整车电磁兼容试验标准发展趋势研究

王建利

（中国第一汽车股份有限公司 奔腾开发院，长春130012）

主题词：电磁兼容 电动车 智能网联汽车

1 简介

随着汽车不断朝着智能化和新能源方向发展，汽车上的智能网联相关部件/系统、高压部件、集成控制器等电子设备越来越多，这些部件会产生较强的电磁辐射，造成整车电磁兼容干扰问题多发且不易解决，直接影响着汽车的安全和舒适性。为了提高整车的EMC 性能，减少电磁干扰问题风险，必须加强整车EMC 性能试验验证。本文首先对国际和国内传统整车EMC试验标准要求进行分类和总结。然后，梳理电动车整车EMC测试标准体系，详细介绍了电动车充电状态EMC 测试和低频磁场EMC 测试项目。按照智能网联功能不同，对智能网联整车EMC测试项目进行分类和描述。最后，对整车EMC试验标准未来发展趋势进行了总结和展望。

2 传统整车电磁兼容试验方法

整车EMC 试验按照测试类别可以分为电磁骚扰和电磁抗扰度2 类[1]。依据电磁发射测试保护对象不同，整车电磁骚扰又可分为辐射发射-保护车外接收机[2-3]和辐射发射-保护车载接收机[4]。依据实际场景信号不同，整车电磁抗扰度又可分为辐射抗扰-车外辐射源法[5]、辐射抗扰-车载发射机模拟法[6]、辐射抗扰-大电流注入法[7]和整车静电放电试验[8]4 类测试项目。

表1 传统整车EMC试验标准要求

图1 电动车整车EMC试验标准体系

3 新能源整车EMC试验标准体系

相比传统汽车，新能源汽车的高电压、大电流、大功率和能量转换的特点会产生复杂电磁干扰环境和严峻的电磁干扰问题[9]。为了提高新能源汽车EMC性能，降低EMC 干扰风险，国内外标准组织和团体针对新能源整车EMC 试验标准进行了大量研究和内容修订（表1）。电动车整车EMC 试验标准体系如图1 所示，其中整车电磁骚扰共8项，项目整车电磁抗扰度共7 项。相对于传统汽车，新能源整车EMC 试验主要增加了充电状态相关测试项目和低频磁场类测试项目。

充电状态相关EMC 测试项目包括电源端口传导发射测试，信号端口传导发射测试，电压变化、波动及闪烁测试，谐波电流发射测试，浪涌抗扰测试和电快速瞬变脉冲群抗扰测试。对于电源端口传导发射，依据标准ECE R10 及IEC 61000-6-3 中要求，测试车辆在充电模式下通过交流或直流电源线产生的无线电传导骚扰的水平，必须保证车辆的无线电传导骚扰水平与居住、商业和轻工业电磁环境的兼容性。对于信号端口传导发射，依据标准IEC 61000-6-3中要求，测试车辆在充电模式下通过信号线产生的无线电传导骚扰的水平。对于电压变化、波动及闪烁测试，依据标准ECE R10、IEC 61000-3-3 及IEC 61000-3-11 测量配有充电模式的车辆，在交流充电模式下产生的电压变化、波动和闪烁耦合到充电网络，保护居民和商业以及工业环境用电。对于浪涌抗扰，依据标准ECE R10 及IEC 61000-4-5 中要求，测试车辆在充电模式下抵抗浪涌冲击的性能。对于电快速瞬变脉冲群抗扰，测试评估车辆在充电模式下抵抗电快速瞬变脉冲群干扰的能力[10]。

低频磁场EMC测试项目包括电动车电磁场发射，整车人体电磁防护测试和低频磁场抗扰测试。电动车电磁场发射测试，依据标准GB/T 18387 测量、评估整车150 kHz～30 MHz 频段的电场、磁场辐射发射性能，避免影响车外其他设备的正常运行。整车人体电磁防护测试，依据标准GB/T 37130 和GB 8702 中测试要求，测试整车在静态、匀速、急加速、急减速和充电状态下的低频电磁场发射。低频磁场抗扰测试，依据标准SAE J551-17[11]测试整车低频磁场抗干扰能力。

4 智能网联整车EMC试验标准体系

智能网联汽车（Intelligent and Connected Vehicle,ICV）是指搭载先进的车载传感器、控制器、执行器等装置，并融合现代通信与网络技术，实现车与X（车、路、人、云等）智能信息交换、共享，具备复杂环境感知、智能决策、协同控制等功能的新一代高级汽车[12]。目前，智能控制或预警功能的实现主要基于毫米波雷达、智能摄像头、激光雷达、超声波雷达和红外测距器等智能系统[13]。网联功能的实现主要基于车载互联终端T-BOX，车载发射/接收天线等。智能网联汽车不仅要进行传统车/电动车的常规整车EMC 试验项目，还要对智能功能、网联功能和复杂电磁环境适应性进行整车EMC测试验证，以保证智能网联汽车在强电磁干扰下能够正常运行(图2)。智能网联汽车的整车抗扰测试不仅需要传统整车EMC抗扰测试的系统布置，还需要行人/道路/车辆模拟系统、卫星信号模拟系统、雷达模拟系统等相应的具备高抗干扰能力的测试设备和场景装置，以激活相应的智能网联功能和工况，保证测试系统的正常运行[14]。

图2 智能网联整车EMC试验标准体系

智能功能整车EMC抗扰能力测试包括：自适应巡航（ACC）、前碰预警（FCW）、自动紧急制动（AEB）、车道偏离预警（LKA）、盲区监测BSD、行人保护系统PPS等智能功能的抗扰测试[8-9]。智能功能整车EMC 抗扰能力测试参考GB/T 33012 或ISO 11451 系列标准要求，依据不同智能功能搭建不同的测试场景和工况，同时利用车载总线、麦克风、摄像头、音频分析仪监测设备监控声音信号、图像显示和总线信息[15]。

网联功能整车EMC 抗扰能力测试包括：OTA-车载导航系统、OTA-车载移动通信系统、车载紧急呼叫系统（E-call）和OTA-V2X 网联功能的抗扰测试[7]。网联功能的整车EMC 抗扰测试参考GB/T 33012 或ISO 11451 系列标准要求，采用OTA（Over The Air）方式将模拟卫星发射天线与车载天线或通信系统建立稳定连接和数据传输，同时采用通信综测仪、车载总线、麦克风、摄像头、音频分析仪监测设备监控通信连接状态、数据传输质量、声音信号、图像显示和总线信息[16]。

复杂电磁环境抗扰测试是利用汽车电磁干扰问题多发地点的实际电磁环境信号对车辆进行抗扰试验，补充现有标准对智能网联汽车抗扰能力验证的不足。复杂电磁环境场景信号包括工业区、商业区、居民区、地铁站、短波电台、机场、广播电视塔、发电站等，通过对实际电磁干扰环境信号的采集和合成，然后在EMC实验室内回放和信号处理，进行整车复杂电磁环境抗扰测试，验证智能网联功能对复杂电磁环境的适应性[17]。

5 未来发展趋势

随着电磁环境中各电磁载体自身的变化，如汽车、人、外界设备、自然界等，会产生新的电磁兼容问题。为了满足汽车系统内的电磁环兼容性以及汽车与外界之间的电磁环境兼容性，汽车EMC试验标准要求会更全面、严格。

5.1 汽车创新技术对整车EMC的影响

新能源汽车技术和智能网联汽车技术相对与传统汽车具有相当程度的创新性，新能源汽车技术具有高电压、大电流、大功率和高能量转换的特点，智能网联汽车技术具有功能多样性、高速高频通信、集成控制、无线传输、信息融合的特点，这些特点给EMC测试带来了极大挑战。按照电磁兼容测试标准和EMC 性能开发设计要求，针对新能源汽车技术和智能网联汽车技术，需要增加相应的整车EMC 测试项目，以验证汽车新技术的发展变化对电磁环境的兼容性（表2）。

表2 汽车创新技术新增整车EMC测试项目表

5.2 整车EMC标准的发展

整车EMC 测试项目更加全面：传统汽车6 项常规测试，电动车增加至15 项，智能网联汽车在传统车/电动车的基础上，依据智能网联功能增加相应整车EMC抗扰测试。为了完善整车EMC测试标准体系，国内外标准机构和主机厂还需进行大量测试标准的编制、修订和转化工作。

整车EMC 标准要求更加严格：GB 34660—2017强制性标准中增加整车抗扰测试，明确车辆工作状态和结果评价要求。整车强制性检验保护车外接收机测试项目，GB 34660—2017 比GB 14023—2011 发射测试限值要求更低。为了保证汽车电磁兼容性能开发质量，EMC 标准体系从频段、限值、工况和评价全面提高要求，且整车EMC 强制性测试项目呈增多趋势，汽车电磁骚扰测试限值变低和电磁抗扰度要求更高。

6 结束语

随着汽车新技术的快速发展，汽车上的高压部件、高速信号、高频信号、天线、集成电路会越来越多，随之产生的复杂电磁环境，给整车EMC的测试验证带来了极大挑战。未来整车EMC 发展主要体现在两个方面，一是测试项目会更加全面，标准体系内容会更加丰富，标准更新速度呈加快趋势；另一方面是测试标准要求更加严格，车辆状态等要求更加明确，更加注重车辆电磁安全和可靠性，且整车EMC强制性测试项目呈增多趋势。