汽車電子電磁兼容測試標準體系及抗干擾措施

歐陽海濤

摘? 要：系統(tǒng)介紹和研究了我國汽車電子抗干擾兼容系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計標準，從最大限度地降低車載設(shè)備信號傳輸和電磁環(huán)境干擾強度、抑制車載電磁設(shè)備信息傳輸干擾、降低車載設(shè)備電磁環(huán)境敏感部位干擾強度三個方面闡述了提高國產(chǎn)汽車電子電磁屏蔽兼容設(shè)備性能質(zhì)量的措施。

關(guān)鍵詞：汽車電子;電磁兼容;電磁干擾

一、國內(nèi)汽車電子電磁兼容標準

我國現(xiàn)行的汽車電子和電磁系統(tǒng)兼容性標準體系和建設(shè)程序仍處于試驗或初步試驗研究階段。隨著整個電子汽車行業(yè)的快速發(fā)展，政府行業(yè)負責技術(shù)設(shè)計的相關(guān)部門人員和國內(nèi)主要相關(guān)車載電子企業(yè)人員應(yīng)逐步充分認識到，制定和研究加強汽車電子和電磁系統(tǒng)兼容性的強制性標準體系及其實施和實施過程的必要性和緊迫性。在我國目前汽車發(fā)展的大背景下，國內(nèi)汽車電子相關(guān)的電子材料和整車電磁兼容產(chǎn)品標準，基本都是以目前國外的EMC產(chǎn)品技術(shù)體系為技術(shù)藍本，結(jié)合當前我國經(jīng)濟高速發(fā)展下形成的中國汽車工業(yè)，符合自身的產(chǎn)品實際和技術(shù)能力。根據(jù)汽車電子產(chǎn)品和材料電磁技術(shù)兼容性的現(xiàn)有相關(guān)國際產(chǎn)品標準體系，制定了一整套全面適用的電磁兼容標準和規(guī)范，逐步形成了包括GB14023-2006、GB18655-2002在內(nèi)的一系列電磁兼容相關(guān)產(chǎn)品技術(shù)標準。用于指導(dǎo)國家主管部門在國內(nèi)外市場實施各類電磁相關(guān)汽車電子設(shè)備產(chǎn)品設(shè)計、使用和維護活動的相關(guān)標準、計劃和規(guī)范，大幅提升了汽車總體控制系統(tǒng)產(chǎn)品的綜合電磁兼容性和電子技術(shù)安全、抗電磁干擾性能的檢測認證能力，電磁兼容質(zhì)量大幅提升。然而，我國目前與汽車電子和電磁環(huán)境安全及兼容性相關(guān)的產(chǎn)品標準還遠未達到基礎(chǔ)階段，形成了相對成熟、完整、規(guī)范、清晰、有序的產(chǎn)品國家標準體系。法律漏洞多，相關(guān)行業(yè)相關(guān)標準覆蓋率低于國內(nèi)。因此，今后國家政府部門在認真做好標準后續(xù)相關(guān)基礎(chǔ)工作研究和繼續(xù)開展技術(shù)標準科學(xué)應(yīng)用研究的具體流程工作實踐的同時，應(yīng)高度重視并繼續(xù)密切關(guān)注和做好我國汽車電子和電磁系統(tǒng)安全兼容相關(guān)技術(shù)標準框架的進一步研究和完善工作。盡快形成一套規(guī)范齊全、應(yīng)用統(tǒng)一的汽車電子電磁網(wǎng)絡(luò)安全與兼容國家技術(shù)標準，逐步形成一套更加科學(xué)、具體、可靠的技術(shù)標準，在我國現(xiàn)代智能汽車產(chǎn)業(yè)體系中，引導(dǎo)汽車產(chǎn)業(yè)整體安全發(fā)展方向，強化汽車生產(chǎn)能力。

二、電子電磁干擾來源

汽車電子設(shè)備工作在隨著行駛環(huán)境狀態(tài)不斷變化的高速汽車電子設(shè)備上。由于各種電磁能量系統(tǒng)在電磁環(huán)境狀態(tài)下的相對復(fù)雜性和動態(tài)多變性，意味著汽車系統(tǒng)上需要控制的高頻電磁能量干擾系統(tǒng)的來源將是復(fù)雜而廣泛的。根據(jù)車輛電磁環(huán)境干擾信息的主要來源和分類，可以簡單分為車內(nèi)外電磁環(huán)境干擾、車身靜電環(huán)境干擾信息和車內(nèi)電磁干擾。

車外電磁干擾主要是車輛在正常行駛環(huán)境中經(jīng)歷各種外部電磁環(huán)境時感受到的電磁干擾。這種電磁輻射干擾往往存在于特定地點的局部空間或某些特定地點的某一時刻。如對高壓輸電線路、高壓變電站系統(tǒng)、大功率無線電發(fā)射臺的高頻電磁干擾，對雷電、太陽黑子等輻射的電磁干擾等。在環(huán)境中，與鄰近的其他物體連接的移動電子設(shè)備在工作時也可能產(chǎn)生相互干擾的噪聲，如高速行駛系統(tǒng)中的高速汽車。

靜電對車身的干擾可能與車輛的結(jié)構(gòu)和車輛的外部電氣環(huán)境有關(guān)。由于高速汽車在低速制動時，車身金屬與外界空氣的高速靜摩擦，會在高速車身金屬表面形成一層不能均勻分布的高速靜電。高速靜電放電會在高速車體的電路板上產(chǎn)生高速干擾電流，同時還會產(chǎn)生高頻電磁輻射，對低速汽車電子設(shè)備系統(tǒng)造成高頻電磁干擾。

汽車電子設(shè)備中的低頻電磁諧波噪聲干擾，實際上是汽車電子設(shè)備在內(nèi)部正常工作狀態(tài)下，整個系統(tǒng)與內(nèi)部電子控制系統(tǒng)之間的相互噪聲干擾，包括汽車內(nèi)部電子元器件工作時產(chǎn)生的車內(nèi)低頻電子噪聲。電機正常運行時，換向刷系統(tǒng)中產(chǎn)生的高頻電磁噪聲和外部各種電氣控制和開關(guān)產(chǎn)生的低頻放電諧波噪聲處于正常運行狀態(tài)。造成諧波干擾最嚴重的主要問題是汽車中電子點火的電子控制系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波所產(chǎn)生的高頻諧波干擾輻射，高頻諧波輻射干擾輻射的諧波能量最大。

三、提高電子設(shè)備電磁兼容性能的措施

3.1 汽車電子電磁兼容體系的健全

汽車電子電磁兼容技術(shù)體系日趨完善。在標準化生產(chǎn)工藝體系中，要充分著眼于汽車的實際情況，有效解決電磁耦合干擾問題。在這些實際的研發(fā)中，相關(guān)工作人員可以考慮從汽車零部件、零配件、汽車模塊、電子系統(tǒng)設(shè)計等維度入手。并在汽車行業(yè)相關(guān)規(guī)范和技術(shù)標準的規(guī)范指導(dǎo)下，有效開展這些相應(yīng)環(huán)節(jié)的應(yīng)用技術(shù)工作，從而有效提高汽車電子和電磁材料的兼容性能，降低汽車電磁的干擾。在實際工作的技術(shù)流程中，技術(shù)人員通常要對系統(tǒng)進行更為必要和深入的分析和梳理。

為了真正降低設(shè)計工作的難度，降低成本，根據(jù)電磁屏蔽兼容性研究實踐中實際開展的研究方案各項具體工作的難度，技術(shù)人員還可以從電路設(shè)計研究方案的層面來做設(shè)計工作，做好各種芯片的選型設(shè)計，各種印刷電路板的設(shè)計研究等工作。在此設(shè)計研究工作的基礎(chǔ)上，不斷深入開展各種電磁干擾信號對電磁環(huán)境的電磁屏蔽兼容設(shè)計和電磁濾波方案的研究設(shè)計，以實現(xiàn)和保證各種電磁屏蔽兼容技術(shù)方案的安全、高效、合理應(yīng)用。在產(chǎn)品電磁兼容設(shè)計、實際設(shè)計、生產(chǎn)、運行和控制三個環(huán)節(jié)中，首先根據(jù)相關(guān)國際通用兼容電子產(chǎn)品設(shè)計規(guī)范和標準，系統(tǒng)地定義和規(guī)定各類整機的具體設(shè)計技術(shù)參數(shù)，系統(tǒng)地、分別地理順和細化產(chǎn)品各部件的電磁兼容功能技術(shù)指標，并分配或安裝到整機產(chǎn)品的所有關(guān)鍵電磁兼容電子部件模塊中。同時考慮一些其他必要的、可行的相關(guān)電子產(chǎn)品測試或測試技術(shù)。最后，對這些實際產(chǎn)品設(shè)計和測試分析結(jié)果進行了電磁兼容系統(tǒng)設(shè)計仿真實驗和仿真。

3.2降低電磁干擾強度

為了進一步有效增強汽車電子的電磁兼容性，技術(shù)人員還需要積極準備制定一些相應(yīng)電磁兼容技術(shù)研究的實驗演示方案，以最終更有效地降低車輛電磁屏蔽和干擾的相對強度，增強汽車電子產(chǎn)品中各項與主要電子設(shè)備部件之間的電磁兼容性。

在生產(chǎn)實踐過程中，要注重對車輛電氣結(jié)構(gòu)可靠性的綜合優(yōu)化和評價。目前，在汽車電子設(shè)備的使用和檢測過程中，往往會預(yù)先設(shè)置閃光器，以盡可能保證車輛繼電器電觸點結(jié)構(gòu)性能的可靠性和完整性及其抗電弧干擾能力。同時還要考慮一些汽車電子制造加工環(huán)節(jié)。對于一些汽車電擊防護結(jié)構(gòu)，可以通過提前使用消弧器來增強抗電磁干擾性能，從而進一步增強設(shè)備本身的抗電磁干擾能力。針對汽車電機在高速制動過程中感性負載干擾嚴重的常見情況，技術(shù)人員表示，可以采用電流濾波處理電路降低系統(tǒng)噪聲，電流干擾小，以保證整車電機感性負載電壓在合理的電壓范圍內(nèi)，避免嚴重電磁環(huán)境干擾的再次發(fā)生。

結(jié)束語

本文系統(tǒng)闡述了國外汽車電磁環(huán)境兼容性的相關(guān)標準和規(guī)范，以及我國目前采用的部分國際標準和相關(guān)國家標準。對各種汽車電子設(shè)備電磁環(huán)境干擾數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)源進行了分析和總結(jié)，并提出了相關(guān)的抗干擾措施。近年來，隨著汽車電子技術(shù)的快速發(fā)展，汽車電子的電磁兼容性越來越受到用戶的關(guān)注。本文對未來汽車電子設(shè)備電磁兼容技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用具有一定的積極應(yīng)用參考意義。

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