。

例如：日本NISSAN（28401NDS02），沿電源線瞬態(tài)傳導(dǎo)抗干擾試檢測項(xiàng)目中除了包含ISO7637-2標(biāo)準(zhǔn)定義的所有波形外，還增加了自定義的pulse1bis；pulse3a的脈沖頻率也從ISO7637-2中規(guī)定的恒定100KHz變成1KHz～100KHz的掃頻。例如，標(biāo)致（PSA B21 7110-C），其測試項(xiàng)目已達(dá)到30項(xiàng)之多，大電流注入（BCI）的測試要求為300 mA（閉環(huán)法），而ISO11452-4中建議的最大值為200mA。

除此之外，國內(nèi)的車廠，比如上海汽車、長安汽車、東南汽車等，經(jīng)過不懈的努力與嘗試，也都已經(jīng)建立了較為完善的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)體系以及發(fā)展規(guī)劃。

5 結(jié)束語

汽車電子設(shè)備的電磁兼容性能對提高國內(nèi)汽車產(chǎn)品的競爭力非常重要，在國內(nèi)日益受到重視。對汽車電子電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究，可以更全面地對汽車電子設(shè)備進(jìn)行電磁兼容檢測，保證產(chǎn)品無論是在干擾或抗擾性能方面都能夠符合標(biāo)準(zhǔn)要求，從而提高汽車的安全性、可靠性以及舒適性。

參考文獻(xiàn)

[1]鄧云峰.汽車電子零部件電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)[J].認(rèn)證技術(shù)，2010，3：51-52+55.

[2]康巍.汽車OEM電子零部件電磁兼容測試體系的發(fā)展趨勢[J].安全與電磁兼容，2014，5：9-10.

[3]INTERNATIONAL STANDARD.ISO11452-2.道路車輛-窄帶輻射電磁能量所產(chǎn)生的電氣干擾-電波暗室[Z].2004-11-01.

[4]INTERNATIONAL STANDARD.ISO11452-4.道路車輛-窄帶輻射電磁能量所產(chǎn)生的電氣干擾-線束激勵(lì)法[Z].2011-12-15.

[5]INTERNATIONAL STANDARD.ISO 7637-2. 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)[Z].2011-03-01.

[6]INTERNATIONAL STANDARD.ISO 7637-3. 道路車輛-由傳導(dǎo)和耦合引起的電騷擾-沿除電源線外的導(dǎo)線通過容性和感性耦合的電瞬態(tài)發(fā)射[Z].2007-07-01.

[7]INTERNATIONAL STANDARD.ISO 10605. 道路車輛-靜電放電產(chǎn)生的電騷擾試驗(yàn)方法[Z].2008-07-15.

[8]International Special Committee on Radio Interference.CISPR25. 車輛、船和內(nèi)燃機(jī)-無線電騷擾特性-用于保護(hù)車載接收機(jī)的限值和測量方法[Z].2008.