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淺析汽車電子電磁相容測試標準體系及抗干擾措施論文

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1 汽車電子電磁相容測試標準

淺析汽車電子電磁相容測試標準體系及抗干擾措施論文

1.1 汽車電磁相容測試標準組織

汽車電子電磁相容測試標準是汽車電磁相容設計、模擬和測試的重要依據和基礎,貫穿於整個汽車電磁相容設計和測試過程中。汽車電磁相容標準分為國際標準、地區標準、國家標準和企業標準。國際上制定電磁相容方面的標準化組織有國際標準組織(ISO)、國際電工委員會(IEC)、國際電工委員會無線電干擾特別委員會(CISPR),他們從事電磁相容的協調、管理和技術標準的制定。IEC 下屬的TC77 組織主要負責制訂和維護電磁環境標準、電磁相容基礎標準、較低頻率範圍和電磁脈衝的電磁相容標準,而CISPR 主要負責制訂和維護有關電磁相容的產品標準及較高頻率範圍的電磁相容標準。

地區標準主要是歐洲ECE 法規和EEC 指令。歐盟標準即EN標準,歐洲電工標準化委員會(CENELEC)與IEC/CISPR 關係密切,其過去頒佈的標準經常是引用IEC/CISPR 標準。

但現在也出現這種情況,即其新制訂或修訂的EN 標準影響IEC/CISPR 標準。當然兩者一般基本上能達到同步。由此可見,歐洲電磁相容標準在國際上具有較高的地位及影響力。

國家性標準協會有美國國家標準協會(ANSI),美國聯邦通訊委員會(FCC),美國汽車工程協會(SAE),德國郵電部(FTZ),德國電氣工程師協會(VDE),英國標準協會(BSI),日本民間干擾控制委員會(VCCI),上述標準協會的作用是與國際標準協調,並且制定各國家自己的標準。

我國的標準化工作正在積極與國際接軌,包括標準接軌、規範程式協調、承擔國際義務和國際互認。近些年我國制訂或修訂的電磁相容標準一般都等同或等效於IEC/CISPR 標準。現已釋出實施的電磁相容國家標準有三類:字頭為GB 的強制性標準,GB/T 推薦性標準,GB/Z 指導性專業標準。

汽車電子電磁相容企業標準方面,國際上的各大汽車公司也正在不斷建立並且更新現有的電磁相容測試標準,如美國福特公司、通用公司,德國大眾、寶馬、梅塞德斯- 賓士公司,法國的標緻- 雪鐵龍公司等,以應對更加嚴酷的電磁環境,其標準要求也大多比國際現行標準嚴酷的多。

1.2 汽車電子電磁相容國際標準

(1)ISO 標準:ISO 11451《道路車輛—窄帶輻無線電磁能量所產生的電氣干擾—整車測試法》。該標準為抗窄帶電磁輻射源產生的電磁干擾的整車測試方法。ISO 11451 包括4 部分擾—零部件測試法》,該標準為抗窄帶電磁輻射源產生的電磁干擾零部件測試方法。ISO 11452 包括11 部分,

ISO 7637 系列標準,ISO 7637《道路車輛—由傳導和耦合產生的電騷擾》,本標準描述的是汽車上電氣裝置所經常產生的一些常見瞬態干擾訊號,通過導和耦合方式對被測裝置造成干擾的測試及評價方法。

ISO 10650《道路車輛—靜電放電產生的電氣干擾》,該標準涉及的是人體與車輛接觸時所產生的靜電放電對車輛電子器件所造成的影響。

(2)CISPR 標準:CISPR 12《車輛、機動船和內燃發動機驅動裝置的無線電騷擾特性的限值和測方法》本標準是保護建築物內廣播電視裝置免受來自車輛、船和內燃發動機驅動裝置所產生的電磁騷擾。

CISPR 25《用於保護用在車輛、機動船和裝置上車載接收機的無線電騷擾特性的限值和測量方法》本標準是保護用在車上、船上和裝置上的接收機免受無線電騷擾,規定了限值和測試方法。

1.3 國家標準

我國吸收了發達工業國家的經驗,制訂了汽車電磁相容性標準,並使之逐步升級、不斷完善, 明確規定了測量方法及最大幹擾的允許值。目前,國內汽車電磁相容性標準還很不健全,有待進一步研究完善。

2 干擾來源及相關措施

2.1 電磁干擾的來源

汽車電子裝置工作在行駛環境不斷變化的汽車上,由於環境中電磁能量構成的複雜性和多變性,意味著系統所受到的電磁干擾來源比較廣泛。按照電磁干擾的來源分類,可分為車外電磁干擾、車體靜電干擾和車內電磁干擾。

車外電磁干擾是汽車行駛中經歷各種外部電磁環境時所受的干擾。這類干擾存在於特定的空間或是特定的時間。如高壓輸電線、高壓變電站和大功率無線電發射站的電磁干擾,以及雷電、太陽黑子輻無線電磁干擾等等。環境中其它臨近的電子裝置工作時也會產生干擾,例如行駛中相距較近的汽車。

車體靜電干擾與汽車和外部環境都有關。由於汽車行駛時車體與空氣高速摩擦,在車體上形成不均勻分佈的靜電。靜電放電會在車體上形成干擾電流,同時產生高頻輻射,對汽車電子裝置形成電磁干擾。

車內電磁干擾是汽車電子裝置工作時內部的相互干擾,包括電子元器件產生的電子噪聲,電機執行中換向電刷產生的電磁干擾以及各種開關工作時的放電干擾,最嚴重的是汽車點火系統產生的高頻輻射,其干擾能量最大。

車外電磁干擾隨作用距離增大而減小,只有當其本身能量非常大,才能對相距較遠的汽車電子裝置產生影響。多年研究結果表明,大能量的電磁效應對人體健康存在危害,目前已經制定各種相應的電磁標準來限制這類干擾,使得汽車電子裝置受其的.影響減小。車體靜電干擾和車內電磁干擾,因為干擾作用距離近,干擾時間長,干擾強度相對較大。由於汽車電子裝置形成以蓄電池和交流發電機為核心電源以及車體為公共地的電氣網路,各部分線束都會通過電源和地線彼此傳導干擾,相鄰導線間又有感應干擾,而不相鄰導線間也因天線效應而輻射干擾,這就使得車內干擾綜合了三種途徑,干擾組成較多,覆蓋的干擾頻率較廣,是汽車電子裝置受到的主要電磁干擾。解決這兩種電磁干擾問題,能同時提高汽車電子裝置對車外電磁干擾的抗干擾能力,從而降低裝置工作失常或是損壞的可能性。

2.2 提高電子裝置電磁相容效能的措施

汽車電子裝置的電磁相容效能包括兩方面,一是電磁發射,衡量系統產生的電磁干擾的發射水平;二是電磁敏感度,衡量系統在工作時為實現預期技術指標而需要的抵抗電磁干擾的能力。為綜合提高汽車電子裝置的電磁相容效能,從三方面分析,一是減小裝置發無線電磁干擾的強度;二是抑制電磁干擾的傳輸;三是降低裝置電磁敏感部件接收干擾的強度。

(1)減小裝置的電磁干擾強度。優化裝置的電氣結構:汽車電子裝置中閃光器是繼電器觸點結構,可以在觸點前加電弧抑制器;電機為感性負載,可通過內部濾波電路降低電流噪聲;各種電控單元的印刷電路板,要優化佈線,降低電磁發射水平。選用合適的電子元器件:汽車上的各種控制單元,採用較低頻的晶片有利於減少輻射干擾。

降低裝置的功率:在滿足功能需求的情況下,降低裝置的功率,可以減小干擾電壓和電流,從而減小干擾強度。

(2)抑制干擾的傳輸。遮蔽干擾源裝置和相關線束:汽車中主要的電控系統使用的電控單元,應該採用遮蔽殼體封裝。增加線束濾波:對較長的線束,為減小傳導和輻射干擾,應線上束上增加濾波,比較方便的是套接合適的鐵氧體磁環。合理規劃線束:線束佈置上使小功率敏感電路緊靠訊號源,大功率干擾電路緊靠負載,儘可能分開小功率電路和大功率電路,減小線束間的感應干擾和輻射干擾。

改進裝置的接地:良好的接地佈置和改進的地線搭接可以降低高頻阻抗。汽車電子裝置接地主要是就近接到車體以及線束遮蔽層接地。

(3)降低裝置接收干擾的強度。減小裝置接收干擾的面積:線束應設計成最小長度、最小阻抗和最小環路面積,最好採用雙絞線等迴路面積小的供電方式。增大裝置到干擾源的距離:在干擾裝置佈置不變的情況下,改造敏感部件的安裝位置,增大到干擾源的距離。

3 結束語

本文主要對汽車電磁相容相關標準進行了闡述,以及現行的國際標準和國家標準,分析了汽車電子裝置電磁干擾的來源,從減小裝置發無線電磁干擾的強度、抑制電磁干擾的傳輸、降低裝置電磁敏感部件接收干擾的強度三個方面介紹了提高汽車電子裝置電磁相容效能的措施。隨著汽車電子技術的飛速發展,汽車電子電磁相容性越來越被關注,本文對汽車電子裝置電磁相容性的提高有一定的參考意義。