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汽車電磁兼容(EMC)問題的研究(二)
日期:2025-07-03 14:03
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摘要:4、電磁敏感設備因遭受電磁干擾而可能偏離其正常工作狀態的電子、電器裝置就是電磁敏感設備。在汽車電控系統中,基于數字電路的控制系統已逐漸替代了早期由機電或模擬設備完成的許多功能。但由于半導體邏輯器件對電磁干擾的敏感度較高,加之汽車線束與某些高場強頻段的波長可以比擬,使得大量車載電子、電器零部件同時也成為了電磁敏感設備 。
如以弱電信號為控制依據的各種氧傳感器、防爆震傳感器、發動機 ECU、車身控制模塊(BCM)、ABS輪速傳感器、CAN總線等,常常是多個信號經過軟件控制復用到同一個硬件總線。一個隨機瞬態脈沖很可...
4、電磁敏感設備因遭受電磁干擾而可能偏離其正常工作狀態的電子、電器裝置就是電磁敏感設備。在汽車電控系統中,基于數字電路的控制系統已逐漸替代了早期由機電或模擬設備完成的許多功能。但由于半導體邏輯器件對電磁干擾的敏感度較高,加之汽車線束與某些高場強頻段的波長可以比擬,使得大量車載電子、電器零部件同時也成為了電磁敏感設備 。
如以弱電信號為控制依據的各種氧傳感器、防爆震傳感器、發動機 ECU、車身控制模塊(BCM)、ABS輪速傳感器、CAN總線等,常常是多個信號經過軟件控制復用到同一個硬件總線。一個隨機瞬態脈沖很可能就破壞了內部時鐘晶振的時序、中斷或打亂了正被傳輸的數據以及程序的執行狀態等,導致相關部件收到錯誤信號,使系統的控制功能失效。車載電器低電壓、大電流負載特性使其開關過程在供電線路上會產生很多脈沖干擾,進一步惡化汽車電氣系統的電磁環境。
盡管可以采取一些措施限制車內電磁干擾源產生的干擾噪聲電平處于合理的范圍內,減少車輛對環境的電磁污染,但車輛內部,特別是車輛外的電磁干擾是難以徹底消除的,無限制地加大干擾抑制措施會成倍地增加生產成本,在實際工程應用中是不可行的。這就要求敏感設備應具有一定的抵抗電磁干擾的能力,以保證其自身正常工作,達到車載設備相互共存、互不影響的狀態。根據實現功能的重要程度,各個汽車廠商對車載零部件抗擾度性能等級要求各不相同。對車載 DVD、音視頻系統,要求至少為 C級,對車身控制模塊(BCM)、發動機 ECU、ABS、CAN 總線等則為*上等別 A 級的要求。一般而言,至少都是 C級或以上。
?
EMC試驗
四、 汽車電磁兼容性能的評價新車型開發時,其電磁兼容性能究竟怎樣,能否滿足相關標準法規的要求,需要進行評價。
目前,國內外采用的*直接、*有效的評價方法就是根據相關標準進行測試評估。當然,還有仿真分析法等。1、國內現狀由于我國汽車工業整體水平落后,對汽車電磁兼容性問題的認識總體不夠。近年來,逐漸吸收了國外部分研究成果,頒布了一些汽車電磁兼容標準,但與 ISO、IEC等國際先進標準還有較大的差距 。目前國內涉及到汽車整車及零部件電磁兼容性能的標準有 GB14023、GB/T18387、GB18655、GB/T17619、GB/T19951、GB/T21437 共 6 個,均為全部或部分等同采用相關國際標準制定。主要對內燃機汽車的整車輻射騷擾,電動車輛的電磁場發射強度,車載電子、電器部件的傳導和輻射騷擾,車輛電子電器部件的電磁抗擾度性能,整車及零部件抗靜電放電干擾的性能,由傳導和耦合引起的零部件電磁騷擾特性等方面的要求、測量和評價方法作出規定。
我國汽車公告、3C等法規檢測僅對上述前 3 項、前 1 項標準提出了要求,但從零部件配套、車輛出口認證以及切實完善汽車電磁兼容性能來看,國內汽車電磁兼容標準化工作還需進一步加強,應采納更多國外先進標準。2、國外現狀汽車發達國家和地區很早就開展了汽車電磁兼容問題的研究,現在已經取得了不少成果,并頒布了較完善的車輛電磁兼容標準法規,一些汽車制造廠商還制定了遠高于國際標準的企業標準。目前國外涉及汽車整車及零部件的電磁兼容測試標準多達 29 個,主要有以下幾類:國際標準,如 ISO系列(共 15 個抗擾度標準)、CISPR 系列(2 個騷擾標準) 等;地區標準,如歐洲的72/245/EEC 指令和 ECE R10 法規(涵蓋 ISO、CISPR 所有標準)等;國家標準,如美國汽車工程學會 SAE 系列標準(共 29 個騷擾和抗擾度標準)等;汽車廠商的企業標準,如福特的 ES- XW7T- 1A278- AC,大眾的 VW TL80101、VW TL 82066,現代的 Hyundai ES 39110- 00、HyundaiES96100- 01 等。這些標準法規對汽車整車及零部件的電磁輻射騷擾、傳導騷擾、瞬態傳導騷擾、輻射抗干擾、瞬態傳導抗干擾、抗靜電放電等的測試方法及限值都進行了詳細的規定,既可以有效保證汽車的電磁兼容性能,又能使汽車的整體綜合性能得到顯著提高。
五、總結
由于電子技術在汽車上的廣泛應用,各種車載電子、電器數量增長迅猛,造成車載用電設備密集程度越來越大。因此,汽車的電磁兼容性能已成為影響整車性能的重要因素,甚至將成為制約汽車技術繼續發展的瓶頸之一。為解決此問題,汽車廠家應當建立起一套完善的車載電子、電器零部件的管理流程,在確定整車需要達到的 EMC指標情況下,建立起從整車 EMC 指標向車載電子、電器 EMC指標進行分解的技術體系,加強試驗檢測和仿真分析,以*終保證整車的電磁兼容性能,從而保障整車可靠的**性、環保性、節能性和舒適性等綜合性能。
如以弱電信號為控制依據的各種氧傳感器、防爆震傳感器、發動機 ECU、車身控制模塊(BCM)、ABS輪速傳感器、CAN總線等,常常是多個信號經過軟件控制復用到同一個硬件總線。一個隨機瞬態脈沖很可能就破壞了內部時鐘晶振的時序、中斷或打亂了正被傳輸的數據以及程序的執行狀態等,導致相關部件收到錯誤信號,使系統的控制功能失效。車載電器低電壓、大電流負載特性使其開關過程在供電線路上會產生很多脈沖干擾,進一步惡化汽車電氣系統的電磁環境。
盡管可以采取一些措施限制車內電磁干擾源產生的干擾噪聲電平處于合理的范圍內,減少車輛對環境的電磁污染,但車輛內部,特別是車輛外的電磁干擾是難以徹底消除的,無限制地加大干擾抑制措施會成倍地增加生產成本,在實際工程應用中是不可行的。這就要求敏感設備應具有一定的抵抗電磁干擾的能力,以保證其自身正常工作,達到車載設備相互共存、互不影響的狀態。根據實現功能的重要程度,各個汽車廠商對車載零部件抗擾度性能等級要求各不相同。對車載 DVD、音視頻系統,要求至少為 C級,對車身控制模塊(BCM)、發動機 ECU、ABS、CAN 總線等則為*上等別 A 級的要求。一般而言,至少都是 C級或以上。
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EMC試驗
四、 汽車電磁兼容性能的評價新車型開發時,其電磁兼容性能究竟怎樣,能否滿足相關標準法規的要求,需要進行評價。
目前,國內外采用的*直接、*有效的評價方法就是根據相關標準進行測試評估。當然,還有仿真分析法等。1、國內現狀由于我國汽車工業整體水平落后,對汽車電磁兼容性問題的認識總體不夠。近年來,逐漸吸收了國外部分研究成果,頒布了一些汽車電磁兼容標準,但與 ISO、IEC等國際先進標準還有較大的差距 。目前國內涉及到汽車整車及零部件電磁兼容性能的標準有 GB14023、GB/T18387、GB18655、GB/T17619、GB/T19951、GB/T21437 共 6 個,均為全部或部分等同采用相關國際標準制定。主要對內燃機汽車的整車輻射騷擾,電動車輛的電磁場發射強度,車載電子、電器部件的傳導和輻射騷擾,車輛電子電器部件的電磁抗擾度性能,整車及零部件抗靜電放電干擾的性能,由傳導和耦合引起的零部件電磁騷擾特性等方面的要求、測量和評價方法作出規定。
我國汽車公告、3C等法規檢測僅對上述前 3 項、前 1 項標準提出了要求,但從零部件配套、車輛出口認證以及切實完善汽車電磁兼容性能來看,國內汽車電磁兼容標準化工作還需進一步加強,應采納更多國外先進標準。2、國外現狀汽車發達國家和地區很早就開展了汽車電磁兼容問題的研究,現在已經取得了不少成果,并頒布了較完善的車輛電磁兼容標準法規,一些汽車制造廠商還制定了遠高于國際標準的企業標準。目前國外涉及汽車整車及零部件的電磁兼容測試標準多達 29 個,主要有以下幾類:國際標準,如 ISO系列(共 15 個抗擾度標準)、CISPR 系列(2 個騷擾標準) 等;地區標準,如歐洲的72/245/EEC 指令和 ECE R10 法規(涵蓋 ISO、CISPR 所有標準)等;國家標準,如美國汽車工程學會 SAE 系列標準(共 29 個騷擾和抗擾度標準)等;汽車廠商的企業標準,如福特的 ES- XW7T- 1A278- AC,大眾的 VW TL80101、VW TL 82066,現代的 Hyundai ES 39110- 00、HyundaiES96100- 01 等。這些標準法規對汽車整車及零部件的電磁輻射騷擾、傳導騷擾、瞬態傳導騷擾、輻射抗干擾、瞬態傳導抗干擾、抗靜電放電等的測試方法及限值都進行了詳細的規定,既可以有效保證汽車的電磁兼容性能,又能使汽車的整體綜合性能得到顯著提高。
五、總結
由于電子技術在汽車上的廣泛應用,各種車載電子、電器數量增長迅猛,造成車載用電設備密集程度越來越大。因此,汽車的電磁兼容性能已成為影響整車性能的重要因素,甚至將成為制約汽車技術繼續發展的瓶頸之一。為解決此問題,汽車廠家應當建立起一套完善的車載電子、電器零部件的管理流程,在確定整車需要達到的 EMC指標情況下,建立起從整車 EMC 指標向車載電子、電器 EMC指標進行分解的技術體系,加強試驗檢測和仿真分析,以*終保證整車的電磁兼容性能,從而保障整車可靠的**性、環保性、節能性和舒適性等綜合性能。