汽車組合儀表電磁兼容干擾分析優化及測試驗證

張 婷

（江鈴汽車股份有限公司， 江西 南昌 330001）

1 汽車電磁兼容性概念

電磁兼容性 （EMC，即Electromagnetic Compatibility），GB14023中將其定義為設備或者系統在其特定的電磁環境中能夠正常工作且不對該環境中的任何事物構成不能承受的電磁騷擾的能力。汽車電磁兼容性主要是指車輛或其電子電器零部件以及獨立的技術單元在車輛的電磁環境中正常工作，且不會對該電磁環境中的任何一個零部件和獨立的技術單元造成電磁騷擾的能力。即車輛在一定時間內，一定的頻譜資源條件下，車輛與其電子電器零部件可以共存且不會導致性能降級。

2 國內外EMC標準

汽車電磁兼容標準體系分為國際標準 （表1）、地區標準、國家和企業標準。我國的汽車電磁兼容標準EMC大部分都引用自國際標準，目前我國已經制定一些EMC國家標準，主要的汽車電子電器EMC國家標準見表2。

表2 國內主要的汽車電子EMC國家標準

3 汽車組合儀表電磁兼容干擾分析優化

組合儀表是汽車的重要顯示界面，為駕駛員提供實時的車輛信息和各種報警燈顯示。當汽車正常行駛時，組合儀表應正常工作，并具備抵御各種電磁干擾的能力。其抗干擾性能決定了駕駛員收到的信息準確與否，錯誤的信息反饋會直接影響駕駛員的判斷，甚至影響到駕駛安全。下面通過對某高端車型組合儀表出現電磁干擾現象進行設計分析，并通過EMC試驗驗證該優化設計能有效地解決此類故障。

3.1 故障描述

1） 當整車上電時，組合儀表指示燈正常顯示自檢，但按喇叭造成車速表指針異常。

2） 當鑰匙由ON擋打到ST擋，汽車能正常起動，但是按喇叭組合儀表車速表指針依舊上偏。

3） 更換新的組合儀表后上述故障依舊出現。

3.2 故障分析

1） 車輛的車速傳感器的角度位置，恰好輸出高電平。

2） 蓄電池在安裝前，個別蓄電池難免會出現虧電，在虧電的情況下，強按喇叭會造成電壓迅速跌落，使得車速傳感器的高電平電壓出現抖動。

3） 因為電壓低，車速傳感器的高電平輸出電壓比較靠近臨界狀態，在高電平輸出電壓出現抖動時，就冒出很多個低電平，車速表接收到高低電平變化后，車速表產生了指示，指針上偏。

3.3 優化設計

1） 優化組合儀表PCB板電源線，減少干擾的引入。

2） 優化組合儀表接插件處的走線，增加地平面。

3） 調準原指示燈控制電路，把串聯電阻移至IO口，以增加組合儀表抗干擾能力。

4） 優化晶振布線，提高抗干擾能力。

5） 優化Reset線，提高抗復位能力。

圖1 瞬態傳導發射測試布置

圖2 輻射發射測試布置

圖3 大電流注入抗擾度測試布置

圖4 輻射抗擾度測試 （帶狀線法）

4 優化后組合儀表EMC測試驗證

汽車電子電器零部件EMI和EMS的測試驗證是根據CISPR 25、ISO 7637和ISO 11452標準的要求進行的，由于每種方法都有使用的范圍和局限性，一般選擇其中2種或3種測試方法組合進行測試。

4.1 測試臺架搭建和布置

根據GB18655的要求進行組合儀表的電磁兼容測試，圖1為瞬態傳導發射測試布置圖，圖2為輻射發射測試布置圖，圖3為大電流注入抗擾度測試布置圖，圖4為輻射抗擾度測試（帶狀線法）。

4.2 測試結果及分析

圖5為組合儀表的瞬態傳導發射測試結果，快速正脈沖、快速負脈沖、慢速正脈沖和慢速負脈沖的實測最大電壓值都遠低于各測試限值，滿足標準要求。

圖6為沿電源線的傳導發射測試 （電壓法） 在各頻段的測試結果，從圖中可以看出：在每個測試頻段內的環境噪聲都遠低于各極限值，滿足測試要求并給出了CISPR25-2002中關于汽車電子電器零部件輻射騷擾平均值3級限值要求。

圖5 組合儀表的瞬態傳導發射測試結果

圖6 沿電源線的傳導發射測試 （電壓法） 測試結果

圖7為輻射發射測試結果圖，圖中給出了CISPR25中關于汽車電子電器零部件輻射干擾平均值3級限值要求，該組合儀表的水平極化和垂直極化在30到1000 MHz的頻率范圍內滿足測試要求。

圖8是沿電源線的電壓瞬變傳導抗擾性測試結果圖，ISO7637-2脈沖1試驗的目的就是要觀察設備在失電情況后反復上電后的變化，此測試進行5000次的脈沖循環，其中a為未抑制波形，b為抑制波形。

圖7 輻射發射測試結果

5 總結

組合儀表系統是汽車重要的零部件，它的電磁兼容性能（EMC） 對車內的其它電子電器設備的性能有著重要的影響。本文對組合儀表系統的故障進行分析優化，并進行了EMC測試驗證，得出只要對儀表系統進行合適的電磁干擾抑制，儀表系統可獲得良好的電磁兼容性能。

圖8 沿電源線的電壓瞬變傳導抗擾性測試結果圖