車載電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)體系架構(gòu)研究

范雨曉 華晶晶 嚴(yán)涵琦 段顯波

[摘 要]隨著汽車工業(yè)電子信息技術(shù)的發(fā)展，越來越多的新技術(shù)在汽車上得到了廣泛的應(yīng)用。新技術(shù)的應(yīng)用，對整個汽車系統(tǒng)的可靠性提出了更高的要求，即各個電子裝置和電子控制系統(tǒng)必須互相適應(yīng)，這就涉及到了一個共性的問題——車載電磁兼容性。本研究報告針對車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)體系展開研究，從當(dāng)前國內(nèi)外車聯(lián)網(wǎng)及智能交通對電磁兼容提出的新需求出發(fā)，開展標(biāo)準(zhǔn)體系研究。

[關(guān)鍵詞]電磁兼容;標(biāo)準(zhǔn)體系

[中圖分類號]U469.7 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

1 汽車電磁兼容

電磁兼容性（EMC）是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中符合要求運行并不對其環(huán)境中的任何設(shè)備產(chǎn)生無法忍受的電磁騷擾的能力。而汽車電磁兼容則是指在車輛電磁環(huán)境中，車輛、電子電氣零部件能正常工作且不影響其它車輛及其電子電氣零部件以及車輛周邊環(huán)境所使用的電子電氣設(shè)備正常工作。即在汽車這個特定的空間范圍內(nèi)，汽車本身包括其裝備的電子電氣零部件和其周圍的用電設(shè)備可以共存且不引起性能降級。

2 汽車電磁環(huán)境

汽車的電磁環(huán)境指汽車在行駛過程中，車上電子電氣設(shè)備承受來自車內(nèi)、車外各種各樣的電磁干擾，以及汽車電子設(shè)備向外界輻射的電磁干擾。汽車電磁環(huán)境的干擾源主要分為車載干擾源、外部環(huán)境對汽車的電磁干擾、車體靜電干擾。

2.1 車載干擾源

車載干擾源主要指車上各種電子電氣系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁干擾。包括各種電子元器件產(chǎn)生的電子噪聲，電機運行中換向電刷產(chǎn)生的電磁干擾以及各種開關(guān)工作時的放電干擾等。為了提高汽車的安全性、高效性和舒適性，大量電氣設(shè)備廣泛應(yīng)用于汽車發(fā)動機控制系統(tǒng)、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。隨著汽車內(nèi)電氣設(shè)備的不斷增加，車內(nèi)的電磁環(huán)境大幅度惡化。

2.2 外部環(huán)境對汽車的電磁干擾

汽車行駛過程中經(jīng)歷各種外部電磁環(huán)境時所受的干擾對汽車電子系統(tǒng)的影響也較為嚴(yán)重。外部電磁干擾指人為的各種電器設(shè)備，如高壓輸電線、電車軌道附近及無線電通訊設(shè)備等輻射出來的對汽車起干擾的電磁輻射及由雷電等自然現(xiàn)象引起的電磁干擾。

2.3 車體靜電干擾

車體靜電干擾與汽車和外部環(huán)境都有關(guān)。由于汽車行駛時車體與空氣高速摩擦，在車體上形成不均勻分布的靜電。靜電放電會在車體上形成干擾電流，同時產(chǎn)生高頻輻射，對汽車電子設(shè)備形成電磁干擾。

2.4 智能網(wǎng)聯(lián)汽車

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是未來產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展重要方向，車聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)的一個重要分支領(lǐng)域?！爸悄芫W(wǎng)聯(lián)汽車”是指使用車輛和道路上的電子傳感裝置，感知和收集車輛、道路和環(huán)境信息，通過車與人、車、路協(xié)同互聯(lián)實現(xiàn)信息共享，實現(xiàn)在信息網(wǎng)絡(luò)平臺上對所有車輛的屬性信息和靜、動態(tài)信息進(jìn)行提取和利用，并根據(jù)不同的功能需求對所有車輛的運行狀態(tài)進(jìn)行有效的監(jiān)管和提供綜合服務(wù)，確保車輛移動狀態(tài)下的安全、暢通。車聯(lián)網(wǎng)帶動汽車技術(shù)的電子化、集成化、智能化發(fā)展，但車內(nèi)、車外的電磁環(huán)境卻變得更加復(fù)雜，故如何保證車輛或車內(nèi)電子電器部件在其電磁環(huán)境中能令人滿意的工作，又不對該環(huán)境中任何事物造成不應(yīng)有的電磁干擾非常重要。

3 國內(nèi)外汽車電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

汽車及車載電子設(shè)備EMC檢測領(lǐng)域，其標(biāo)準(zhǔn)主要有以下幾類：汽車電磁兼容國際標(biāo)準(zhǔn)，如ISO、CISPR標(biāo)準(zhǔn)等;汽車電磁兼容地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，如歐洲的EEC指令和ECE法規(guī);國家標(biāo)準(zhǔn);另外，世界各國比較著名的汽車制造商，也制定了自己的EMC測試標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。

3.1 汽車電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)化組織

EMC基礎(chǔ)類標(biāo)準(zhǔn)方面，國際電工委員會（IEC）下設(shè)CISPR即國際無線電干擾特別委員會，負(fù)責(zé)>9KHz所有類型電器的EMI無線電信號保護(hù)測試標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的編寫。IEC下設(shè)TC77主要從事電磁兼容的協(xié)調(diào)、管理和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制修訂。TC 77下設(shè)SC77A低頻現(xiàn)象分會，SC77B高頻現(xiàn)象分會，SC77C高空核電磁脈沖分會，各分會下設(shè)不同的工作小組。國內(nèi)方面，全國無線電干擾標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會（SAC/TC79）主要任務(wù)是發(fā)展我國無線電干擾標(biāo)準(zhǔn)化體系表，組織制定、修訂和審查國家標(biāo)準(zhǔn)，開展與IEC/CISPR相對應(yīng)的工作，全國電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會（9SAC/TC246）是國際電工委員會IEC/TC77“電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會”的國內(nèi)對口標(biāo)委會，負(fù)責(zé)國內(nèi)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)化工作，包括代表國家技術(shù)委員會對相關(guān)的技術(shù)文件進(jìn)行投票表決、標(biāo)準(zhǔn)的引進(jìn)推廣和組織對應(yīng)于IEC 61000系列電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)化工作。

汽車相關(guān)EMC標(biāo)準(zhǔn)組織方面，ISO/TC22/SC3即ISO下設(shè)道路車輛委員會關(guān)于車輛動力學(xué)與底盤部件的特別分會，IEC/TC69即IEC下設(shè)的電動道路車輛和電動載貨車技術(shù)委員會。除此之外，國際無線電干擾特別委員會下設(shè)SCD研究車輛和內(nèi)燃機驅(qū)動裝置的無線電騷擾問題，聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟(jì)委員會汽車法規(guī)（ECE）在聯(lián)合國世界車輛法規(guī)協(xié)調(diào)論壇（WP29）下開設(shè)燈光及光信號工作組（GRE）及噪聲工作組（GRB）。國內(nèi)方面，SAC/TC114/SC34汽標(biāo)委智能網(wǎng)聯(lián)汽車分標(biāo)委，SAC/TC114/SC27電動車輛分技術(shù)委員會，SAC/TC79/SC4機動車和內(nèi)燃機分委會等均嘗試關(guān)于智能網(wǎng)聯(lián)汽車的電磁兼容問題研究。

3.2 現(xiàn)有汽車整車和零部件的國內(nèi)和國際標(biāo)準(zhǔn)情況

現(xiàn)有汽車和零部件標(biāo)準(zhǔn)主要從輻射、整車抗擾度及零部件抗擾度三方面。

騷擾標(biāo)準(zhǔn)主要針對整車、零部件和電動車輛三類產(chǎn)品。其中整車CISPR12對應(yīng)國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18655-2010《車輛、船和內(nèi)燃機 無線電騷擾特性 用于保護(hù)車載接收機的限值和測量方法》，電動車輛SAE J551/5對應(yīng)國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18387-2017《電動車輛的電磁場發(fā)射強度的限值和測量方法》。

整車抗擾度標(biāo)準(zhǔn)包括：ISO 11451系列關(guān)于《道路車輛 窄帶輻射電磁能量產(chǎn)生的電騷擾整車試驗方法》標(biāo)準(zhǔn)、ISO 10605對應(yīng)國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 19951-2005《道路車輛 靜電放電產(chǎn)生的電騷擾試驗方法》。

零部件抗干擾標(biāo)準(zhǔn)包括：ISO 11452系列關(guān)于《道路車輛-窄頻輻射電磁能引發(fā)的電氣干擾的部件試驗方法》標(biāo)準(zhǔn)、ISO 7637系列關(guān)于《道路車輛——由傳導(dǎo)和耦合引起的電騷擾》標(biāo)準(zhǔn)、ISO 10605對應(yīng)國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 19951-2005《道路車輛 靜電放電產(chǎn)生的電騷擾試驗方法》、GB/T 17619-1998《機動車電子電器組件的電磁輻射抗擾性限值和測量方法》。

3.3 建議的汽車電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)體系架構(gòu)

可見汽車電磁兼容涉及整車對外的輻射干擾、車內(nèi)的傳導(dǎo)、耦合、輻射干擾、汽車電子部件的抗干擾，整車的抗輻射干擾，各種電子電器部件的相互兼容，整車與環(huán)境電磁兼容等諸多方面的內(nèi)容。故在國內(nèi)外現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合目前車聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)的新技術(shù)，新應(yīng)用場景，以及新能源汽車充電樁電磁兼容性問題等，以下提出車載電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)體系架構(gòu)建議。

車載電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)體系架構(gòu)分為四層級：

第一層級為通用公共基礎(chǔ)、產(chǎn)品（單獨）、應(yīng)用場景;

第二層級將第一層級通用公共基礎(chǔ)分為術(shù)語定義、符號標(biāo)識、環(huán)境條件、量與單位;將產(chǎn)品（單獨）分為整車和設(shè)備、零部;應(yīng)用場景分為車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)和車外網(wǎng)絡(luò);

第三層級是將第二層級整車和設(shè)備、零部件分別分為騷擾EMI和抗擾EMS;車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)和車外網(wǎng)絡(luò)分別分為有線場景、無線場景和其他;

第四層級將整車騷擾EMI分為傳導(dǎo)類輻射和輻射;將整車抗擾EMS分為傳導(dǎo)抗擾、輻射抗擾和抗靜電;將設(shè)備、零部件抗騷擾EMI分為傳導(dǎo)發(fā)射和輻射發(fā)射;將設(shè)備、零部件抗擾EMS分為傳導(dǎo)抗擾、輻射抗擾和抗靜電;將車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)有線場景分為自身總線場景和外接設(shè)備場景;將車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)無線場景分為車機-終端、車機-感知設(shè)備和組網(wǎng);將車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)其他分為混合組網(wǎng)和人體影響;將車外網(wǎng)絡(luò)有線場景分為充電場景（整車）;將車外網(wǎng)絡(luò)無線場景分為車-車、車-路和充電場景;將車外網(wǎng)絡(luò)其他分為混合組網(wǎng)和人體影響。

4 結(jié)語

互聯(lián)網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與汽車產(chǎn)業(yè)本身的結(jié)合孕育出電磁兼容性的新需求和新問題，而不通過電磁兼容性能試驗的設(shè)備、產(chǎn)品是無法進(jìn)入國際市場，智能網(wǎng)聯(lián)汽車的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)體系研究必成為新時期另一個值得系統(tǒng)性探討的問題，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定值得盡快在各相關(guān)技術(shù)委員會中鋪設(shè)立項。

[參考文獻(xiàn)]

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