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淺析汽車(chē)電子電磁兼容測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)體系及抗干擾措施論文
1 汽車(chē)電子電磁兼容測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)
1.1 汽車(chē)電磁兼容測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)組織
汽車(chē)電子電磁兼容測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)是汽車(chē)電磁兼容設(shè)計(jì)、仿真和測(cè)試的重要依據(jù)和基礎(chǔ)，貫穿于整個(gè)汽車(chē)電磁兼容設(shè)計(jì)和測(cè)試過(guò)程中。汽車(chē)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)分為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)際上制定電磁兼容方面的標(biāo)準(zhǔn)化組織有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織(ISO)、國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)、國(guó)際電工委員會(huì)無(wú)線電干擾特別委員會(huì)(CISPR)，他們從事電磁兼容的協(xié)調(diào)、管理和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定。IEC 下屬的TC77 組織主要負(fù)責(zé)制訂和維護(hù)電磁環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)、電磁兼容基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、較低頻率范圍和電磁脈沖的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)，而CISPR 主要負(fù)責(zé)制訂和維護(hù)有關(guān)電磁兼容的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)及較高頻率范圍的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)。
地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)主要是歐洲ECE 法規(guī)和EEC 指令。歐盟標(biāo)準(zhǔn)即EN標(biāo)準(zhǔn)，歐洲電工標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)(CENELEC)與IEC/CISPR 關(guān)系密切，其過(guò)去頒布的標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)常是引用IEC/CISPR 標(biāo)準(zhǔn)。
但現(xiàn)在也出現(xiàn)這種情況，即其新制訂或修訂的EN 標(biāo)準(zhǔn)影響IEC/CISPR 標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)然兩者一般基本上能達(dá)到同步。由此可見(jiàn)，歐洲電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)在國(guó)際上具有較高的地位及影響力。
國(guó)家性標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)有美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(ANSI)，美國(guó)聯(lián)邦通訊委員會(huì)(FCC)，美國(guó)汽車(chē)工程協(xié)會(huì)(SAE)，德國(guó)郵電部(FTZ)，德國(guó)電氣工程師協(xié)會(huì)(VDE)，英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(BSI)，日本民間干擾控制委員會(huì)(VCCI)，上述標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)的作用是與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)，并且制定各國(guó)家自己的標(biāo)準(zhǔn)。
我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)化工作正在積極與國(guó)際接軌，包括標(biāo)準(zhǔn)接軌、規(guī)范程序協(xié)調(diào)、承擔(dān)國(guó)際義務(wù)和國(guó)際互認(rèn)。近些年我國(guó)制訂或修訂的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)一般都等同或等效于IEC/CISPR 標(biāo)準(zhǔn)�，F(xiàn)已發(fā)布實(shí)施的電磁兼容國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有三類：字頭為GB 的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，GB/T 推薦性標(biāo)準(zhǔn)，GB/Z 指導(dǎo)性專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
汽車(chē)電子電磁兼容企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方面，國(guó)際上的各大汽車(chē)公司也正在不斷建立并且更新現(xiàn)有的電磁兼容測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，如美國(guó)福特公司、通用公司，德國(guó)大眾、寶馬、梅塞德斯- 奔馳公司，法國(guó)的標(biāo)致- 雪鐵龍公司等，以應(yīng)對(duì)更加嚴(yán)酷的電磁環(huán)境，其標(biāo)準(zhǔn)要求也大多比國(guó)際現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)酷的多。
1.2 汽車(chē)電子電磁兼容國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)
(1)ISO 標(biāo)準(zhǔn)：ISO 11451《道路車(chē)輛—窄帶輻射電磁能量所產(chǎn)生的電氣干擾—整車(chē)測(cè)試法》。該標(biāo)準(zhǔn)為抗窄帶電磁輻射源產(chǎn)生的電磁干擾的整車(chē)測(cè)試方法。ISO 11451 包括4 部分?jǐn)_—零部件測(cè)試法》，該標(biāo)準(zhǔn)為抗窄帶電磁輻射源產(chǎn)生的電磁干擾零部件測(cè)試方法。ISO 11452 包括11 部分，
ISO 7637 系列標(biāo)準(zhǔn)，ISO 7637《道路車(chē)輛—由傳導(dǎo)和耦合產(chǎn)生的電騷擾》，本標(biāo)準(zhǔn)描述的是汽車(chē)上電氣設(shè)備所經(jīng)常產(chǎn)生的一些常見(jiàn)瞬態(tài)干擾信號(hào)，通過(guò)導(dǎo)和耦合方式對(duì)被測(cè)設(shè)備造成干擾的測(cè)試及評(píng)價(jià)方法。
ISO 10650《道路車(chē)輛—靜電放電產(chǎn)生的電氣干擾》，該標(biāo)準(zhǔn)涉及的是人體與車(chē)輛接觸時(shí)所產(chǎn)生的靜電放電對(duì)車(chē)輛電子器件所造成的影響。
(2)CISPR 標(biāo)準(zhǔn)：CISPR 12《車(chē)輛、機(jī)動(dòng)船和內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的無(wú)線電騷擾特性的限值和測(cè)方法》本標(biāo)準(zhǔn)是保護(hù)建筑物內(nèi)廣播電視設(shè)備免受來(lái)自車(chē)輛、船和內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置所產(chǎn)生的電磁騷擾。
CISPR 25《用于保護(hù)用在車(chē)輛、機(jī)動(dòng)船和裝置上車(chē)載接收機(jī)的無(wú)線電騷擾特性的限值和測(cè)量方法》本標(biāo)準(zhǔn)是保護(hù)用在車(chē)上、船上和裝置上的接收機(jī)免受無(wú)線電騷擾，規(guī)定了限值和測(cè)試方法。
1.3 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)
我國(guó)吸收了發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)，制訂了汽車(chē)電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)，并使之逐步升級(jí)、不斷完善, 明確規(guī)定了測(cè)量方法及最大干擾的允許值。目前，國(guó)內(nèi)汽車(chē)電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)還很不健全，有待進(jìn)一步研究完善。
2 干擾來(lái)源及相關(guān)措施
2.1 電磁干擾的來(lái)源
汽車(chē)電子設(shè)備工作在行駛環(huán)境不斷變化的汽車(chē)上，由于環(huán)境中電磁能量構(gòu)成的復(fù)雜性和多變性，意味著系統(tǒng)所受到的電磁干擾來(lái)源比較廣泛。按照電磁干擾的來(lái)源分類，可分為車(chē)外電磁干擾、車(chē)體靜電干擾和車(chē)內(nèi)電磁干擾。
車(chē)外電磁干擾是汽車(chē)行駛中經(jīng)歷各種外部電磁環(huán)境時(shí)所受的干擾。這類干擾存在于特定的空間或是特定的時(shí)間。如高壓輸電線、高壓變電站和大功率無(wú)線電發(fā)射站的電磁干擾，以及雷電、太陽(yáng)黑子輻射電磁干擾等等。環(huán)境中其它臨近的電子設(shè)備工作時(shí)也會(huì)產(chǎn)生干擾，例如行駛中相距較近的汽車(chē)。
車(chē)體靜電干擾與汽車(chē)和外部環(huán)境都有關(guān)。由于汽車(chē)行駛時(shí)車(chē)體與空氣高速摩擦，在車(chē)體上形成不均勻分布的靜電。靜電放電會(huì)在車(chē)體上形成干擾電流，同時(shí)產(chǎn)生高頻輻射，對(duì)汽車(chē)電子設(shè)備形成電磁干擾。
車(chē)內(nèi)電磁干擾是汽車(chē)電子設(shè)備工作時(shí)內(nèi)部的相互干擾，包括電子元器件產(chǎn)生的電子噪聲，電機(jī)運(yùn)行中換向電刷產(chǎn)生的電磁干擾以及各種開(kāi)關(guān)工作時(shí)的放電干擾，最嚴(yán)重的是汽車(chē)點(diǎn)火系統(tǒng)產(chǎn)生的高頻輻射，其干擾能量最大。
車(chē)外電磁干擾隨作用距離增大而減小，只有當(dāng)其本身能量非常大，才能對(duì)相距較遠(yuǎn)的汽車(chē)電子設(shè)備產(chǎn)生影響。多年研究結(jié)果表明，大能量的電磁效應(yīng)對(duì)人體健康存在危害，目前已經(jīng)制定各種相應(yīng)的電磁標(biāo)準(zhǔn)來(lái)限制這類干擾，使得汽車(chē)電子設(shè)備受其的影響減小。車(chē)體靜電干擾和車(chē)內(nèi)電磁干擾，因?yàn)楦蓴_作用距離近，干擾時(shí)間長(zhǎng)，干擾強(qiáng)度相對(duì)較大。由于汽車(chē)電子設(shè)備形成以蓄電池和交流發(fā)電機(jī)為核心電源以及車(chē)體為公共地的電氣網(wǎng)絡(luò)，各部分線束都會(huì)通過(guò)電源和地線彼此傳導(dǎo)干擾，相鄰導(dǎo)線間又有感應(yīng)干擾，而不相鄰導(dǎo)線間也因天線效應(yīng)而輻射干擾，這就使得車(chē)內(nèi)干擾綜合了三種途徑，干擾組成較多，覆蓋的干擾頻率較廣，是汽車(chē)電子設(shè)備受到的主要電磁干擾。解決這兩種電磁干擾問(wèn)題，能同時(shí)提高汽車(chē)電子設(shè)備對(duì)車(chē)外電磁干擾的抗干擾能力，從而降低設(shè)備工作失�；蚴菗p壞的可能性。
2.2 提高電子設(shè)備電磁兼容性能的措施
汽車(chē)電子設(shè)備的電磁兼容性能包括兩方面，一是電磁發(fā)射，衡量系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁干擾的發(fā)射水平;二是電磁敏感度，衡量系統(tǒng)在工作時(shí)為實(shí)現(xiàn)預(yù)期技術(shù)指標(biāo)而需要的抵抗電磁干擾的能力。為綜合提高汽車(chē)電子設(shè)備的電磁兼容性能，從三方面分析，一是減小設(shè)備發(fā)射電磁干擾的強(qiáng)度;二是抑制電磁干擾的傳輸;三是降低設(shè)備電磁敏感部件接收干擾的強(qiáng)度。
(1)減小設(shè)備的電磁干擾強(qiáng)度。優(yōu)化設(shè)備的電氣結(jié)構(gòu)：汽車(chē)電子設(shè)備中閃光器是繼電器觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)，可以在觸點(diǎn)前加電弧抑制器;電機(jī)為感性負(fù)載，可通過(guò)內(nèi)部濾波電路降低電流噪聲;各種電控單元的印刷電路板，要優(yōu)化布線，降低電磁發(fā)射水平。選用合適的電子元器件：汽車(chē)上的各種控制單元，采用較低頻的芯片有利于減少輻射干擾。
降低設(shè)備的功率：在滿足功能需求的情況下，降低設(shè)備的功率，可以減小干擾電壓和電流，從而減小干擾強(qiáng)度。
(2)抑制干擾的傳輸。屏蔽干擾源設(shè)備和相關(guān)線束：汽車(chē)中主要的電控系統(tǒng)使用的電控單元，應(yīng)該采用屏蔽殼體封裝。增加線束濾波：對(duì)較長(zhǎng)的線束，為減小傳導(dǎo)和輻射干擾，應(yīng)在線束上增加濾波，比較方便的是套接合適的鐵氧體磁環(huán)。合理規(guī)劃線束：線束布置上使小功率敏感電路緊靠信號(hào)源，大功率干擾電路緊靠負(fù)載，盡可能分開(kāi)小功率電路和大功率電路，減小線束間的感應(yīng)干擾和輻射干擾。
改進(jìn)設(shè)備的接地：良好的接地布置和改進(jìn)的地線搭接可以降低高頻阻抗。汽車(chē)電子設(shè)備接地主要是就近接到車(chē)體以及線束屏蔽層接地。
(3)降低設(shè)備接收干擾的強(qiáng)度。減小設(shè)備接收干擾的面積：線束應(yīng)設(shè)計(jì)成最小長(zhǎng)度、最小阻抗和最小環(huán)路面積，最好采用雙絞線等回路面積小的供電方式。增大設(shè)備到干擾源的距離：在干擾設(shè)備布置不變的情況下，改造敏感部件的安裝位置，增大到干擾源的距離。
3 結(jié)束語(yǔ)
本文主要對(duì)汽車(chē)電磁兼容相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了闡述，以及現(xiàn)行的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，分析了汽車(chē)電子設(shè)備電磁干擾的來(lái)源，從減小設(shè)備發(fā)射電磁干擾的強(qiáng)度、抑制電磁干擾的傳輸、降低設(shè)備電磁敏感部件接收干擾的強(qiáng)度三個(gè)方面介紹了提高汽車(chē)電子設(shè)備電磁兼容性能的措施。隨著汽車(chē)電子技術(shù)的飛速發(fā)展，汽車(chē)電子電磁兼容性越來(lái)越被關(guān)注，本文對(duì)汽車(chē)電子設(shè)備電磁兼容性的提高有一定的參考意義。
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