汽车电磁兼容技术与标准体系浅析

林志雄，张艺媛，操叶芳

（安徽江淮汽车股份有限公司技术中心，安徽 合肥 230601）

汽车电子

汽车电磁兼容技术与标准体系浅析

林志雄，张艺媛，操叶芳

（安徽江淮汽车股份有限公司技术中心，安徽 合肥 230601）

随着车载电子设备的日益增多，电磁兼容性能已成为整车重要性能之一。文章对汽车电磁兼容技术从基础概念、电磁环境、电磁干扰要素等方面进行浅解，另外对汽车电磁兼容标准体系进行梳理和对比分析，希望能为汽车电磁兼容性设计者提供理解和帮助。

电磁兼容性；基础概念；标准体系；对比分析

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.12.044

CLC NO.: U463.6 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)12-129-03

引言

随着汽车智能化的发展，车载电子化配置比重日益增多，大量现代电子技术在汽车上应用，从提升车辆舒适性的车身控制系统到与车辆的行驶控制有关的动力系统、制动系统、转向系统，电子装置都扮演着重要的角色，各种电子电器产品已占汽车总成本的30%，甚至更多，而且这种趋势还在不断发展。日渐庞大的电子电器系统对整车厂提出较大的挑战，如何保证电子系统在车辆运行过程中的电磁兼容性并稳定可靠的运行，减少电子设备因电磁干扰等问题的出现是整车电子电器系统开发中非常重要的一环。

1、汽车电磁兼容技术

电磁兼容性（Electromagnetic Compatibility，简称EMC），在国标GB14023中定义为设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。

电磁兼容主要研究两个方面，一方面为电磁干扰EMI (Electromagnetic Interference)，即电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降，对零部件产生影响并有影响结果，包含辐射发射RE (Radiated Emission)和传导发射CE (Conducted Emission)。另一方面为电磁抗扰，一般用电磁敏感度EMS(Electromagnetic Susceptibility)表示，即在存在电磁骚扰的情况下，装置、设备或系统不能避免性能降低的能力，包含辐射敏感度RS(Radiated Susceptibility)和传导敏感度CS (Conducted Susceptibility)。

1.1 汽车电磁兼容环境

汽车上由于越来越多电子电器零部件的运用，存在大量电磁干扰现象，如汽车发动机采用的点火系统（汽油机）产生的电磁辐射、玻璃升降电机和雨刮电机工作时产生的电磁噪声、开闪光继电器时产生的噪声、开各类车载用电器或射频信号触发时，会对车载收音机的FM和AM频段造成干扰导致收音质量下降，尤其对于信号较弱的电台影响更加明白，甚至收不到该电台。同时大自然的一些电磁现象、我们使用的通信设备发射塔等也会对车载接收设备产生不同程度的影响，所以汽车所处的电磁环境非常复杂，如图1所示。

图1 复杂的汽车电磁环境

1.2 汽车电子设备常用频段分布

汽车中各种电器电子零部件工作产生的电磁辐射就是属于非电离辐射，汽车各零部件较为常用的频段为30M-1GHz，如图2所示。其中电子零部件部分采用小于30M的较低频段，如发动机盗线圈的通讯频率IMMO为125KHz、收音机的AM频段531-1602KHz、雷达的超声波频段等；部分采用大于1GHz的较高频段，如蓝牙、WIFI、GPS导航、北斗导航等功能。

图2 汽车电子设备常用的频段分布

1.3 汽车EMC干扰要素分析

从现有电磁干现象的研究结果分析，目前汽车上存在的电磁干扰都是由以下三个因素的组合而产生的，如图3所示：1）电磁骚扰源：指产生电磁骚扰的元件、器件、设备或自然现象；2）耦合途径或称耦合通道：指把能量从骚扰源耦合到敏感设备上，并使该设备产生响应的媒介；3）敏感设备：指对电磁骚扰产生响应的设备。

图3 电磁干扰三要素

由电磁骚扰源发出的电磁能量，经过某种耦合通道传输到敏感设备，导致敏感设备出现某种形式的响应并产生效果。对于耦合通道可分为通过空间辐射和导线传导两种方式进行分别处理和设计，如空间辐射表现为在远场条件下骚扰以电磁波的形式发射的规律，以及在近场条件下的电磁耦合，在电磁兼容设计和整改中可以采用屏蔽技术来阻断骚扰的辐射；导线传导表现为骚扰沿导线传输的影响，在电磁兼容设计和整改中可以采用信号线单独接地的方法减少由共模引起的骚扰。

2、EMC标准体系分析

2.1 EMC标准体系概述

汽车电磁兼容标准体系可分为国际标准、区域标准、国家标准、企业标准等四方面，主要包括ISO汽车电子标准体系、IEC/CISPR/D汽车电子标准体系、欧盟汽车电子标准体系、美国SAE汽车电子标准体系、中国GB汽车电子标准体系，如图4所示。

图4 汽车电磁兼容标准体系

从现有标准法规分析，对于整车和零部件电磁抗扰性的要求和试验方法基本上都是参照ISO汽车电子标准体系，整车电磁抗扰性主要参考ISO11451、ISO10605系列标准，包含自由场抗扰、模拟车载发射机抗扰、大电流注入抗扰、BCI抗扰、静电放电抗扰等项目；零部件电磁抗扰性主要参考ISO11452、ISO10605和ISO7637系列标准，包含自由场抗扰、TEM小室抗扰、大电流注入抗扰BCI、带状线抗扰、平行板天线抗扰、直接射频功率注入抗扰、磁场抗扰、模拟发射机抗扰、扩展音频传导抗扰、电源线瞬态传导抗扰、控制/信号线耦合瞬态抗扰、静电放电抗扰等项目。

2.2 标准对比分析

通过收集目前主要在用的整车和零部件EMC标准法规，以及部分主流汽车厂家的EMC企标要求，对他们的EMC测试项目和对应关系进行对比分析。以下根据EMC评价对象的不同，分为整车和零部件两大类对各测试项目进行对比分析。

2.2.1 整车EMC测试项目

通过对收集的国际标准、国家标准、区域标准、部分整车厂企标中定采用的整车EMC测试项目进行对比分析。整车EMC测试项目对比结果如下表1所示，表格中符号“√”表示有该项要求，“/”表示无该项要求。

表1 整车EMC测试项目

在地区指令ECE R10和74/245/EEC中，车载天线末端骚扰是评估整车窄带辐射发射的替代方法，即在76～108MHz，车载天线末端骚扰合格的情况下，等同于整车窄带辐射发射合格，无需进行整车窄带辐射发射的测试。其中大电流注入法用于大型车辆，替代自由场抗扰测试。车内低频磁场发射主要是为了保护乘客；车外低频磁场发射、整车传导发射用于带电驱动系统的车辆，如混合动力汽车。

通过以上标准对比分析，整车厂的EMC企标涉及的测试项目最多，包含了部分国际标准所没有的测试项，对于EMC性能的要求更为苛刻；另一方面在国家标准和区域标准中对目前重点要求的EMC性能要求项进行规定，且参考的测试方法等基本都是参考ISO国际标准制定。

2.2.2 零部件EMC测试项目

通过对收集的国际标准、国家标准、区域标准、部分整车厂企标中定采用的零部件EMC测试项目进行对比分析。零部件EMC测试项目对比结果如下表2所示，表格中符号“√”表示有该项要求，“/”表示无该项要求。

表2 零部件EMC测试项目

通过以上标准对比分析，零部件由于单件测试较为容易开展且零部件EMC性能符合性是整车EMC性能达标和稳定的基础和保证，所以零部件相关测试项目较为全面，包含发射、抗扰和瞬态三大类测试21项。与整车要求一样，零部件的EMC要求各整车厂规定项目较全且限值要求更为苛刻。

3、总结

汽车电磁兼容性已经成为衡量汽车基本性能的重要标志之一，影响车载电子系统运行的安全可靠性，对于现代汽车而言，汽车电磁兼容技术与排放技术、安全技术同为汽车最为重要的几大共性技术。研究电磁兼容性需要从电磁兼容技术基础概念和相关标准法规的分析入手，建立电磁兼容标准和管控流程，以提升电子零部件和整车的电磁兼容性能。

[1] [美]ClaytonR.Paul（著）.闻映红（译）.电磁兼容导论（第2版）[M].北京:机械工业出版社,2006.

[2] 郑军奇.EMC电磁兼容设计与测试案例分析（第2版）[M],北京:电子工业出版社,2010.

[3] 林福昌,李化.电磁兼容原理及应用[M].北京:机械工业出版社,2009.

[4] 何金良.电磁兼容概论[M],北京:科学出版社,2010.

Automotive electromagnetic compatibility technology and standards system analysis

Lin Zhixiong, Zhang Yiyuang, Cao Yefang
（Center of Technology, Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd, Anhui Hefei 230601）

With the increasing range of vehicle electronic equipment, electromagnetic compatibility performance has become one of the important performance of the vehicle. Articles of automotive electromagnetic compatibility technology from the basic concept, the electromagnetic environment, such as electromagnetic interference factors for shallow solution. In addition to automotive electromagnetic compatibility standards system carding and comparison analysis,and hope which can provide automotive electromagnetic compatibility designers with understanding and help.

Electromagnetic Compatibility; Basic concept; Standard system; Comparison and analysis

U463.6

A

1671-7988 (2016)12-129-03

林志雄，助理工程师，就职于安徽江淮汽车股份有限公司，主要研究电子零部件EMC设计和整改、电子零部件功能和性能测试验证等工作。