汽车电磁兼容性标准与测试

汽车电磁兼容技术1汽车电磁兼容标准与试验ThestandardandtestofAutomotiveElectromagneticCompatibilityTechnology全国无线电干扰标准化技术委员会D分会主任委员徐立研究员级高级工程师汽车电子技术交流汽车电磁兼容技术2汽车电磁兼容技术----汽车技术的新领域•汽车电磁兼容，为近几年面世的汽车技术专业词，许多人对它有些陌生，如同汽车排放、汽车安全一样，随着市场需求和技术进步而产生出的新词。•随着汽车保有量的增加，汽车尾气排放及燃油蒸发等有害气体对环境空气造成了日益严重的影响，为限制汽车排放造成的污染，提出了汽车排放技术。•面对各种交通事故中汽车对人员造成的伤害，为降低汽车伤害程度并提高汽车的安全性，派生出汽车安全技术。汽车电磁兼容技术3汽车电磁兼容技术----汽车技术的新领域•近年，日益繁多的电子产品广泛应用于汽车，并逐渐形成了汽车电子技术。当今的汽车，应用电子技术的程度已成为提升汽车技术水平的重要标志。汽车应用电子产品涉及到共性问题——汽车电磁兼容技术。•汽车电磁兼容技术关乎汽车特定电子系统及其周围电子系统运行的安全可靠性，关乎电子控制功能的运行的安全可靠性。诸如电子控制汽车制动系统、电子控制传动系统、电子控制转向系统。乃至影响汽车整车的安全可靠性。•因此对于现代汽车而言，汽车电磁兼容技术与汽车排放技术、汽车安全技术同为汽车共性技术。汽车电磁兼容技术4汽车电磁兼容技术----介绍的主要内容1.汽车电磁兼容性技术的研究范畴2.汽车电磁兼容特性3.国内外电磁兼容组织机构和标准法规4.实验测试技术5.国内汽车电磁兼容技术现状6.未来发展趋势汽车电磁兼容技术51.1电磁兼容性概念–电磁兼容性–汽车电磁兼容性1.2研究的范畴1.3电磁兼容技术分类–电磁兼容技术分类–汽车电磁兼容技术分类1.4研究的对象1.5研究内容的发展变化一、汽车电磁兼容技术的研究范畴汽车电磁兼容技术61.1电磁兼容性概念•电磁兼容性（EMC）英语：Electro-MagneticCompatibility缩写为：EMC国家标准GB/T4365-2003定义：–设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。汽车电磁兼容技术7电磁骚扰与电磁干扰•电磁骚扰disturbance–任何可能引起装置、设备或系统性能降低或者对生命或无生命物质造成有损害影响的电磁现象。–产生影响，可能无影响结果。•电磁干扰interference（EMI）–电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降。–产生影响并有影响结果。汽车电磁兼容技术8电磁抗扰性与电磁敏感性•电磁抗扰性–装置、设备或系统面临电磁骚扰时不降低运行性能的能力。•电磁敏感性–在存在电磁骚扰的情况下，装置、设备或系统不能避免性能降低的能力。–敏感性就是缺乏抗扰性。汽车电磁兼容技术9汽车电磁兼容性EEC指令72/245/EEC(最新修订为2004/104/EC)的定义：•车辆或零部件或独立技术单元在其电磁环境中能令人满意地工作，又不对该环境中任何事物造成不应有的电磁骚扰的能力。–即，在汽车及其周围的空间中，在一定的时间内（运行的时间），在可用的频谱资源条件下，汽车本身及其周围的用电设备可以共存不致引起降级。汽车电磁兼容技术101.2电磁兼容技术研究的范畴•电磁兼容是研究在有限的空间、有限的时间、有限的频谱资源条件下，各种用电设备（系统、分系统、甚至包括生物体）可以共存并不致引起降级的一门科学。汽车电磁兼容技术111.3电磁兼容技术分类传导干扰辐射干扰电磁干扰EMI传导抗扰辐射抗扰电磁抗扰EMS电磁兼容EMC汽车电磁兼容技术12汽车电磁兼容性技术分类辐射传导耦合EMI辐射传导耦合EMS整车辐射传导耦合EMI辐射传导耦合EMS部件EMC汽车电磁兼容技术131.4电磁兼容性技术研究的对象•电磁骚扰的特性：骚扰源、骚扰种类•电磁抗扰（敏感）特性：电磁感受体对电磁骚扰的承受能力•电磁骚扰的传播特性：传播媒介，空间、信号线、公共电源线耦合汽车电磁兼容技术141.5研究内容的发展变化研究内容若按时间段划分，有3个阶段：•阶段1–20世纪80年代以前（早期）；–研究汽车高压点火系统产生的电磁干扰对汽车周围无线电设备的影响；–限制汽车产生的电磁辐射，保护电磁环境。主要保护车辆两侧建筑物内无线电接收机；–此阶段主要考虑汽车无线电干扰问题。汽车电磁兼容技术151.5研究内容的发展变化（阶段2）•阶段2–进入20世纪90年代；–研究的对象扩大了，包括车辆、（内河）船、内燃机驱动的装置的无线电干扰（仅CISPR/D）；–保护车辆、船、内燃机周围的接收机，如：建筑物内的、路边的、户外的接收机；–此阶段考虑的无线电干扰有：o车辆：包括内燃机汽车、电动车辆、摩托车、物资装卸设备、农用车辆等；o装置：包括链锯、空压机、割草机、移动或非移动混凝土搅拌机等非自行驱动的机械。汽车电磁兼容技术161.5研究内容的发展变化（阶段3）•阶段3–20世纪90年代中期以后；–由于电子设备和电子控制技术广泛应用于汽车，车内的电磁骚扰问题表现突出，开始研究车辆内部的电磁干扰防制问题；–研究保护车载接收机及其相互间的电磁兼容问题；–保护的范围包括车辆内部和临近车辆的接收机。汽车电磁兼容技术17二、汽车电磁兼容特性2.1整车的EMC特性–电磁干扰（EMI）特性–电磁抗扰（EMS）特性2.2电子电器部件EMC特性–EMI特性–EMS特性2.3EMC特性影响汽车电子化程度的提高汽车电磁兼容技术182.1整车的EMC特性•EMI特性：汽车三大污染之一（排放、噪声、电磁干扰）举例：汽车点火系统的电磁骚扰特性未加骚扰抑制措施采取骚扰抑制措施汽车电磁兼容技术19汽车电磁抗扰特性•车内各种部件的相互干扰–传导干扰–辐射干扰•外部环境对车辆的干扰–环境电磁场----高达200V/m，甚至500V/m–人体放电–大自然的干扰----雷电汽车电磁兼容技术202.2电子电器部件EMC特性•EMI特性（发生体）传统部件:雨刮器、冷却风扇电机、发电机现代部件:中央门锁控制器、电子燃油喷射控制器、各种电子模块、各种电机、ECU、等•EMS特性（感受体）各种电子模块、ECU、安全气囊控制器、电子燃油喷射控制器、信号线缆、等。汽车电磁兼容技术212.3EMC特性影响汽车电子化•汽车已由传统的机械控制系统逐渐转变为电子控制系统；•当今，汽车电子部件成本接近汽车成本30%；•今后十年，电子部件成本继续增加，预计将接近汽车成本40%，甚至更高；•未来汽车将是电子化汽车。汽车电磁兼容技术22汽车电子化技术•电子控制系统----汽车内电动机的数目将会增加35%动力控制系统：电子控制燃油喷射安全防盗控制：遥控门锁、聪明钥匙、指纹识别人身安全控制：安全气囊、碰撞警告、夜视系统、安全制动…•远程通讯系统----数字/蜂窝技术应用卫星导航控制：巡航控制、智能交通、紧急救护、卫星系统、GPS…•42V技术----高电压的需求、提高效率、更多的电子技术部件应用的需求、交流电机电能由2kW提高到10kW…•车载电子系统----适于车辆安装各种用途的电子设备。汽车电磁兼容技术23三、EMC标准化组织和标准法规3.1国际标准化组织3.2国内EMC标准化组织3.3EMC标准体系汽车电磁兼容技术24全国电磁兼容标准化技术委员会CSBTS/TC2461998年成立IEC/TC77负责9kHz以下频率对口IEC61000系列标准IEC/CISPR全国无线电干扰标准化技术委员会CTCSRI/TC791986年成立负责9kHz以上频率对口CISPR系列标准ISO/IEC有关组织有关产品标准化技术委员会联合制定产品EMC标准EMC协调小组EMC协调委员会3.1EMC标准化组织关系汽车电磁兼容技术25IEC国际电工委员会ISO国际标准化组织TC77EMCCISPRTC22SC3WG3SCD道路车辆电气/电子设备电磁兼容性CISPR:国际无线电干扰特别委员会SCD:关于车辆和内燃机驱动装置的无线电骚扰分委员会汽车相关的国际EMC标准化组织汽车电磁兼容技术26国内外组织机构IEC/CISPRISO/TC22干扰抗扰---------------------------------------------------------------|||SAEECE/WP29组织SACUSEU国家CHINAANSIEC标准/法规GB汽车电磁兼容技术273.2国内EMC组织•国家标准化管理委员会•全国无线电干扰标准化委员会/D分会（SAC/TC79/SC4）全国机动车辆和内燃机标准化分技术委员会–IEC/CISPR/D国内归口组织–汽车EMC专业组织•全国汽车标准化技术委员会（SAC/TC114）ISO/TC22国内归口组织汽车电磁兼容技术283.3EMC标准体系18655-200218387-200117619-199814023-2000GBJ1113J551SAE2004/104/EC（取代95/54/EC）,89/336/EECEECR10ECECISPR25CISPR21CISPR12IEC/CISPR10605,TR1030511452114517637ISO抗扰干扰汽车电磁兼容技术29四、实验测试技术4.1EMC试验项目4.2仪器和设备4.3测试方法举例–EMI测试–EMS试验汽车电磁兼容技术304.1EMC试验项目•EMI测试：辐射发射骚扰传导耦合/瞬态发射骚扰•EMS试验：辐射场抗扰性试验传导耦合/瞬态抗扰性静电放电（ESD）大电流注入（BCI）横电磁波（TEM）小室带状线汽车电磁兼容技术314.2实验测试仪器和设备•测量仪器：EMI接收机具有峰值、准峰值、均值检波器，CISPR带宽（120kHz）•天线：一般采用宽带天线。如：双锥天线、对数周期天线或复合宽带天线（30--1000MHz)•场地：开阔试验场（OATS）电波暗室（ALSE）•其它：功率放大器、监测/监视系统、信号源、…汽车电磁兼容技术324.3测试方法举例•EMI测试图汽车电磁兼容技术334.3测试方法举例（续）•EMS测试图汽车电磁兼容技术34五、国内汽车EMC技术现状5.1发展状况5.2国家标准5.3实验设施状况汽车电磁兼容技术355.1国内EMC技术发展状况•20世纪80年代，开始汽车EMI测试技术研究•1994--1996年，中国汽车技术研究中心对全国各型号汽车进行EMI摸底普查，结果统计，合格率仅为24%，且不合格车辆属严重超标（执行GB14023-92）•1997--1999年，中国汽车技术研究中心对上目录的汽车实施EMI测试，结果统计，合格率近90%，且不合格车辆属轻微超标•1999年以后，对新型汽车国家规定EMI特性为否决项•1998年执行GB/T17619-1998•目前，汽车电子电器部件EMI和EMS试验已经开始•2003年3月1日执行GB18655-2002，针对汽车电器部件的车内骚扰检测，仅对整车发动机、闪光继电器、暖风电机、雨刮器电机。汽车电磁兼容技术361994年汽车EMI特性全国普查结果39.42013成批生产检验18.2276产品定型检验33中型车大客车46.87566成批生产检验26.910338产品定型检验141轻型车22.7175成批生产检验0220产品定型检验22微型车75.026成批生产检验75.026产品定型检验8轿车合格率（%）不合格合格测试结果评定原则数量车型分类汽车电磁兼容技术371994年汽车EMI普查结果分析•80年代后期，引进技术生产的汽车，其干扰特性全部合格•80年代早期及以前，引进技术生产的汽车，其干扰特性不合格•国内设计生产的汽车，采取干扰抑制措施的车辆，其干扰特性有不同程度改善•严重超标的车辆约占总数的30%汽车电磁兼容技术382000年汽车EMI特性状况•合格率近90%•不合格车辆属轻微超标•汽车全部采取干扰抑制措施–阻尼点火线、阻尼火花塞、取消分电器•汽车电子化程度大幅度提高–电子控制燃