汽車電子電磁相容測試
1 汽車EMC 標準化組織
汽車EMC 標準分為國際標準、地區、國家標準和企業標準。現在國際上制定EMC方面的標準化組織有國際標準化組織(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)。
地區標準主要是歐洲ECE法規和EEC指令。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和國際標準協調,並且制定各國家自己的標準。
國際上各大型汽車公司都有自己的企業EMC 標準,如美國福特公司、通用公司,德國大眾、寶馬,義大利的FIAT公司和法國的PSA集團等,其企業標準比國際上通用的標準要嚴格很多。
2 EMC 標準分類及趨勢變化
儘管汽車EMC的標準種類繁多,但按照測量方法,可歸結為傳導發射、傳導抗擾度、輻射發射和輻射抗擾度四個方面的標準。
2.1 傳導發射
傳導發射又分為瞬態發射和連續發射:瞬態發射是指被測裝置在接通或切斷瞬間通過電源線所產生的干擾訊號;連續發射是被測裝置持續對電源線所產生的干擾。多數瞬態傳導發射的測量基本上是採用ISO 7637-2標準規定的測量方法,但各個標準所規定的限值有所不同,如福特公司規定的限值為-150V/+100V,而FIAT公司規定的限值為-60V/+60V。對於連續型傳導發射的測量,大多數標準在近年來修訂後基本上採用等同於CISPR25的測量方法。對於連續傳導發射,CISPR25第三版在其第二版基礎上增加了點火系統測量的實驗方法,該方法最早只是在大眾企業標準中涵蓋,從這點可以看出國際標準也在借鑑其它標準中合理的實驗方法。
2.2 傳導抗擾度
傳導抗擾度測量分為電源線傳導抗擾度和訊號線傳導抗擾度。
2.2.1 電源線的抗擾度
在電源線的抗擾度測量標準中,部分企業標準和ISO7637-2相比存在較大差異,如福特傳導抗擾度標準共分為6大類19種波形,而ISO7637-2則分為5大類8種波形,克萊斯勒的分為7類13種波形。ISO的電源線傳導抗擾度標準是模擬車輛執行中可能出現的感性負載切斷、開關的接通瞬間、電壓跌落和拋負載的四大類干擾現象,而福特電源線抗擾度標準除在感性負載切斷和電壓跌落類似和ISO7637外,其餘四類干擾現象均不同和ISO7637-2,如模擬車輛充電時的連續干擾、交流地電壓偏移、供電電壓的短時中斷和電壓過載的干擾現象,福特標準在電源線傳導抗擾度方面提出更加廣泛和嚴格的規則。
2.2.2 訊號線傳導抗擾度
2006版的ISO7637-3標準在1995版標準基礎上進行了較大的變更,增加了直接電容器耦合(DCC)方法和感性耦合鉗(ICC)方法,亦即增加了慢速脈衝(ISO7637-2中的脈衝1和脈衝2)的規則,該項規則在2002版的大眾標準中就已經體現,增加該規則的目的是要在測量中覆蓋所有可能出現線上路中的電磁干擾現象,以保證車輛電子系統的可靠性。
2.3 輻射發射
對於輻射發射測量,無論是EEC指令還是企業標準,在測量方法上都是參照CISPR12及CISPR25,這也是汽車EMC 標準的趨勢。
2.3.1 整車輻射發射
現在EEC指令的整車寬頻輻射發射測量的限值等同於CISPR12,整車窄帶輻射發射測量的限值不同和CISPR12,總體上比CISPR12更加嚴格。CISPR12第6版增加了均值限值線,即在點火鑰匙處於“on”,且發動機沒有起動的情況下采用均值檢波方式測量車輛的窄帶干擾訊號,而峰值和準峰值檢波方式是在發動機運轉的情況下使用。即窄帶測量採用均值檢波,寬頻測量採用峰值和準峰值檢波方式,這也是窄帶測量從6dB法轉變到均值檢波法所發生的重大變化。
窄帶測量採用均值檢波器有以下幾個方面的的優勢:
·能夠抑制騷擾訊號中的脈衝干擾成分,更加有效的測量窄帶訊號成分;
·抑制幅度調製成分,測量出幅度調製訊號中的載波電平;
·對於間歇的、不穩定的和漂移的窄帶訊號可以檢測出來。
2.3.2 零部件輻射發射
對於零部件輻射發射測量,EEC所採用的標準限值和CISPR25相比要寬鬆很多,頻率範圍也不同。EEC頻率範圍是30M-1GHz,而CISPR25頻率範圍為150 kHz~2500 MHz。國外企業如VOLKWAGEN、BMW、GM、FORD和PSA等都在CISPR25標準的基礎上制定了自己的企業標準,在實驗方法和樣件佈置上基本相同,但在測量頻段、限值和檢波方式都各有所不同。各企業標準都是依據其公司生產車輛所使用車載接收機的特點和使用頻率來制定頻段範圍和限值大小,同時由於各款車型所銷售的國家及用途的不同,所要保護的頻段範圍不同,一般情況只保護該車型所涉及的頻段。
CISPR25的第三版和第二版相比變化較大:第二版的頻率範圍為150 kHz~1000 MHz,而第三版已經將頻率範圍的上限提高到2.5GHz,擴充的頻段包括DAB、GPS、GSM、3G和Bluetooth,同時子頻段範圍也作了較大的調整。在測量限值的規定上也有較大的變化,原限值分寬頻和窄帶限值,檢波方式為峰值和準峰值;現限值分為峰值/準峰值限值和均值限值,檢波方式為峰值、準峰值和均值。
現在愈來愈多的乘用車上使用窗式天線,窗式天線需要使用放大器,因而天線訊號的本底噪聲將隨之增加,為了排除接收機本底噪聲和天線本底噪聲對測量結果的干擾,第三版增加了有源天線本底噪聲測量方法。
輻射發射主要測試標準
• CISPR 25/ GB/T18655
• SAEJ1113-41
• 通用汽車GMW 3097
• 福特ES-XW7T-1A278-AC & EMC-CS-2009 RE310
• 菲亞特克萊斯勒CS 11979
• 大眾VW TL 965
• 標誌雪鐵龍PSA B21 7110 EQ/MR01;02
• 豐田TSC 7058G
• 尼桑NISSAN 28401NDS02 EQ/MR01;EQ/MR02
• 其他汽車企業相關測試專案
輻射抗擾度試驗主要測試標準
2.4 輻射抗擾度
2.4.1 整車輻射抗擾度
多數輻射抗擾度標準的測量方法都等效於ISO 11451,如EEC指令和大眾的企業標準的整車抗擾度就分別等效於ISO 11451-2, ISO 11451-3, ISO 11451-4,但EEC指令和大眾標準所採用的抗擾度等級則相差很大,如EEC採用的場強為30V/m,大眾標準採用的場強為150 V/m。EEC指令從2004年版本開始,將抗擾度的頻率上限提高到2GHz,大眾標準則提高到3GHz,同時這兩個標準都依據ISO 11451-1增加了脈衝調製的規則,脈衝調整的頻率為217Hz,但佔空比EEC指令為12.5%(等同於ISO),大眾標準佔空比為50%。增加脈衝調製規則,也是為了涵蓋類似雷達波的這種電磁干擾源。
2.4.2 零部件輻射抗擾度
零部件輻射抗擾度的標準的趨勢雷同於整車,EEC指令和大眾標準的抗擾度頻率上限也分別提高到2GHz和3GHz,也增加了脈衝調製。
輻射抗擾度試驗
• ISO 11452-2,-3,-4,-8
• GMW 3097
• Ford ES-XW7T-1A278-AC RI112,RI114
• Ford EMC-CS-2009 RI112,RI114,RI115
• Fiat Chrysler CS11979
• VW TL82166
• PSA B21 7110 EQ/IR01;EQ/IR02;EQ/IR05;EQ/IC08
• NISSAN 28401NDS02 EQ/IR01;EQ/IR02;EQ/IR05;
EQ/IC08
• Mazda PW67602 RI110,RI112,RI114
• 其他知名汽車企業相關測試專案
3 結論
3.1 適應新技術的趨勢
·CISPR25頻率範圍由150 kHz~1000 MHz提高到150 kHz~2.5GHz,以適應DVB、GPS、GSM、3G和Bluetooth技術在汽車上的使用。
·有源天線的使用,其測量結果的準確性受到一定程度的質疑。有源天線的放大特點、非線性、失真和信噪比都會對測量結果產生干擾,因此在標準中增加了有源天線本底噪聲測量方法。
3.2 涵蓋所有電磁現象
·輻射抗擾度增加脈衝調製功能
·訊號線傳導抗擾度增加慢速脈衝
3.3 測量方法愈趨合理
·窄帶測量從6dB法轉變到均值檢波法。
·CISPR/D分會正在進行對有源天線的進一步分析工作。
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