汽車零部件級EMC試驗一致性研究

毛藝，仲秦，譚長智，蔣云峰

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007）

0 引言

汽車電子EMC電磁兼容測試中，射頻線、導(dǎo)線、負(fù)極接地情況、天線接收機匹配、功放射頻開關(guān)匹配、屏蔽環(huán)境、監(jiān)控條件、人員操作等一系列環(huán)節(jié)中任何一項要素的差異，都會導(dǎo)致測試結(jié)果的差異。本文對可能影響測試結(jié)果的因素進行研究分析，制定了汽車零部件級EMC測試過程中保障測試結(jié)果一致性的方法[1]。

1 零件級EMC不同試驗室測試對比

為保證零部件級電子設(shè)計能夠滿足電磁兼容的要求，汽車電子零部件級EMC的正向開發(fā)需要充分考慮零部件的所有工作模式，進而編制相應(yīng)的測試計劃，測試計劃是指導(dǎo)整個EMC試驗所有步驟的指導(dǎo)性文件。測試計劃中包含零件及負(fù)載搭建原理、零件工作模式、針腳定義、監(jiān)控指標(biāo)、ESD測試點、便攜式發(fā)射機測試點等。汽車零部件級EMC主要考察車輛在電磁環(huán)境中能正常工作且不影響其它系統(tǒng)/部件正常工作的能力，而其中關(guān)鍵指標(biāo)為正常工作狀態(tài)，測試計劃必須完全覆蓋該零部件的所有正常工作狀態(tài)。

以某車型后視鏡調(diào)節(jié)電機EMC傳導(dǎo)發(fā)射電壓法試驗為例，按照國標(biāo)《GB/T 18655-2018車輛、船和內(nèi)燃機 無線電騷擾特性用于保護車載接收機的限值和測量方法》中傳導(dǎo)發(fā)射—電壓法的要求對零件進行布置和測試[2]，試驗在兩個試驗室開展，均采用電波暗室。兩個試驗室間對同一零件的結(jié)果判定：A試驗室在零件左轉(zhuǎn)模式中某頻點超限值0.3dB；B試驗室摸底結(jié)果為全頻段通過，該頻點離限值存在7dB的余量。利用同一梳狀信號源對A、B試驗室的傳導(dǎo)發(fā)射系統(tǒng)的數(shù)據(jù)偏差進行了比對，比對結(jié)果顯示：兩家試驗室數(shù)值均在3dB范圍內(nèi)，滿足行業(yè)要求的6dB范圍內(nèi)。A試驗室對該后視鏡調(diào)節(jié)電機傳到發(fā)射電壓法進行了上、下、左、右四個方向模式正負(fù)極都進行了測試（如圖1所示），而B試驗室只對其中一個方向正負(fù)極進行測試（如圖2所示），結(jié)果表明B試驗室未進行超限值模式的零件左轉(zhuǎn)模式測試，故而無法發(fā)現(xiàn)問題所在。追尋測試方案計劃，在該零件的測試計劃的針腳定義中，明確定義了四個方向的針腳正負(fù)極指示，但在傳導(dǎo)發(fā)射電壓法的測試模式中未能覆蓋四個方向全工作模式，故而不能在EMC測試中將問題發(fā)現(xiàn)，而不同試驗室間測試人員對該不明確的測試計劃理解不同，導(dǎo)致存在同一零件測試結(jié)果不一致的情況。

圖1 A試驗室某車型后視鏡調(diào)節(jié)電機上下左右模式EMC測試數(shù)據(jù)

圖2 B試驗室某車型后視鏡調(diào)節(jié)電機上模式EMC測試數(shù)據(jù)

2 測試差異分析

全面的測試計劃，即包含了所測樣件所有可能存在的正常工作模式。在這個全面的指導(dǎo)性文件的測試指引下，才能將電磁兼容問題徹底暴露出來，保證試驗結(jié)果的一致性。

2.1 全面的監(jiān)控方案

常見的EMC監(jiān)控方式有：視頻監(jiān)控、音頻監(jiān)控、電壓監(jiān)控、電流監(jiān)控、LIN信號監(jiān)控、CAN信號監(jiān)控。在當(dāng)前日趨復(fù)雜的功能要求下，汽車電子零部件控制模塊不僅僅只含有一種信號傳輸模式，以多媒體控制器為例：包含硬線信號（電壓、電流）傳輸、LIN信號傳輸、CAN信號傳輸、音頻信號傳輸、視頻信號傳輸?shù)龋缭谠囼灂r只對其中某一項或某幾項信號進行監(jiān)控，在抗擾類測試中極有可能會對遺漏監(jiān)控的信號的測試結(jié)果進行誤判，以已監(jiān)控的信號結(jié)果和功能表現(xiàn)覆蓋評判了整個零件所有監(jiān)控信號及功能表現(xiàn)的結(jié)果，導(dǎo)致結(jié)果一致性偏差。

監(jiān)控方案的內(nèi)容編寫也是測試計劃中的一個重要環(huán)節(jié)，在試驗前編寫監(jiān)控方案時需要全面考慮被測樣件的所有功能表現(xiàn)及監(jiān)控方式，保證在抗擾類測試時對該零件的所有功能表現(xiàn)都能覆蓋監(jiān)控進行結(jié)果評判。

2.2 測試的環(huán)境條件

在汽車電子零部件電磁兼容測試的國家標(biāo)準(zhǔn)中，不同類標(biāo)準(zhǔn)對于環(huán)境的要求也各不相同，對屏蔽室的要求、溫濕度的要求、接地平板接地電阻值要求，這些都是標(biāo)準(zhǔn)里的硬性指標(biāo)，在保證結(jié)果一致性的要求下，這些硬性指標(biāo)的條件設(shè)置是必須一致的[3-5]。

而在整個汽車電子EMC測試中，還有一類不引人關(guān)注的測試環(huán)境對結(jié)果判別影響很大：屏蔽室內(nèi)燈光、監(jiān)控等輔助測試工具，這些工具的表現(xiàn)在整個EMC測試中也是相當(dāng)重要的測試環(huán)境組成部分，雖然這些輔助工具都是經(jīng)過特殊的屏蔽和抗干擾的處理的，但是也有不是EMC專用的監(jiān)控設(shè)備，例如監(jiān)控CAN收發(fā)的CANoe設(shè)備，必須經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換設(shè)備以及加裝磁環(huán)才能避免監(jiān)控設(shè)備的干擾對測試結(jié)果進行影響。

2.3 測試布置的一致性

在EMC測試中，試驗布置也是必不可忽視的一部分，每個試驗標(biāo)準(zhǔn)都會花費大量篇幅對試驗布置進行要求描述。試驗布置中線束的布置角度會直接影響阻抗的變化，進而在不同的頻率范圍產(chǎn)生不同的影響，直接影響最終測試數(shù)據(jù)的一致性。試驗布置中，尤為關(guān)鍵的就是接地的布置，不同零件對接地的要求不一定相同，但零件在測試環(huán)境中的接地效果是會直接影響零件通過接地判定為零位的電壓信號對于其自身的其他信號及功能。

在通過兩個不同品牌型號的梳狀信號源傳導(dǎo)發(fā)射的試驗比對過程中，發(fā)現(xiàn)型號1的梳狀信號源在不同的試驗室間試驗布置均無需接地，試驗室間數(shù)據(jù)差異均保持在3dB以內(nèi)；型號2的梳狀信號源在兩個試驗室間測試完畢后數(shù)據(jù)偏差大相徑庭（如圖3所示），該有的“梳狀”波形已經(jīng)不復(fù)存在，經(jīng)過布置圖片的對比分析，發(fā)現(xiàn)為兩個試驗室間的接地布置不一致，通過調(diào)整試驗室間布置充分接地后，試驗室間數(shù)據(jù)差異均保持在3dB以內(nèi)，表明不同測試樣品的接地性能要求不同導(dǎo)致了結(jié)果的差異。

圖3 A、B試驗室間型號2信號源數(shù)據(jù)對比

3 結(jié)論

在汽車電子零部件EMC測試過程中，將零件所有工作模式全覆蓋、對零件采用全面的監(jiān)控方式、采用一致的測試環(huán)境條件、保證一致的布置要求，將會大大提高試驗結(jié)果的一致性。