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汽车电磁兼容技术现状及发展趋势摘要：随着我国汽车市场不断发展以及车载电子电器不断增加，汽车电磁兼容EMC研究将会成为一个新的研究热点。本文在介绍电磁兼容基础上，引出了汽车兼容技术，最后对汽车电磁兼容技术的国内外现状和发展趋势做了综述。一、电磁兼容技术1.概念 电磁兼容(E1ectromagnetic Compatibility，简称EMc)一般指电气及电子设备在共同的电磁环境中能执行各自功能的共存状态，即要求在同一电磁环境中的上述各种设备都能正常工作，又互不干扰，达到兼容状态。这个概念有两层含义，第一是电气及电子设备要具有抵抗外界电磁干扰的能力；第二是电气及电子设备对外发射的电磁干扰不能超过一定的限值，要尽可能少。电磁兼容技术是一门迅速发展的交叉学科，其理论基础涉及数学、电磁场理论，电路基础、信号分析等学科与技术，其应用范围几乎涉及到所有用电领域。在当今信息社会中，随着电子技术、计算机技术的发展，一个系统中采用的电气及电子设备数量大幅度增加，而且电子设备的频带日益加宽，功率逐渐增大，信息传输速率提高，灵敏度提高，连接各种设备的网络也越来越复杂，因此，电磁兼容问题日渐重要。92电磁兼容技术的发展电磁兼容技术是由过去的电磁干扰研究(Electromagnetic Interference)发展起来的。电磁干扰的研究工作可追溯到19世纪。1881年，希维赛德就发表了著名的论文“论干扰”，标志着研究干扰问题的开始。到20世纪20年代后，各工业国家都日益重视电磁干扰的研究，成立了许多相关的国际组织。20世纪40年代后各国开始比较系统地进行电磁兼容技术的研究。比如美国自l945年开始，颁布了一系列电磁兼容方面的军用标准和设计规范，并不断加以充实和完善，使得电磁兼容技术进入了新的发展阶段。20世纪60年代之后，电子计算机、信息技术、测试设备、电信、半导体等电子和电气技术得到了迅速发展和广泛应用，已渗透到社会生活的各个领域。但是广泛应用微电子技术的设备，其安全性、可靠性和电磁兼容性却难以得到保证。20世纪80年代后，电磁兼容技术的发展进入了全新的阶段，开始实行强制认证制度了。国际上，欧盟89336EEc电磁兼容指令从1996年1月1日开始强制执行，大大推动了全球的电磁兼容标准的强制执行和电磁兼容认证工作，使其向更加规范化和法制化方法发展。需要注意的是2004年1 2月15日欧洲议会、欧共体理事会通过了一个新的电磁兼容指令：20041 08Ec，该指令自发布于欧盟官方公报之后第20天开始生效、并将于2007年7月20日起强制执行，并废89/336EEC指令。这必将进衣服促进我国电磁兼容认证制度的发展。5二、汽车电磁兼容技术1.电磁兼容性的概念汽车的电磁兼容性(EMC)定义为：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。汽车的电磁兼容性也可理解为：在汽车及其周围的空间中，在一定的时间内(运行时间)，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，不致引起性能(功能)降级或丧失。72.汽车电磁兼容技术的重要性当今，汽车电子技术的应用程度已成为衡量汽车技术水平的一个重要标志。汽车电子技术分为两大类：一是汽车电子控制系统，二是车载汽车电-子-装置，包括提供重要的驾驶员信息、控制发动机、避撞监测和避碰、执行线控制动和转向、GPS导航、DVD等高级信息娱乐系统、对车内环境实施智能控制等。从目前的情况看，汽车行业中70的创新来源于汽车电子，或者与汽车电子密切关联。统计数据表明，在国内生产的轿车中，电子部件的成本已占整车总成本的2030，国外高档轿车的这个比例已达到30一40。在这种情况下，保证多种电子设备在汽车中可靠地工作，又不对车外设备造成干扰，已成为汽车电气系统设计的一个重要课题。汽车电磁兼容技术是解决汽车整车及其电子、电气部件电磁兼容性问题的一门技术，它涉及汽车与环境、汽车与汽车、汽车内部的电磁兼容性问题。汽车电磁兼容技术是随着市场需求和技术进步形成的新技术门类。汽车电磁兼容对于现代汽车以及未来的汽车而言至关重要，它关系到汽车的安全性、汽车排放控制的有效性、汽车节能的有效性、汽车智能控制的可靠性等等。因此，汽车电磁兼容技术、汽车排放技术、汽车安全技术，这三项技术同属于汽车的共性技术。6三、汽车电磁兼容技术现状3.1国外汽车电磁兼容研究现状3.1.1概述汽车技术比较先进的国家都十分重视对汽车电磁兼容性的研究，纷纷制定了相应法规。各大汽车生产商则投入大量资金建立相应的汽车电磁兼容性研究中心，对其整车执行测试认可，对批量生产的汽车电子产品零部件进行检查，分析事故的赔偿责任，对整车电磁环境的测试进行分析和描述，从而提出整车电气系统和汽车电子产品的电磁兼容性设计的技术要求。国外任何电子产品在应用到汽车上之前，都必须经过性能试验和EMC试验；在商业化之前，必须经过各项严格的匹配试验和最为关键的技术要求EMC认证(国内无此过程。对未经过严格试验的电子产品，任何整车绝对不会采用，这也是国内企业的产品难以进入国外汽车零部件供应链的关键所在。由于EMC涉及到整车的安全性、可靠性，因此国外汽车整车企业不会轻易采用未经可靠性试验的零部件产品。目前，世界上汽车发达国家对汽车电磁兼容研究已经取得了一些成就，形成了一套汽车电磁兼容体系。这主要表现在：具有较为完善的汽车电磁兼容测试标准和规范；具有有效的对汽车整车和零部件进行电磁兼容检测、管理和认证的机构；具有高精度的汽车电磁兼容测试系统；研制出了大型的汽车电磁兼容预测、分析和设计软件。第三方测试认证机构、汽车研究机构等也都开展了汽车电磁兼容方面的研究，并相继建立了自己的电磁兼容实验室。83.1.2国外汽车EMC认证情况 颁布汽车EMC指令72245EEC，于1995年11月修订为9554EC(等效ECE RIO)，1996年1月1日开始实施，2002年10月1日全面强制实施。凡不符合该指令要求的新车拒绝登记、销售、进入市场。2004年11月该指令再次修订为2004104EC，增强了抗干扰性内容，于2006年1月1日开始执行，2009年1月1日全面执行。由此看到，自技术指令出台到全面执行，逐步实现强制执行、增加技术条款，充分表明了EMC的特殊性。日本2004年以前出口到欧洲的汽车执行ECE R10；2004年1月1日起，在本土全面执行ECE R10。143.1.3电磁兼容标准化组织电磁兼容标准化组织分为基础类标准化组织和汽车类标准化组织两大类，如下表组织类别国际组织国内组织基础类标准化组织IEC/TC77IEC/CISPRSAC/TC246（全国电磁兼容标委）SAC/TC79(全国无干委)汽车类标准化组织ISO/TC223/SC3IEC/TC69IECCISPR/SCDECE/WP29/GRESACTCll4sc(汽车电子和电磁兼容) SAC/TC114/27SACTC79SC4(机动车和内国家发改委3.1.4汽车电磁兼容标准国际标准主要有CISPR12Ed51：2005；CISPR 25Ed2：2002(用于保护用在车辆、机动船和设备上的车载接收机的无线电骚扰特性的限值和测量方法；ISO1 145I：2003；ISO 11452：2003：ISO 7637：1990道路车辆一由传导和耦合产生的电气干扰窄带辐射电磁能量产生的电气干扰等。地区标准有欧洲的ECE法规和EEC指令，女口：72245EEC、9554EC、20041等。13美国的国家标准有美国汽车-I-业协会的SAEJ551：1990、SAE J1113：1987等。我国的国家标准主要有GBl4023-2000 (等效CISPR12)、GBl86652002(用于保护车载接收机的无线电骚扰特性的限值和测量方法(等效CISPR 25)、GBfr 17619-1998等。153.1.5电磁兼容性试验汽车EMC实验分为：整车骚扰，即整车对外的骚扰；车内骚扰，即车内电气部件间的相互干扰；整车的抗扰，包括抗外界电磁骚扰、抗车内电磁骚扰；电气部件的骚扰；电子部件或电子控制系统的电磁抗扰。汽车EMC问题排查应遵循以下技术步骤：安装于整车上的零部件应全部符合EMC技术规范要求；任何电气零部件应在整车上进行EMC匹配试验。目前，国内已经具备了完善的测试设备，可以完成汽车电磁兼容方面的中国国家标准、CISPR出版物、ISO标准、ECE法规、SAE标准以及国外的一些企业标准的测试。3.2国内汽车电磁兼容技术3.2.1我国汽车电磁兼窖标准化技术工作我国于1986年成立了全国无线电干扰标准化技术委员会(CTCSRI)，以对口CTCSRI工作，以后陆续成立了分技术委员会(A，BD，F，I，H)以对口CISPR各分技术委员会的工作。1CTCSRID(全国无干委D分会)于1988年12月在河北省正定成立全称为“全国无线电干扰标准化技术委员会机动车辆和内燃机无线电干扰标准化分技术委员会”，简称“D分会”。这是个跨行业的标准化组织，委员来自机械、电子、广播、邮电、船舶、交通、军工、高校等部门。D分会的主要职责是研究并制定有关机动车辆和内燃机电磁兼容标准化工作的具体方针、政策和技术措施；在本专业领域，负责国家标准制定、修订和复审工作，标准宣传贯彻和解释工作；承担国际组织cIsPRD的对口技术工作及其他标准化工作。2D分会自成立以来至今，历经三届委员会。1995年8月10日在天津召开了第三届委员会换届成立大会。第三届委员会委员30名，主任委员、副主任委员、秘书长各一人。秘书处挂靠在中国汽车技术研究中心。D分会先后制定、修订了六项国家标准：1)GBl40232000车辆、机动船和由火花点火发动机驱动的装置的无线电骚扰特性的限值和测量方法，频率30MHz1000MHz；2)GB186552002用于保护车载接收机的无线电骚扰特性的限值和测量方法，频率150kHz一1000MHz；3)GBT17619一1998机动车电子电器组件的电磁辐射术一汽车电磁兼容技术。抗扰性限值和测量方法，频率20MHz1000MHz；4)GBT18387200l电动车辆的电磁场辐射强度的限值和测量方法，频率9kHz30MHz；5)GBT1402492内燃机电站无线电干扰特性的测量方法及允许值；6)GBT515294脉冲噪声干扰引起移动通信性能降级的评定方法；上述标准中，除cBl4023外，其余标准均为第一版。GBl4023历次版本分别为：1982年颁布都级标准JB309382汽车无线电干扰允许值和测试方法，频率范围40MHz250MHz；1986年该标准升级为国家标准GB627986车辆、机动船和火花点火发动机驱动装置的无线电干扰特性的测量方法及允许值频率范围40MHz一250MHz：1992年该标准经修汀后颁布为国家强制性标准GBl402392车辆、机动船和火花点火发动机驱动装置的无线电干扰特性的测量方法及允许值；频率范围扩展到30MHz1000MHZ；2000年再次修订为GB40232000车辆、机动船和由火花点火发动机驱动的装置的无线电骚扰特性的限值和测量方法，频率30 MHz1000MHz。此外，还翻译出版了GBl402392的英文版。目前正在制定的国家标准有：GB道路车辆一由传导和耦合引起的电骚扰限值和测量方法；正在修订的标准有：GBl5152脉冲噪声干扰引起移动通信性能降级的评定方法。3.2.2 汽车电磁兼窖技术研究与试验检测工作我国汽车电磁兼容技术研究工作起始于汽车电磁干扰特性测量的研究。20世纪80年代初，开始对汽车电磁干扰特性进行摸底测量试验。1994年，中国汽车技术研究中心在国内率先开展了对汽车无线电干扰特性测量，并对全国各型汽车(新车)进行了摸底普查，普查结果统计，合格率仅为24，相当部分不合格的车辆属严重超标，统计见表l(执行GB402392)分析结果，具有以下特点：80年代后期引进技术生产的汽车其干扰特性基本合格；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。自1997年以来，国家汽车管理部门加大了管理力度，对新上目录的汽车要求对汽车无线电干扰特性进行测量，规定汽车无线电干扰特性指标为否决项。1999年至2000年，天津汽车检测中心对新上目录汽午的无线电十扰特性测量结果统汁，台格率接近90，不合格的车辆也属轻微超标。分析格率提高的原因有以下几点：国家汽年管理部门加大了对汽车无线电干扰特性的管理力度；各汽车企业重视汽车无线电干扰问题，尤其是发动机生产企业；新车型全部采取干扰抑制措施如：阻尼点火线，阻尼火花塞、取消分电器等；汽车电子化程度大幅度提高。1998年执行GBTl 7619一1998；先后对燃油喷射控制器、安全气囊引爆控制器、ECL等电子模块进行了实验检测。2000年执行GB14023-2000；2003年3月1日开始实施GBl86552002目前，对摸底车型的测试结果统汁，完全符合该标准的第二分要求的车型很少。103.2.3我国汽车行业电磁兼容试验设施状况20世纪90年代，我国开展了汽车无线电于扰特性的普查工作，开始控制汽车无线电下扰，国内各汽车检测机构、生产企业纷纷购置了电磁干扰接收机系统，用于研究测试汽车无线电干扰水平，井加以控制。包括天津汽车检测中心在内的国家级汽车检测机构均具备电磁干扰检测能力。此后，国内开展了汽车硬其部什的电磁兼容技术研究，开始研究并建设大型电磁兼容实验设施。2001年3月中国汽车技术研究中心电磁兼容检测实验室通过丁国家质量技术监督局实验室认可委员会和同家商检局实验室认可委员会的双重认可，标志着我国汽车电磁兼容试验技术工作有了新的发展。中国汽车技术研究中心电磁兼容实验设施包括野外开阔场、电磁波暗室、传导屏蔽窀、放大器室和测量控制系统，电波暗室作为电磁兼容实验室的主体，可以实现室内的电磁场具有均匀性和衰减性可以模拟室外开阔场地的电磁分布，完成与电磁场相关的各种试验。该交验窒通过了美国SIS检测机构的测试，性能指标达到国际相关标准的技术要求。2003年，在汽车行业，新的电磁兼容实验室(包括电磁波暗室)正在陆续建成。4四、汽车兼容技术的未来发展趋势随着汽车电子化程度的提高，汽车电磁兼容技术作为汽车技术的一个重要分支正在确立。人们关心和重视汽车电磁兼容性的程度正在提高。目前的EMC研究还不能完全提供有效的解决汽车EMC问题的方法，还有待于进一步发展。在整车系统分析上，逼近现实的建模和巨大的计算量之间的矛盾是要解决的关键问题，需要模型精确性和算法效率：专家系统有待于在实际应用中不断完善；伴随着汽车技术发展出现的新问题也需要不断地发现和解决。实践表明，解决整车EMC问题应在产品开发设计阶段进行，应从汽车的电子部件开始考虑，这是节省费用、降低成本的关键，如果在产品定型后再解决EMC问题，难度相当大，费用也会百倍甚至更高地增加。13随着我国民族汽车工业的发展，具有自主知识产权的先进电子设备将越来越多地应用于汽车上。为了提高国产汽车的水平，以便打入国际市场并站稳脚跟，尽快加强对汽车电磁兼容性的设计和检测能力是十分必要和迫切的。我国汽车电磁兼容技术标准化进程将会加快，新的国家标准会不断地制定，旧标准也会不断地被修订。未来2年内将要制定的国家标准有：GB道路车辆一由传导和耦合引起的电骚扰限值和测量方法；GB道路车辆一南静电放电引起的电磁骚扰限值和测量方法；今后一段时期，将重点开展汽车零部件的电磁兼容性研究与测试，以推动国内汽车电子电器部件技术的加速发展，提高国内企业汽车电子电器部件的生产水平，加快我国汽车生产的国产化进程在汽车电子电器都件的电磁兼容技术取得阶段性成果的基础上，我们将加强汽车整车的电磁抗扰性研究与测试，赶上国际汽车技术发展水平，提高国产汽车的整体水平。5参考文献：1筱刚主编第17届全国电磁兼容学术会议论文集M电子工业出版社20072褓罗著，文印红译电磁兼容导论M人民邮电出版社19903徐立.我国汽车无线电干扰特性的现状和对策M 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