汽车电子技术交流汽车电磁兼容标准与试验The standard and test of Automotive Electromagnetic Compatibility Technology全国无线电干扰标准化技术委员会D分会主任委员徐立研究员级高级工程师汽车电磁兼容技术1汽车电磁兼容技术----汽车技术的新领域•汽车电磁兼容，为近几年面世的汽车技术专业词，许多人对它有些陌生，如同汽车排放、汽车安全一样，随着市场需求和技术进步而产生出的新词。•随着汽车保有量的增加，汽车尾气排放及燃油蒸发等有害气体对环境空气造成了日益严重的影响，为汽车排放造成的污染，提出了汽车排放技术。•面对各种交通事故中汽车对人员造成的伤害，为降低汽车伤害程度并提高汽车的安全性，派生出汽车安全技术。汽车电磁兼容技术2汽车电磁兼容技术----汽车技术的新领域•近年，日益繁多的电子产品广泛应用于汽车，并逐渐形成了汽车电子技术。当今的汽车，应用电子技术的程度已成为提升汽车技术水平的重要标志。汽车应用电子产品涉及到共性问题——汽车电磁兼容技术。汽车电磁兼容技术关乎汽车特定电子系统及其周围电子系统运行的安全可靠性，关乎电子控制功能的运行的安全可靠性。诸如电子控制汽车制动系统、电子控制传动系统、电子控制转向系统。乃至影响汽车整车的安全可靠性。因此对于现代汽车而言，汽车电磁兼容技术与汽车排放技术、汽车安全技术同为汽车共性技术。汽车电磁兼容技术3••汽车电磁兼容技术----介绍的主要内容1.2.3.4.5.6.汽车电磁兼容性技术的研究范畴汽车电磁兼容特性国内外电磁兼容组织机构和标准法规实验测试技术国内汽车电磁兼容技术现状未来发展趋势汽车电磁兼容技术4一、汽车电磁兼容技术的研究范畴1.1 电磁兼容性概念––电磁兼容性汽车电磁兼容性1.2 研究的范畴1.3 电磁兼容技术分类––电磁兼容技术分类汽车电磁兼容技术分类1.4 研究的对象1.5 研究内容的发展变化汽车电磁兼容技术51.1 电磁兼容性概念•电磁兼容性（EMC）英语：Electro-Magnetic Compatibility 缩写为：EMC国家标准GB/T4365-2003定义：–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。汽车电磁兼容技术6电磁骚扰与电磁干扰•电磁骚扰disturbance–任何可能引起装置、设备或系统性能降低或者对生命或无生命物质造成有损害影响的电磁现象。–产生影响，可能无影响结果。•电磁干扰interference（EMI）–电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降。–产生影响并有影响结果。汽车电磁兼容技术7电磁抗扰性与电磁敏感性•电磁抗扰性–装置、设备或系统面临电磁骚扰时不降低运行性能的能力。•电磁敏感性–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。–敏感性就是缺乏抗扰性。汽车电磁兼容技术8汽车电磁兼容性EEC指令72/245/EEC(最新修订为2004/104/EC)的定义：•车辆或零部件或技术单元在其电磁环境中能令人满意地工作，又不对该环境中任何事物造成不应有的电磁骚扰的能力。–即，在汽车及其周围的空间中，在一定的时间内（运行的时间），在可用的频谱资源条件下，汽车本身及其周围的用电设备可以共存不致引起降级。汽车电磁兼容技术91.2 电磁兼容技术研究的范畴•电磁兼容是研究在有限的空间、有限的时间、有限的频谱资源条件下，各种用电设备（系统、分系统、甚至包括生物体）可以共存并不致引起降级的一门科学。汽车电磁兼容技术101.3 电磁兼容技术分类电磁兼容EMC电磁干扰EMI电磁抗扰EMS传导干扰辐射干扰传导抗扰辐射抗扰汽车电磁兼容技术11汽车电磁兼容性技术分类EMC整 车EMI辐 射传导耦合辐 射EMS传导耦合EMI部 件EMS辐 射传导耦合辐 射传导耦合汽车电磁兼容技术121.4 电磁兼容性技术研究的对象•电磁骚扰的特性：骚扰源、骚扰种类•电磁抗扰（敏感）特性：电磁感受体对电磁骚扰的承受能力•电磁骚扰的传播特性：传播媒介，空间、信号线、公共电源线耦合汽车电磁兼容技术131.5 研究内容的发展变化研究内容若按时间段划分，有3个阶段：•阶段1–20世纪80年代以前（早期）；–研究汽车高压点火系统产生的电磁干扰对汽车周围无线电设备的影响；–汽车产生的电磁辐射，保护电磁环境。主要保护车辆两侧建筑物内无线电接收机；–此阶段主要考虑汽车无线电干扰问题。汽车电磁兼容技术141.5 研究内容的发展变化（阶段2）•––––阶段2进入20世纪90年代；研究的对象扩大了，包括车辆、（内河）船、内燃机驱动的装置的无线电干扰（仅CISPR/D）；保护车辆、船、内燃机周围的接收机，如：建筑物内的、路边的、户外的接收机；此阶段考虑的无线电干扰有：oo车辆：包括内燃机汽车、电动车辆、摩托车、物资装卸设备、农用车辆等；装置：包括链锯、空压机、割草机、移动或非移动混凝土搅拌机等非自行驱动的机械。汽车电磁兼容技术151.5 研究内容的发展变化（阶段3）•阶段3–20世纪90年代中期以后；–由于电子设备和电子控制技术广泛应用于汽车，车内的电磁骚扰问题表现突出，开始研究车辆内部的电磁干扰防制问题；–研究保护车载接收机及其相互间的电磁兼容问题；–保护的范围包括车辆内部和临近车辆的接收机。汽车电磁兼容技术16二、汽车电磁兼容特性2.1 整车的EMC特性–电磁干扰（EMI）特性–电磁抗扰（EMS）特性2.2 电子电器部件EMC特性–EMI特性–EMS特性2.3 EMC特性影响汽车电子化程度的提高汽车电磁兼容技术172.1 整车的EMC特性•EMI特性：汽车三大污染之一（排放、噪声、电磁干扰）举例：汽车点火系统的电磁骚扰特性未加骚扰抑制措施采取骚扰抑制措施汽车电磁兼容技术18汽车电磁抗扰特性•车内各种部件的相互干扰–传导干扰–辐射干扰•外部环境对车辆的干扰–环境电磁场----高达200V/m，甚至500V/m–人体放电–大自然的干扰----雷电汽车电磁兼容技术192.2 电子电器部件EMC特性•EMI特性（发生体）传统部件:雨刮器、冷却风扇电机、发电机现代部件:门锁控制器、电子燃油喷射控制器、各种电子模块、各种电机、ECU、等•EMS特性（感受体）各种电子模块、ECU、安全气囊控制器、电子燃油喷射控制器、信号线缆、等。汽车电磁兼容技术202.3 EMC特性影响汽车电子化•汽车已由传统的机械控制系统逐渐转变为电子控制系统；•当今，汽车电子部件成本接近汽车成本30%；•今后十年，电子部件成本继续增加，预计将接近汽车成本40%，甚至更高；•未来汽车将是电子化汽车。汽车电磁兼容技术21汽车电子化技术•电子控制系统----汽车内电动机的数目将会增加35%动力控制系统：电子控制燃油喷射安全防盗控制：遥控门锁、聪明钥匙、指纹识别人身安全控制：安全气囊、碰撞警告、夜视系统、安全制动…•远程通讯系统----数字/蜂窝技术应用卫星导航控制：巡航控制、智能交通、紧急救护、卫星系统、GPS…•42V技术----高电压的需求、提高效率、更多的电子技术部件应用的需求、交流电机电能由2kW提高到10kW…•车载电子系统----适于车辆安装各种用途的电子设备。汽车电磁兼容技术22三、EMC标准化组织和标准法规3.1 国际标准化组织3.2 国内EMC标准化组织3.3 EMC标准体系汽车电磁兼容技术233.1 EMC标准化组织关系EMC协调委员会IEC/TC77全国电磁兼容标准化技术委员会CSBTS/TC246 1998年成立负责9kHz以下频率对口IEC61000系列标准EMC协调小组汽车电磁兼容技术24IEC/CISPR全国无线电干扰标准化技术委员会CTCSRI/TC791986年成立负责9kHz以上频率对口CISPR系列标准ISO/IEC有关组织有关产品标准化技术委员会联合制定产品EMC标准汽车相关的国际EMC标准化组织IEC国际电工委员会ISO国际标准化组织CISPRTC77EMCSCDTC22道路车辆SC3电气/电子设备CISPR: 国际无线电干扰特别委员会SCD: 关于车辆和内燃机驱动装置的无线电骚扰分委员会WG3电磁兼容性汽车电磁兼容技术25国内外组织机构IEC/CISPR ISO/TC22 干扰抗扰---------------------------------------------------------------VVVSAE ECE/WP29 组织SACUS EU 国家ANSI EC 标准/法规CHINAGB汽车电磁兼容技术263.2 国内EMC组织•国家标准化管理委员会www.sac.gov.cn•全国无线电干扰标准化委员会/D分会（SAC/TC79/SC4）全国机动车辆和内燃机标准化分技术委员会–IEC/CISPR/D国内归口组织–汽车EMC专业组织•全国汽车标准化技术委员会（SAC/TC114）ISO/TC22国内归口组织汽车电磁兼容技术273.3 EMC标准体系干扰抗扰7637ISO114511145210605,TR10305CISPR12IEC/CISPRECEEECSAE14023-2006GB18387-200x18655-2002CISPR21CISPR25R102004/104/EC（取代95/54/EC）, /336/EECJ551J111317619-199819951-2005汽车电磁兼容技术28四、实验测试技术4.1 EMC试验项目4.2 仪器和设备4.3 测试方法举例–EMI测试–EMS试验汽车电磁兼容技术294.1 EMC试验项目•EMI测试：辐射发射骚扰传导耦合/瞬态发射骚扰•EMS试验：辐射场抗扰性试验传导耦合/瞬态抗扰性静电放电（ESD）大电流注入（BCI）横电磁波（TEM）小室带状线汽车电磁兼容技术304.2 实验测试仪器和设备•测量仪器：EMI接收机具有峰值、准峰值、均值检波器，CISPR带宽（120kHz）•天线：一般采用宽带天线。如：双锥天线、对数周期天线或复合宽带天线（30--1000MHz)•场地：开阔试验场（OATS）电波暗室（ALSE）•其它：功率放大器、监测/监视系统、信号源、…汽车电磁兼容技术314.3 测试方法举例•EMI测试图汽车电磁兼容技术324.3 测试方法举例（续）•EMS测试图汽车电磁兼容技术33五、国内汽车EMC技术现状5.1 发展状况5.2 国家标准5.3 实验设施状况汽车电磁兼容技术345.1 国内EMC技术发展状况•20世纪80年代，开始汽车EMI测试技术研究•1994--1996年，中国汽车技术研究中心对全国各型号汽车进行EMI摸底普查，结果统计，合格率仅为24%，且不合格车辆属严重超标（执行GB14023-92）•1997--1999年，中国汽车技术研究中心对上目录的汽车实施EMI测试，结果统计，合格率近90%，且不合格车辆属轻微超标•1999年以后，对新型汽车国家规定EMI特性为否决项•1998年执行GB/T17619-1998•目前，汽车电子电器部件EMI和EMS试验已经开始•2003年3月1日执行GB18655-2002，针对汽车电器部件的车内骚扰检测，仅对整车发动机、闪光继电器、暖风电机、雨刮器电机。汽车电磁兼容技术351994年汽车EMI特性全国普查结果测试结果车型分类数量评定原则产品定型检验成批生产检验产品定型检验成批生产检验产品定型检验成批生产检验产品定型检验成批生产检验合格66053866613不合格合格率（%）22221710375272075.075.0022.726.946.818.239.436轿车8微型车22轻型车中型车大客车14133汽车电磁兼容技术1994年汽车EMI普查结果分析•80年代后期，引进技术生产的汽车，其干扰特性全部合格•80年代早期及以前，引进技术生产的汽车，其干扰特性不合格•国内设计生产的汽车，采取干扰抑制措施的车辆，其干扰特性有不同程度改善•严重超标的车辆约占总数的30%汽车电磁兼容技术372000年汽车EMI特性状况•合格率近90%•不合格车辆属轻微超标•汽车全部采取干扰抑制措施–阻尼点火线、阻尼火花塞、取消分电器•汽车电子化程度大幅度提高–电子控制燃油喷射•各汽车企业重视汽车EMI问题–尤其发动机生产企业汽车电磁兼容技术38车内骚扰测量结果（2003年）测量结果产品名称整车发动机暖风电机闪光继电器雨刮器电机其他汽车电磁兼容技术39数量71968585评定原则合格整车限值部件传导/辐射1级部件传导/辐射1级部件传导/辐射1级220245不合格合格率（%）697661802.8220.8328.245.88对测量结果的统计分析得出结论：a.发动机在整个频段的表现都不理想；b.闪光继电器、雨刮电机、暖风电机的不合格频段主要集中在VHF30MHz～172 MHz和LW频段；c.在0.15～30 MHz频段，闪光继电器、雨刮电机、暖风电机均符合部件传导/辐射1级要求；d.传导骚扰特性符合部件传导1级限值要求，其辐射骚扰特性基本能够达到标准要求；e.闪光继电器、雨刮电机、暖风电机在30～172 MHz频段存在明显的传导和辐射骚扰，现阶段此类产品多数未考虑电磁骚扰抑制；f.不同的检测机构测量结果存在差异，有待实验室比对。汽车电磁兼容技术405.2 现有国家汽车EMC标准•GB14023-2000《车辆、机动船和由火花点火发动机驱动的装置的无线电骚扰特性的限值和测量方法》•GB/T 17619－1998《机动车电子电器组件的电磁辐射抗扰性限值和测量方法》•GB18655-2002《用于保护车载接收机的无线电骚扰特性的限值和测量方法》•GB/T18387-2001《电动车辆的磁场和电场强度的限值和测量方法》汽车电磁兼容技术415.2 正在制定/修订国家标准•制定GB/T 19951-2005《道路车辆-静电放电的电骚扰试验方法》；•修订GB/T 15152-2006《脉冲噪声干扰引起移动通信性能降级的评定方法》；•制定GB/T×××××《道路车辆--由传导和耦合引起的电骚扰的限值和测量方法》，已报批；•再次修订为GB 14023-2006；•制定GB/T《车载音频、视频、音视频设备电磁兼容性限值和测量方法》，制定中。汽车电磁兼容技术425.3 国内EMC实验设施状况•••••••开阔试验场OATS----用于汽车EMI测试电波暗室ALSE----用于汽车、部件EMI&EMS测试模拟静电放电ESD试验大电流注入BCI试验瞬态/脉冲群试验横电磁波（TEM）小室150mm带状线汽车电磁兼容技术43开阔试验场OATS----用于汽车EMI测试汽车电磁兼容技术44电波暗室ALSE----用于EMS&EMI测试汽车电磁兼容技术45电波暗室ALSE----用于汽车EMS&EMI测试汽车电磁兼容技术46电波暗室ALSE----用于EMS&EMI测试汽车电磁兼容技术47电波暗室ALSE----用于部件EMS&EMI测试汽车电磁兼容技术48实验仪器----EMI接收机49汽车电磁兼容技术实验仪器----功率放大器50汽车电磁兼容技术实验仪器----150mm带状线汽车电磁兼容技术51实验仪器----TEM52汽车电磁兼容技术六、EMC技术未来发展趋势•频率范围：下移，由30MHz下移至150kHz上移，由1GHz上移1GHz以上，达到2GHz，未来至18GHz（部分企业已按此要求执行）•测试带宽：EMI测试，由仅测试宽带骚扰发展为宽带、窄带骚扰都需测试•进一步完善EMC标准体系，制定/修订国家标准•混响室测试方法研究应用•各种电子电器部件/组件（含ECU）须经EMC测试通过•实施EMC认证制度通过EMC检测的产品颁发认证标记汽车电磁兼容技术53
