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整车EMC测试介绍

  • 发布日期:2021-05-11      浏览次数:368
    • 在车载电磁环境越来越复杂的今天,EMC电磁兼容问题越来越受到人们的重视,汽车行业对车辆制定了严格的电磁兼容方面的标准和测试规范,首先零部件本身必须通过电磁兼容性测试,集成到整车后,整车也要通过电磁兼容性全面考核。电磁兼容性具有一票否决权,如果电磁兼容性不能满足相应法规测试要求,将导致产品不能上市,所以电磁兼容测试标准显得尤为重要。欧美发达国家十分重视对汽车电磁兼容性的研究,世界各国和相关国际性组织制定了众多的标准和法规来限制汽车的电磁兼容问题。本文将为大家介绍电磁兼容整车EMC测试的问题。

      EMC概念

      EMC(Electro Magnetic Compatibility,电磁兼容性)是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。
      简单来说,EMC包括了EMI(ElectroMagnetic Interference,电磁干扰)和EMS(Electro Magnetic Susceptibility,电磁敏感性)。EMI是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰;EMS是指器具对所在环境中存在的电磁干扰所具有的一定程度的抗扰度。EMI是主动性的,即对外界产生的干扰,EMS是被动性的,即抵抗外界的干扰。所以对设备的EMC要求就是:减少对别人的干扰,同时自身能抵抗相当程度的外界干扰。

      整车EMC测试的重要性

      随着汽车电动化、智能化、网联化的发展,以及车载无线通信系统技术等应用越来越广泛,电动汽车与复杂电磁环境间的相容性将成为未来电动汽车电磁兼容性测试评价的一个重要趋势,这种测试评价技术需要汽车行业和电磁兼容测试评价机构紧密配合,共同研究外界电磁环境对车内、车外系统的电磁兼容性问题产生机理及解决方案。其中,对配置了高等级自动驾驶功能的车型,如何对其在复杂电磁环境下的安全性进行测试与评价,又将成为未来若干年中汽车电磁兼容发展的重中之重。

      整车EMC测试
      一般整车需要做以下测试,跟零部件EMC测试类似,也包括发射测试(EMI)和抗干扰测试(EMS),对于某些整车厂还有主观收音评价测试。

      整车EMC测试

      下面简单介绍一下各项测试:

      1)主观收音评价测试
      试验一般要求开展FM 频段收音评价。试验可以在有合适可用电台且收音信号良好的室外开阔场地开展。也可以在整车半电波暗室内进行,不过这种情况下需要模拟FM的信号才能做测试。然后测试者根据收音效果对收音机做主观评价。

      2)辐射发射(保护车外接收机)
      对于国内销售的车辆辐射发射测试的标准为GB 14023,该测试为整车的强制测试项目,国际标准为CISPR12。对于ECE成员国销售的车辆需要满足其辐射发射的标准。在整车半电波暗室中开展相关测试,一般采用采用采用10m 法测量。“峰值+准峰值”限值要求适用于“发动机运行”模式的测量,“峰值+平均值”限值要求适用于“发动机关闭”模式的测量。通常情况下车辆左右两个侧面方向均需进行测试,且天线垂直和水平极化状态均需进行测试。由内燃机驱动的车辆,其“发动机运行”模式试验,多缸发动机转速应设定为(1500±150)r/min;由电动机驱动的车辆,其动力系统运行模式试验,应使用转毂系统,且车速应设定为40km/h 恒速运行。测试频段:30MHz-1GHz。
      零部件的辐射发射测试按1米法来做。

      零部件的辐射发射测试

      3)用于保护车载接收机的无线电sao扰特性的限制和测量方法
      该测试的标准为GB-T 18655和CISPR25,试验应在整车半电波暗室内做,优先选择车载天线,sao扰电压测量应在接收机天线射频信号输入端进行。测试频段150kHz-2GHz。

      4)整车车载无线电设备抗扰度测试
      测试标准ISO11451-3,测试频段800-3000MHz,功能等级ClassA。模拟的是车载无线设备对整车的电磁干扰影响。将天线放在车辆内外可能有无线设备的地方进行测试。

      5)整车自由场射频抗扰度测试
      测试标准ISO11451,对于出口ECE 成员国的车辆需要做该测试。目前国内暂时没有将其作为强制测试项。随着国家对EMC的重视,该测试项像RE那样作为强制测试项是迟早的事情。试验车辆应保证所有影响驾驶员对车辆进行控制的车载系统均应处于正常工作状态,所有车载长时型工作的产品均应处于正常工作状态。模拟的是车外干扰对车辆的电磁干扰。30V/m,50V/m,80V/m,因为不是强标,每个整车厂的要求都不太一样。一般采用2米法,测试频段20-2000MHz。

      6)整车大电流注入试验
      车辆BCI 性能要求不是强制性要求,很多整车厂不做此测试,只要在查找整车问题时可能会用此方法来定位问题。测试标准ISO11451-4。测试频段1-400MHz。在整车半电波暗室或电磁屏蔽室内做都可以。

      7)整车静电放电抗扰度试验
      测试标准GB/T 19951,ISO 10605。该测试项一般零部件来做,放电网络一般参考零部件标准。放电点一般包括车内外人体能触及的全部电器电子产品,以及车辆正常操作使用的按钮、开关、拉杆、手柄等。

      以上是关于整车EMC测试的介绍,下面我们一起来看看整车EMC测试所面临的挑战和改善措施。

      整车EMC测试所面临挑战

      1. 高压部件的集成化会带来更严重的电磁干扰,高压部件的电磁兼容设计挑战更大。带来的挑战,电磁干扰强度高,部件之间耦合路径复杂。

      2. 高频化带来的挑战,使用SiC器件的高压部件具有诸多优势,其中SiC更高开关频率使逆变器大幅小型化,但更高的开关频率(du/dt,di/dt)带来更强的电磁传导及辐射干扰,电磁兼容遇到更大挑战。

      3. 汽车智能与网联化功能的拓展,给全面准确的进行工况模拟,探测EMC问题带来新的挑战,因为目前EMC 测试需要布置在暗室里,场地及测试设备的限制,如何在施加sao扰或者接收车辆部件辐射的前提下,使用模拟工况激发车辆的众多传感器做出贴近真实工况的反应是目前的难点,而且目前应对电磁干扰问题,并无十分清晰的标准界定容忍程度,各项标准仍在完善中。

      4. EMC测试和整改均牵涉到系统级的改善,改善周期长花费大,给车企带来较大成本压力。

      5. 伴随更多电气部件和控制功能在车辆上的集成,零部件与整车EMC标准需要交互。

      整车EMC测试改善措施

      1. 软件仿真技术的进步,提供了从高压部件设计早期引入EMC分析,从“源头”上优化电磁兼容设计的新思路。

      2. 线束布线及接地,信号线缆远离高压网络和强干扰源,重要控制信号采用屏蔽线缆传输,且屏蔽层做好360°搭接处理。

      3. 良好结构设计,对于EMC来说结构设计要尽量避免共模干扰电流流过敏感电路或高阻抗的接地路径,结构设计要避免额外的容性耦合或感性耦合,结构设计要注意良好的、低阻态干扰泄放路径。

      4. 磁环与滤波器的应用,使用主动电磁兼容技术,例如Active EMI filter(AEF),使用一个电感感应共模噪声,一个电感注入抑制噪声,以降低滤波器的体积、重量和成本。

      整车EMC测试项跟零部件有许多相似之处。整车EMC测试也分为对外干扰和抗干扰两部分,从另一个方面考虑分为车内干扰/车外干扰和车内抗干扰/车外抗干扰两部分。整车的EMC问题,与零部件、接地、布线等有关,零部件EMC测试通过了测试标准并不能保证整车EMC测试通过,零部件EMC没过整车EMC测试也有可能过。整车EMC测试是一个系统问题,需要零部件供应商与整车厂通力合作。

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