整車電場輻射發(fā)射的數(shù)據(jù)分析評(píng)價(jià)方法

楚艷鋼，王雨川，賀朝偉，姚明雨

（長城汽車股份有限公司，河北省汽車技術(shù)創(chuàng)新中心，保定 071000）

引言

隨著汽車電子高度集成化和模塊化的快速發(fā)展，汽車內(nèi)部電磁環(huán)境越來越復(fù)雜[1]。尤其是近年來伴隨著汽車的電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化成為汽車產(chǎn)業(yè)變革的核心，新技術(shù)的集中融入致使整車電磁干擾問題日益突出[2,3]。電磁輻射發(fā)射的抑制已成為整車性能開發(fā)的關(guān)注點(diǎn)之一，各國家、地區(qū)也陸續(xù)頒布了限制整車電磁發(fā)射的法律法規(guī)，如我國的GB 14023、GB 34660等。此外，各主機(jī)廠在整車電磁輻射發(fā)射抑制上投入了越來越多資源，不僅旨在滿足銷售市場的法律法規(guī)的需求，還致力于提升產(chǎn)品本身的品質(zhì)，追求更高的產(chǎn)品競爭力。

然而，當(dāng)前EMc相關(guān)的法規(guī)對(duì)于整車電磁場的發(fā)射僅僅是進(jìn)行了符合性要求（如，GB 34660-2017），并未對(duì)其抑制水平進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。但從主機(jī)廠的角度看，為制定精準(zhǔn)及明確的開發(fā)目標(biāo)，在滿足法規(guī)的基礎(chǔ)上依據(jù)不同需求狀況對(duì)整車電磁輻射發(fā)射抑制水平進(jìn)行綜合量化是非常有必要的。

本文在GB 34660-2017要求的測試方法與限值的基礎(chǔ)上，對(duì)車輛電磁輻射發(fā)射抑制水平評(píng)價(jià)進(jìn)行了研究，提出了一種基于法規(guī)限值裕量的綜合評(píng)價(jià)方法，使用綜合評(píng)分以表征目標(biāo)車型的電磁輻射發(fā)射抑制水平。提供一種各參考車型的輻射發(fā)射抑制水平橫向?qū)Ρ确椒ǎ赃_(dá)到輔助新車型整車EMc目標(biāo)定義的目的。

1 數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)范圍

本文提出的車輛電磁輻射發(fā)射抑制水平評(píng)價(jià)方法是一種數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)方法，其評(píng)價(jià)是對(duì)按照國標(biāo)GB 34660-2017規(guī)定的方法采集的整車電場輻射發(fā)射數(shù)據(jù)進(jìn)行的。具體評(píng)價(jià)對(duì)象為標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的30 MHz～1 GHz范圍內(nèi)的14個(gè)子頻段中相對(duì)于法規(guī)限值而提取的裕量最小頻點(diǎn)的裕量值。具體需提取的數(shù)據(jù)范圍如表1所示。

2 數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)方法

首先，按照表1中列舉的車輛模式，依據(jù)國標(biāo)GB 34660-2017規(guī)定的方法進(jìn)行整車電場輻射發(fā)射測試，并記錄14個(gè)子頻段中裕量最小頻點(diǎn)的頻率、測量值以及裕量。

表1 數(shù)據(jù)提取范圍（以插電式純電動(dòng)車輛為例）

參考品質(zhì)定位，分別定義評(píng)價(jià)嚴(yán)酷度常數(shù)A、B和ML、MT分別表示最低評(píng)分、最高分和最低、最高評(píng)分對(duì)應(yīng)的裕量下限值及上限值。

則某特定頻點(diǎn)特定檢波器提取的最小裕量值的評(píng)分S可用公式（1）計(jì)算得出。

其中：

m—特定檢波器測量的最小裕量值；

C＞1且CN∈，一定程度上反映性能提升所需的產(chǎn)出比。

定義符號(hào)函數(shù)ΩBB與ΩNB。

使用某特定子頻段的最小裕量評(píng)分來直接表征整車在該子頻段的輻射發(fā)射抑制水平，綜合考慮峰值（PK）和準(zhǔn)峰值（QP）或平均值的裕量（AV）的重要度，則在某狀態(tài)下整車在特定子頻段的輻射發(fā)射抑制水平評(píng)分Sf可以用公式（4）表示。

式中：

SPK、SQp、SAV—該子頻段中的峰值裕量評(píng)分、準(zhǔn)峰值裕量評(píng)分以及平均值裕量評(píng)分；

kPK、kQp—峰值裕量評(píng)分與準(zhǔn)峰值裕量評(píng)分對(duì)應(yīng)的權(quán)重，且kPK+kQp=1。

依據(jù)對(duì)14個(gè)子頻段的關(guān)注度，整車在某特定狀態(tài)的評(píng)分SM可用公式（5）計(jì)算得出。

式中：

Sfi，kfi—第i個(gè)子頻段對(duì)應(yīng)的評(píng)分及權(quán)重，且

綜合測量天線相對(duì)于車輛的位置以及極化方式，則車輛在某特定模式下的評(píng)分SS為：

式中：

天線在車輛右側(cè)水平極化，天線在車輛右側(cè)垂直極化，天線在車輛左側(cè)水平極化，天線在車輛左側(cè)垂直極化的整車電場輻射發(fā)射抑制水平的評(píng)分及權(quán)重，且

考慮法規(guī)符合性，定義法規(guī)符合系數(shù)Rk

式中：

—所有準(zhǔn)峰值或平均值最小裕量中的最小值，D為常量，且 D ∈ ( 0,1)。

綜合考慮整車三種測試模式，則整車發(fā)射抑制水平評(píng)分為

式中：

SSn， kSn—第n個(gè)測試模式對(duì)應(yīng)的評(píng)分及權(quán)重，且

3 舉例

以某品牌純電動(dòng)車為例，各常量參數(shù)取值如表2所示，各常量權(quán)值的賦值如表3所示。

表2 數(shù)據(jù)提取范圍

表3 各權(quán)值系數(shù)賦值表

依據(jù)本文所提供的數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)方法，該目標(biāo)車輛在30 MHz～1 GHz頻率范圍內(nèi)的裕量評(píng)分（部分）如表4所示。

表4 驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)模式數(shù)據(jù)評(píng)分表（部分）

綜合各模式的抑制水平評(píng)分，該車輛電場輻射發(fā)射抑制水平的最終評(píng)分為96.21分，詳細(xì)數(shù)據(jù)如表5所示。

表5 車輛最終評(píng)分表

4 算法實(shí)際效果

為驗(yàn)證本文所提供方法的有效性以及合理性，選取了不同EMc性能狀態(tài)的4款目標(biāo)車輛，其測試數(shù)據(jù)圖如圖1所示，按照本文的評(píng)價(jià)方法對(duì)該4款車型的輻射發(fā)射數(shù)據(jù)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，最終評(píng)價(jià)量化得分的坐標(biāo)圖如2所示。

從如圖1可看出，在30 MHz～1 GHz頻段內(nèi)，車型1與車型2電場發(fā)射抑制水平相當(dāng)，車型3與車型4電場發(fā)射抑制水平相當(dāng)，但車型3、4電場發(fā)射抑制水平明顯優(yōu)于車型1、2。另外，車型1雖然在低頻電場抑制水平優(yōu)于車型2，但在中高頻段明顯不如車型2；車型4在各頻段的電場發(fā)射抑制水平優(yōu)于車型3。

從圖2中可以看出，車型3、4的評(píng)分明顯高于車型1、2；且車型2評(píng)分略高于車型1，車型4的評(píng)分略高于車型3。該四款目標(biāo)車型的評(píng)分完全表征了圖1中4款車的電場發(fā)射水平的主要特征。因此本文提出的基于數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)的輻射發(fā)射的數(shù)據(jù)分析評(píng)價(jià)方法可靠有效。

圖1 整車輻射發(fā)射數(shù)據(jù)圖（寬帶左側(cè)V方向）

圖2 某四款目標(biāo)車的整車輻射發(fā)射評(píng)分坐標(biāo)

5 總結(jié)

本文以GB 34660-2017中對(duì)整車電場輻射發(fā)射的測試方法及限值要求為基礎(chǔ)，通過對(duì)整車各子頻段相對(duì)于法規(guī)限值的最小裕量進(jìn)行數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)，提出了一種在30 MHz～1 GHz頻率范圍內(nèi)針對(duì)整車電場輻射發(fā)射抑制水平的綜合評(píng)價(jià)方法，以達(dá)到為新車型整車EMc目標(biāo)定義時(shí)，為提升產(chǎn)品精準(zhǔn)定位提供橫向參考數(shù)據(jù)的目的。