汽車電子電磁兼容試驗項目的虛擬仿真系統開發可行性分析

劉嘉 薛浩

[摘 要]本文論述了將虛擬現實技術應用到汽車電子電磁兼容檢測上的可行性。

[關鍵詞]虛擬現實；電磁兼容；汽車電子

中圖分類號：G479 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）18-0300-01

隨著汽車電子設備數量大大增加，電路工作頻率逐漸提高，功率逐漸增大，使得汽車工作環境中充斥著電磁波，導致電磁干擾問題日益突出，輕則影響電子設備的正常工作，重則損壞相應的電器元件。因此，汽車應用電子產品都會涉及到共性問題——汽車電磁兼容技術。

1、虛擬現實技術概論

虛擬現實是利用電腦模擬產生一個三維空間的虛擬世界，提供使用者關于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時、沒有限制地觀察三度空間內的事物。虛擬現實是一種媒介，它具有三維合成環境，人們可以按自己的意愿，從任選視點實時地在其中連續而自由地探測、考察和體驗。虛擬現實技術具有多感知性（Multi—Sensory）、交互性（Interaction）、沉浸感（Immersion）、自主性（Autonomy）4個重要特征。沉浸感是指用戶有“身臨其境”的感覺，而交互感是指用戶可以用日常使用的方法對環境內物體進行操作。

2、國內汽車EMC研究現狀

電磁兼容（EMC）是指系統或設備在所處的電磁環境中能正常工作，同時不會對其他系統和設備造成干擾。EMC包括EMI（電磁干擾）及EMS（電磁耐受性）兩部分，所謂EMI電磁干擾，為機器本身在執行應有功能的過程中所產生的不利于其它系統的電磁噪聲；EMS指機器在執行應有功能的過程中不受周圍電磁環境影響的能力。汽車電磁兼容技術關乎汽車特定電子系統及其周圍電子系統運行的安全可靠性，諸如電子控制汽車制動系統、電子控制傳動系統、電子控制轉向系統，乃至影響汽車整車的安全可靠性。因此，國內外制定了相應的標準，各實驗室在進行汽車電磁兼容實驗時會依托相關標準進行檢測工作。

各檢測機構在應用以上標準進行檢測工作時經常會碰到以下問題：

實驗室會對每一個試驗項目和試驗設備制定一份紙版操作規程，此方法不便于更新。試驗流程過于理論化，不便于理解。新員工入職培訓時，往往是先學習試驗標準，再看現場試驗，最后參與試驗。這種流程往往導致理論和實踐不一致，致使培訓時間的增長。

通過開發虛擬仿真系統來模擬汽車電子電磁兼容試驗的現實意義有：

降低真實試驗的設備和能源損耗，縮短人員培訓時間；在虛擬試驗中可以獲得與真實試驗一樣的學習效果，還可根據實驗室發展需求引入新設備，不斷對新設備進行擴展運用；徹底打破空間與時間的限制，實現汽車電子電磁兼容試驗的可視化，并且可與計算機網絡連接，實現員工自主學習、遠程培訓，提高試驗效果與效率。

國內汽車EMC試驗設施如下：開闊試驗場OATS一用于汽車EMI測試；電波暗室ALSE一用于汽車、部件EMI&EMS;測試；模擬靜電放電ESD試驗；大電流注入BCI試驗；瞬態/脈沖群試驗；橫電磁波（TEM）小室；150mm帶狀線。

3、山東省質檢院汽車電磁兼容實驗室介紹

電磁兼容實驗室是目前山東省內第三方檢測機構中唯一一個擁有10米法電波暗室的實驗室，設備價值約4000萬元。10米法電波暗室及配套的傳導室主要用于汽車電子等產品的檢測，包括ISO7637系列標準，ISO11452系列標準，BCI測試，三相諧波電流測試，三相電壓變化與暫降試驗以及低頻共模傳導抗擾度試驗等。

10米法電波暗室是由法蘭克尼亞生產的，于2013年底建設并驗收完畢。暗室主要用于車載電器設備以及大型電子電器設備的測試，暗室的屏蔽效能能夠達到40GHz，輻射發射的測試頻率可達到40GHz，在滿足大部分民用產品的測試需求的同時也能滿足部分軍用產品的測試要求。輻射抗擾度的測試可以達到200V/m的場強要求，而對于車載電子設備的雷達波測試可以達到600V/m的測試要求（此要求為目前標準以及汽車廠家要求的最大場強值）。

4、關鍵技術和技術路線

1、明確車載電子，如多功能車載娛樂系統、電動門窗、電動雨刷等的電磁兼容試驗方法和試驗布置。

2、對試驗所需設備進行建模，并能完整準確的表達出每個試驗設備的性能參數和工作原理，完成每個試驗項目的直觀展示，包括能夠根據試驗項目和標準要求準確的選取所需設備并布置試驗場所。根據具體的試驗項目的要求，對該系統進行界面設計，包括文本，按鈕，標簽的腳本設置。將虛擬仿真系統應用于以下試驗項目：輻射抗擾度、零部件/模塊的傳導和輻射發射、電壓瞬時騷擾、電源線瞬時傳導抗擾度、信號線瞬時傳導抗擾度、靜電放電和大電流注入抗擾度等。

5.結束語

以往的汽車電子電磁兼容試驗是在工程人員翻閱并深入理解檢驗標準的基礎上，通過實際的布線，布置試驗設備，尤其是增加新的試驗項目時，需要一邊翻閱標準一邊操作設備，一次次的嘗試后，才能夠確定最終的試驗方法和步驟，并以紙版操作規程的方式明確下來。而且在培訓新員工時又要重復以上步驟，這就在無形中增加了設備的損耗，延長了人員上崗時間。而設備的操作，因人而異，在試驗過程中又會出現各種各樣的問題。將通過虛擬仿真系統，建立試驗過程的模擬操作，通過理論和實踐相結合的方法，給出嚴謹的試驗方案，從而以此為依據，研究更加合理與科學的試驗程序，解決以往工作中的常見問題，提高工作效率。

參考文獻

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