汽車電子電磁兼容測試標準體系及抗干擾措施的相關分析

孫華

摘要：隨著信息技術智能化的迅速發展，汽車技術也逐步的在向智能化的方向靠攏，因此加強對車輛內部電子設備的電磁兼容測試標準體系及抗干擾措施的研究顯得十分必要。【1】-【3】但是在我國目前的現狀來看，汽車制造技術仍舊相對落后，對汽車電子電磁兼容測試標準體系及抗干擾措施等問題考慮的不全面。本文就是從汽車電子設備的電磁兼容標準試著進行分析和研究，為汽車電子的抗干擾相應措施提供可靠性。

關鍵詞：汽車電子 電磁兼容 測試標準體系 抗干擾措施

隨著車貿行業以迅雷不及掩耳之勢的發展形勢以及各車商市場的激烈競爭對于各種類型的車載電器、電子設備以及車載網絡等設備的普及應用起到非常關鍵的作用，針對我國自主研發的汽車企業來說，采用智能化的操控技術對于提高車輛的技術水平至關重要。汽車電磁兼容技術的含義就是保證汽車的每一個零件都能在電磁兼容的環境中達到令人滿意的工作程度，與此同時汽車在任何行駛過程中都不受到任何的電磁干擾。

一、汽車電子設備電磁干擾原理的分類

車輛行駛的過程中由于車輛自帶的電子設備在運行負荷中，其受來自電子監控設備、移動信號、其他車輛等環境中的電磁能力的影響。從而導致汽車電子設備上電磁干擾的來源寬泛。【4】-【5】電磁干擾原理分為以下三種：第一種，是車外電磁干擾，車外電磁干擾一般是指在特定的空間和時間里，其最主要的是在汽車行駛的過程中受外部電磁環境的干擾，例如：雷電電磁干擾、高壓輸電線、變電站以及大功率無線電發射站的電磁干擾等等。汽車環境外相關的電子設備都會產生一定的干擾，行駛中挨著很近的汽車也是其中之一。第二種，是車體靜電干擾，車體靜電干擾主要是由于汽車在行駛的過程中汽車的身體與空氣的高速摩擦，從而在汽車的身體上形成了不均勻的靜電。車體靜電干擾同樣與汽車的外部環境有關，車輛車身在高速行駛中與空氣產生的流動性，會導致空氣與車輛的摩擦，形成一定的干擾源，對車輛中的電子設備造成了或多或少的電磁干擾。第三種，是車輛內在的電磁干擾，車輛內在電磁干擾主要包含車輛發動機、發電機以及散熱風扇等等產生的電子雜音，車輛電機在高速的轉動過程中通過變向電刷導致車輛的內在發生了電磁干擾，同時車燈、空調、音箱等開關也是放電干擾源之一。【6】-【7】車輛內部的電磁干擾關鍵的就是車輛電子設備運行時的互相干擾，最為重要的是車輛點火瞬間所產生的超強電磁干擾源。

二、汽車電子電磁兼容測試的標準體系

電磁波過量的產生能夠阻礙其他設備的正常運作是眾所周知的，汽車企業正逐漸的從人工操作向人工智能方面發展。【8-9】而車輛的內部電子設備電磁兼容的測評準則是，車輛電磁兼容和測試技術尤為關鍵的依據，電子設備電磁兼容貫通于所有汽車行業，所涉及的電磁兼容與測試的全部經過。【10-11】尤其是在其他國家，都是十分重視車輛內部的電子設備電磁兼容的問題的，其中很多國家對汽車電子設備電子兼容性標準的工作進行了制定，都有了屬于自己的汽車企業的電磁兼容的標準，比如梅塞德斯-奔馳公司，法國的標致-雪鐵龍公司等，已經形成了比較完善的汽車電子設備電子兼容性的標準體系，這些國家的汽車企業標準比國際上通用的標準要嚴格非常多，以應對更加嚴酷的電磁環境。與此我國不斷的吸收國外的經驗，積極的與國外的兼容技術接軌，同時也制定了汽車電子設備電磁兼容性的標準，并不斷完善和升級，對于汽車電子設備的電磁兼容的標準對測量方法及最大干擾的允許值進行了明確的規定。

三、汽車電磁兼容性的含義

新技術在汽車上的廣泛應用，使得人們更加注重汽車電器系統的電磁兼容性，因此也對汽車電磁的兼容性提出了更高的要求。汽車的電子設備工作在不斷行駛變化的汽車上，電子設備的操控技術和電子裝置必須互相之間能夠更好的適應。車輛電子設備電磁兼容性，首要是指車輛在運行的過程中不受干擾的能力。依據汽車電磁干擾的特點，汽車電磁干擾的三要素主要包括干擾源、傳播途徑以及敏感設備。其中在汽車電磁干擾形成的過程中，電磁干擾源是在汽車啟動的過程中電壓變化相對來說較大的一種設備。而電磁干擾傳播途徑主要包括傳導以及輻射干擾，例如：傳導干擾主要說的是汽車啟動的點火機構，輻射干擾主要說的就是無線電的干擾。汽車電子設備形成的核心電源主要包括以下三種，首先是車輛電池，其次是車輛的發電機，最后是車輛車身為電路網路，通過傳輸電力與地線相互之間均可形成干擾，同時因為天線效應的原因不相鄰之間的導線也會輻射干擾，由于在行駛的過程中由內而外形成的錯綜復雜的電磁能量，使得車輛全部系統遭受較為廣泛的電磁干擾源。

四、汽車電磁兼容的標準分類

車輛內部電子設備的電磁兼容問題在國外已經被受到了廣泛的關注，其已經成為國際上重點研究的一項課題，并且國外在很早之前就制定了汽車電磁兼容性的標準，而當下汽車電磁兼容性的標準體系已經逐漸的完善。汽車技術水平的提升與電子設備技術密不可分的，車輛的安全性、舒適性以及穩定性離不開車輛內部電子設備的保駕護航。由于車輛的總數持續增長，從而使車輛電磁內部的環境演變的愈發嚴重。同時車輛電子設備的門電路對電磁的干擾相對來說更為明銳，設備之間互相干擾的問題層出不窮。電子設備出現問題時，對汽車的影響是十分嚴峻的。從輕的方面來講，電子設備的功能發生一定的降級，叢嚴重的方面來講，電子設備的失效，將會直接給汽車安全行駛帶來嚴重的威脅。

（1）、汽車電磁兼容的標準分類及我國國內的標準

車輛電子系統的電磁兼容標準化確定是由國家標準化組織（ISO）完成的。我國車輛內部的電子兼容設備已經在逐步的引進發達工業國家的經驗，雖然起步晚，但是發展較快。隨著汽車電子兼容設備的不斷發展，各大檢測的機構，公司都相繼在建立或者正在建立屬于自己的電磁兼容實驗室，同時制訂了汽車電磁兼容性標準。尤其是在我國汽車電子兼容得到了國家實驗室委員會的認可，從而使得我國的車輛電磁兼容的試驗出現了長足的進步。我國現在的汽車電磁兼容標準主要有GB14023_2006《車輛、機動船和由內燃機驅動的裝置無線電騷擾特性限值和測量方法》，GB18655_2002《用于保護車載接受機的無線電騷擾特性的限值和測量方法》，在這個過程中不斷的向更高的等級發展，并逐漸做到更好，并確切的對測量的方式和干擾源的允許值進行了規定。國家級車輛內部電子電磁的檢測中心主要包括上海、天津等汽車檢測中心，其中某一些比較大的工廠都具備電磁兼容暗室，并給我國的車輛內部電子電磁兼容發展提供了強有力的支撐。依據我國當下的現狀來看，車輛內部電子電磁的兼容性的標準需要進一步的完善，并且在當下的發展環境中，汽車電磁兼容性缺乏統一的制度標準，需要由相關部門對此進行不斷的改進和完善。

（2）、汽車電磁兼容國際性標準（ISO電磁兼容方面的標準）

ISO 11451《道路車輛一窄帶輻射電磁能量所產生的電氣干擾一整車測試法》。其中11451標準主要面向的是整個汽車電磁系統的，主要是針對抑制窄帶電磁輻射的干擾問題，主要內容包含了四個部分，分別為在基礎概念以及定義、外源性的輻射干擾、車體內發射系統防身、大電流輸入（BCI）。而ISO 11452《道路車輛一窄帶輻射電磁能量所產生的電氣干擾一零部件測試法》，針對的是具體零部件的電子干擾測定，而針對的同樣為抑制窄帶電磁輻射的干擾問題，主要內容為十一個部分。見下表：

ISO 10650系列標準。ISO 10650《道路車輛一靜電放電產生的電氣干擾》針對的是人與車輛在近距離接觸過程中發生的靜電放電對汽車電子系統的干擾問題。

五、汽車電子設備的電磁兼容的抗干擾性措施

（1）、減小汽車電子設備的電磁干擾的強度

綜合提高汽車電子設備的電磁性能，其中最關鍵的一環就是降低車輛電子設備的電磁干擾程度。首先是對車輛電子設備的電源、啟動、燈光、信號等電氣系統進行優化工作，將汽車電子設備中的閃光器在觸點前加上電弧的抑制器，閃光器即繼電器觸點的結構。一方面可以將降低內部的濾波電路以此來降低電流的噪聲。另一方面要優化進行布線針對各種電力控制系統的線路板，通過這種方法來減少車輛電子設備的電磁發射強度。其次針對汽車上的各種控制開關，必須選用最為合適的汽車電子元器件，例如較低頻的模塊，利于降低電磁干擾有至關重要的功效。最后為了有效的滿足車輛內部的全部功能的需要，降低車輛內部電子設備的功率勢在必行，不僅完美的降低車輛電子設備的電流干擾源，同時大大降低了電子設備的電壓干擾源，與此同時有效的降低了汽車電子設備干擾強度較強的目標。

（2）、抑制干擾的傳輸

綜合提高汽車電子設備的電磁性能，必須要抑制電磁干擾的傳輸。首先要運用屏蔽殼體封裝的方式，在汽車電控系統使用的電控單元來屏蔽汽車電子干擾源的設備以及有關的線束。其次增加線束的濾波，其是防止電磁干擾的一項關鍵的舉措。因此為了降低汽車電磁的電從一部分傳到另一部分，以及輻射的干擾，針對較長的線束，必須要增加線束的濾波。然后對于線束必須進行合理的規劃，將大小功率的電路合理的拆分，有效的減小線路之間的感應降低干擾源。最后改善車輛電子設備的接地，從而為達到降低高頻及感應加熱技術以及對電路中電流所起的阻礙作用，應加強良好的接地布置和改進的地線搭接。

（3）、降低電子設備接收干擾的強度

綜合提高汽車電子設備的電磁性能，最重要的抗干擾措施就是減少車輛電子設備接收干擾的來源。將電子線路進行壓縮減小占用空間，以此來阻礙干擾源。以及環路面積，從而有效的減小設備接收干擾的面積，最有效的方法就是通過采用兩根具有絕緣保護層的銅導線傳輸面積小的方法。在車輛電子設備全部位置不發生改變的狀況下，增加車輛電子設備干擾源的程度，對敏感部位安裝的具體位置進行適當的改進，從而有效的實現汽車電子設備到干擾源距離的加大。

（4）、漏電耦合干擾的抑制

耦合干擾的形成原因主要是來源與漏電現象，所以抑制漏電耦合的干擾最關鍵的就是要進行提前的預防，及時的針對汽車的電子設備的運行情況定時的檢查，清理電子設備內部的灰層，為電子設備有一個良好的工作環境提供保障。汽車電子設備的干擾因素其實種類是非常多的，所以選擇科學合理的抑制措施來抑制不同的干擾情況是十分有必要的，從而確保車輛內部電子設備能夠正常的工作。

（5）、接地與抗干擾措施

汽車的接地系統在工作的過程中，主要使用的處理方式使多點接地，這種工作方式的優勢在于可以保持接電的電位不為零。但是這種接地形式會產生較大的電位差，從而導致汽車電子設備的輸入電過程遭受到較大程度的干擾，嚴重影響了汽車電子設備的工作效率。為了解決接地系統帶來的干擾，可以采用單點接地的形式，將全部的地線通過單一的電源地線進行連接，同時對地線的寬度進行加大處理，從而達成消除干擾的效果。

（6）、空間干擾與抗干擾措施

汽車電子設備受到的空間干擾主要來源于電磁波對導線以及線路的干擾電動勢，為此，針對抗干擾工作可以從采用高壓高壓阻尼線以及光電隔離屏蔽技術來進行處理。高壓高壓阻尼線可以有效提升高壓線的內電阻，避免在寄生電容與電感之間形成高壓波，減少空間干擾對汽車電子設備的影響。采用光電隔離屏蔽技術，可以減輕對車輛內部電子電磁設備的干擾源。

六、結束語

汽車電子設備的電磁兼容性已經逐漸的受到國內外的重視，是一項非常重要的任務。汽車的電磁的環境是非常復雜的，其干擾主要來自電源和信號通道。汽車作為當下社會交通行業主要的工具，其安全性能受到所有人民的密切關注。因此提高汽車電子設備電磁兼容的抗干擾性勢在必行，同時對于提高我國汽車產品的質量以及推動我國經濟的發展都有非常重要的意義。

參考文獻：

[1]韓萌.汽車電子電磁兼容標準體系和應用[J].電子技術與軟件工程，2019（04）：99-100.

[2]李怡菲.淺析汽車電子電磁兼容標準[J].科技創新與應用，2016（20）：23-24.

[3]徐靜，趙毅，潘勇，魏磊.汽車電子電磁兼容測試標準體系及抗干擾措施[J].電子測試，2016（05）：31-32.

[4]陳健. 電動汽車電池管理系統電磁兼容性分析與設計[D].吉林大學，2016.

[5]劉文英. 汽車電子產品電磁兼容性（EMC）分析、仿真及優化設計[D].杭州電子科技大學，2014.

[6]胡睿婉. 汽車電器抗干擾電磁兼容研究[D].吉林大學，2012.

[7]徐超. 汽車電子的電磁兼容性研究[D].上海交通大學，2012.

[8]劉祥武. 汽車零部件級電磁兼容（EMC）測試技術研究[D].湖南大學，2017.

[9]何劍平. 電動汽車電池管理系統抗干擾性研究[D].南昌大學，2016.

[10]任國峰. 汽車電控單元的熱和電磁兼容優化設計研究[D].上海交通大學，2015.

[11]郭遠東，王春霞.ISO 26262對汽車電子產品EMC的影響[J].電子產品可靠性與環境試驗，2014，32（02）：51-54.