汽车电子电磁兼容标准体系和应用

文/韩萌

电子设备在汽车中的广泛应用，极大地提升了汽车的驾驶体验感。随着汽车电子设备类型及数量的不断增加，内部电磁环境日益复杂，及时产生电子电磁干扰的情况，导致电子设备无法正常运转。如何消除汽车电子电磁干扰，提升电子设备的兼容性就成为技术团队与汽车制造企业共同关心的问题。

1 汽车电子电磁干扰类型

对汽车电子电磁干扰类型的全面梳理，形成对电子电磁干扰特点、机理的认知，为后续汽车电子电磁兼容标准体系的制定及兼容性提高工作的开展有着一定的指导意义。

从实际情况来看，现阶段汽车电子电磁干扰大致可以划分为车外电磁干扰、车内电磁干扰及车体经静电干扰等几大类别。不同类型的汽车电子电磁干扰产生原因不同，作用特点各有差异，具体来看，车外电磁干扰是指汽车在行驶过程中，所受到的各类电磁环境干扰。这种诱发机理，导致持外电磁干扰只存在于特定的空间范围内，例如高压输电线、高压变电站等形成的磁场，对汽车形成干扰，造成电子设备短暂失灵。车内电磁干扰是指汽车内部各个电子设备在运行过程中，相互影响，相互作用的情况。例如在汽车点火环节，产生的高频辐射，对车内装载的其他电子设备有着较强的扰动。车体静电干扰的产生与外部环境因素有着密不可分的关系，车辆在行驶中与空气发生剧烈的摩擦，导致车体外侧形成静电，受到车体结构的影响，静电分布不均匀，在放电环节，在车体表面形成干扰电流，对汽车内置电子设备形成电磁干扰。对三类汽车电子电磁干扰产生原因、特点的梳理，帮助技术人员及汽车制造企业进一步明确电子电磁干扰基本情况，为后续兼容技术的应用及方案制定提供方向性引导。

2 汽车电子电磁兼容标准体系概述

2.1 汽车电子电磁兼容标准的分类

目前汽车电子电磁兼容标准可以划分为国际、国家以及企业三类，分别用于指导相关设计与制造工作，以降低汽车电子电磁干扰，提升电子设备之间的兼容性。国际标准化组织、国际电工委员会等国际性组织，根据多年的技术论证，形成了一整套汽车电子电磁兼容标准。各个国家依据国际标准，结合自身的实际，推行国家标准，例如美国汽车工程协会、德国电气工程师协会、英国标准协会等，都进行了汽车电子电磁兼容标准的本土化探讨，制定具有本国特色的标准体系。一部分大型的跨国汽车制造企业，例如福特、通用、大众等，考虑到企业的客户对象多样，标准体系存在一定的差异，因此也制定了企业级别的电子电磁兼容标准，同时企业级别的汽车电子电磁兼容标准相较于国际标准体系，也更为严格，通过严格的标准，确保汽车验证、销售的流畅性，防范化解企业面临的风险。例如在现行的国际汽车电子电磁兼容标准体系下，要求汽车抗干扰度为24V/m，而多数企业在制定抗干扰度标准时，将其提高到100-200V/m。

图1

2.2 汽车电子电磁兼容国际标准分析

国际标准化组织汽车电子电磁兼容标准大致上可以分为ISO 11451、ISO 11452两个系列。ISO 11451标准由4个部分组成，为汽车制造企业以及研发人员提供了完整的抗窄带电磁辐射干扰的测试方法，对电磁辐射干扰的来源、抗干扰测试的基本流程以及注意事项进行了细致说明。ISO 11452标准由11个部分组成，其提供了抗窄带电磁辐射汽车零部件电磁干扰测试方法，实现了对ISO 11451标准的有益补充。随着技术的发展，科研工作的持续深入，国际标准化组织，又提出了基于汽车电子设备常见瞬态干扰信号的测试以及评价标准，ISO 7637标准，用于指导相关汽车常见瞬态干扰信号的排查工作。国际电工委员会制定了CISPR 12标准、CISPR 25标准，两大标准分别用于保护汽车电子设备不受动力装置电磁干扰，并以此为基础，形成一个完整的汽车内部电子设备电磁干扰限定以及测试方法。美国在相关国际标准之下，也制定了相应的电磁兼容标准，形成了完整的汽车电子电磁兼容标准体系，SAE J 551和SAE J 1113 两大兼容标准体系，其中SAE J 551主要针对于整车，用于整车电子电磁兼容的检测以及应对，SAE J 1113是对车辆零部件电子电磁兼容性能的检测，以确保车辆各电子设备的有序运行，有效管控电磁干扰。

2.3 国内汽车电子电磁兼容标准

我国汽车电子电磁兼容标准建设尚处于起步阶段，随着汽车产业不断壮大，政府主管部门以及相关企业开始认识到电子电磁兼容标准制定与执行的必要性与紧迫性。在这一背景下，国内汽车电子电磁兼容标准将EMC作为蓝本，结合我国汽车产业发展的实际、技术能力，依据国际汽车电子电磁兼容标准进行了统一的规范，逐步形成GB 14023-2006、GB 18655-2002层一系列技术标准，用于对各类汽车电子设备设计、使用活动的规范，在很大程度上，提升了汽车整体的电子抗干扰能力，电磁兼容性得到提升。但是与欧美等国家相比，国内汽车电子电磁兼容标准没有形成完整的体系，存在着漏洞，相关标准较低，因此在后续工作开展的过程之中，应当继续做好汽车电子电磁兼容标准的完善工作，逐步形成完备的汽车电子电磁兼容标准，为我国汽车产业的发展形成明确的指导，强化汽车生产能力。

3 汽车电子电磁兼容性提高方法

汽车电子电磁兼容性的提升，需要在相关技术标准框架下，采取相对应的技术手段，来应对各类电子电磁干扰问题，有效增强汽车各个电子设备之间的兼容性。在研究过往之中，以EMC标准体系为蓝本，进行电子电磁兼容问题的探讨以及应对。

3.1 汽车电子电磁兼容体系的健全

汽车电子电磁兼容体系健全的过程之中，应当着眼于实际，有效解决电磁干扰问题。在实际工作环节，工作人员可以从汽车元器件、零部件、汽车模块、电子系统等几个维度出发，在相关技术标准的指导下，有效开展相应的技术工作，以切实提升汽车电子电磁的兼容属性，降低电磁干扰。在实际的处理环节，技术人员应当进行必要的思路梳理，如图1所示。

为了降低工作难度，减轻工作成本，根据工作开展的难易程度，技术人员可以从设计层面出发，做好芯片选型以及电路板设计工作，以此为基础上，不断进行电磁干扰屏蔽以及滤波设计工作，进而确保各项电磁兼容方案的合理应用。在实际操作环节，应当根据兼容标准，明确各类技术参数，并将其进行细化，分配到各个元件之上，并采取必要的检测手段，对设计结果进行仿真模拟。

3.2 减少电磁干扰强度

为了进一步增强汽车电子电磁兼容性，技术人员需要做好相应的方案，以有效降低电磁干扰强度，增强汽车各项电子设备的兼容性。在实践环节，应当做好电气结构的优化工作，目前汽车电子设备使用环节，往往会设置闪光器，以确保继电触点结构的完整性以及抗干扰能力，同时考虑到部分汽车制造环节，对于汽车触电结构可以使用电弧抑制器进行抗电磁干扰强化处理，进一步增强设备的电磁干扰能力。针对汽车行驶过程中，出现的电机感性负载的情况，技术人员可以借助于滤波电路进行电流降噪处理，确保汽车电机负载处于合理区间，避免电磁干扰的出现。对于汽车内部各个电子设备控制单元，在设计加工环节，应当做好布线优化工作，通过这种方式，有效控制电磁发射水平，提升电磁兼容性。对于汽车之中使用的各类控制设备，可以采用低频芯片，以此来降低辐射与干扰。

3.3 电磁干扰的传输抑制

电磁干扰传输抑制效能对于汽车电子电磁兼容有着最为直接的影响，在整个技术环节，技术人员需要做好相关线束工作，根据汽车的设计情况，针对于其中涉及到的主要电控单元，采取加装屏蔽壳体的方式，进行封装处理。汽车较长的线束，出于抑制电磁干扰的考虑，可以在线束上增设滤波，现阶段，多数汽车制造企业使用铁氧体磁环，既能够实现对线束电磁干扰传输的有效抑制，又能够提高工作效率，降低成本。除了采取上述，技术手段之外，技术人员还可以通过减少电子设备接收干扰面积以及扩大干扰源距离的方式来进行技术应对。

4 结语

为了切实提升汽车电子电磁兼容性，确保各类电子设备的正常运行，文章在分析汽车电子电磁干扰类型的基础上，对国内外电子电磁兼容标准进行全面梳理，形成系统性认知。采取行之有效地应对策略，灵活应用各类技术手段，不断提升汽车电子电磁兼容性，以充分发挥电子设备的技术优势。