汽车EMC标准;汽车电磁兼容标准与试验

汽车电磁兼容技术汽车电磁兼容技术 1 汽车电磁兼容标准与试验 The standard and test of Automotive Electromagnetic Compatibility Technology 全国无线电干扰标准化技术委员会全国无线电干扰标准化技术委员会 D分会主任委员分会主任委员 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 汽车电磁兼容技术汽车电磁兼容技术 5 1.1 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、一、汽车电磁兼容技术的研究范畴 汽车电磁兼容技术汽车电磁兼容技术 6 1.1 电磁兼容性概念 电磁兼容性（电磁兼容性（EMC） 英语：Electro- Magnetic Compatibility 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。 汽车电磁兼容技术汽车电磁兼容技术 10 1.2 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。 汽车电磁兼容技术汽车电磁兼容技术 11 1.3 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 汽车电磁兼容技术汽车电磁兼容技术 13 1.4 1.4 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 汽车电磁兼容技术汽车电磁兼容技术 14 1.5 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。 汽车电磁兼容技术汽车电磁兼容技术 15 1.5 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。 汽车电磁兼容技术汽车电磁兼容技术 16 1.5 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 2.3 EMC特性影响汽车电子化程度的提高 汽车电磁兼容技术汽车电磁兼容技术 18 2.1 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 汽车电磁兼容技术汽车电磁兼容技术 20 2.2 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。 汽车电磁兼容技术汽车电磁兼容技术 21 2.3 EMC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 3.3 EMC标准体系 汽车电磁兼容技术汽车电磁兼容技术 24 全国电磁兼容标准化 技术委员会 CSBTS/TC246 1998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/TC79 1986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 3.1 EMC标准化组织关系 汽车电磁兼容技术汽车电磁兼容技术 25 IEC 国际电工委员会 ISO 国际标准化组织 TC77 EMC CISPR TC22 SC3 WG3 SCD 道路车辆道路车辆 电气电气/电子设备电子设备 电磁兼容性电磁兼容性 CISPR: 国际无线电干扰特别委员会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关于车辆和内燃机驱动装置的 无线电骚扰分委员会无线电骚扰分委员会 汽车相关的国际汽车相关的国际EMC标准化组织标准化组织 汽车电磁兼容技术汽车电磁兼容技术 26 国内外组织机构 IEC/CISPR ISO/TC22 干扰抗扰 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - | SAE ECE/WP29 组织SAC US EU 国家CHINA ANSI EC 标准/法规GB 汽车电磁兼容技术汽车电磁兼容技术 27 3.2 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 汽车电磁兼容技术汽车电磁兼容技术 28 3.3 EMC标准体系 18655- 2002 18387- 2001 17619- 199814023- 2000 GB J1113 J551 SAE 2004/104/EC（取代95/54/EC）, 89/336/EECEEC R10ECE CISPR25 CISPR21 CISPR12 IEC/CISPR 10605,TR10305 11452 11451 7637 ISO 抗扰抗扰干扰干扰 汽车电磁兼容技术汽车电磁兼容技术 29 四、实验测试技术 4.1 EMC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 汽车电磁兼容技术汽车电磁兼容技术 30 4.1 EMC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 汽车电磁兼容技术汽车电磁兼容技术 31 4.2 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、 汽车电磁兼容技术汽车电磁兼容技术 32 4.3 测试方法举例 EMI测试图 汽车电磁兼容技术汽车电磁兼容技术 33 4.3 测试方法举例（续） EMS测试图 汽车电磁兼容技术汽车电磁兼容技术 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 汽车电磁兼容技术汽车电磁兼容技术 35 5.1 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 。 汽车电磁兼容技术汽车电磁兼容技术 36 1994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 汽车电磁兼容技术汽车电磁兼容技术 37 1994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% 汽车电磁兼容技术汽车电磁兼容技术 38 2000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 电子控制燃油喷射 各汽车企业重视汽车EMI问题 尤其发动机生产企业 汽车电磁兼容技术汽车电磁兼容技术 39 车内骚扰测量结果（2003年） 其他 5.88805 部件传导/辐 射1级 85雨刮器电机 28.246124 部件传导/辐 射1级 85闪光继电器 20.837620 部件传导/辐 射1级 96暖风电机 2.82692整车限值71整车发动机 合格率（%）不合格合格 测量结果 评定原则数量产品名称 汽车电磁兼容技术汽车电磁兼容技术 40 对测量结果的统计分析得出结论： a.发动机在整个频段的表现都不理想； b. 闪光继电器、雨刮电机、暖风电机的不合格频段主要 集中在VHF30MHz172 MHz和LW频段； c. 在0.1530 MHz频段，闪光继电器、雨刮电机、暖风 电机均符合部件传导/辐射1级要求； d. 传导骚扰特性符合部件传导1级限值要求，其辐射骚扰 特性基本能够达到标准要求； e. 闪光继电器、雨刮电机、暖风电机在30172 MHz频 段存在明显的传导和辐射骚扰，现阶段此类产品多数 未考虑电磁骚扰抑制； f.不同的检测机构测量结果存在差异，有待实验室比对。 汽车电磁兼容技术汽车电磁兼容技术 41 5.2 现有国家汽车EMC标准 GB14023- 2000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 GB/T 176191998机动车电子电器组件的电 磁辐射抗扰性限值和测量方法 GB18655- 2002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 GB/T18387- 2001电动车辆的磁场和电场强度 的限值和测量方法 汽车电磁兼容技术汽车电磁兼容技术 42 5.2 正在制定/修订国家标准 制定GB/T道路车辆- 静电放电的 电骚扰试验方法，已报批； 修订GB/T15152脉冲噪声干扰引起移动通信 性能降级的评定方法，已报批； 制定GB/T道路车辆- - 由传导和耦 合引起的电骚扰的限值和测量方法，制定中； 再次修订GB14023- 2000，已完稿； 制定GB/T车载音频、视频、音视频设备电磁 兼容性限值和测量方法，制定中。 汽车电磁兼容技术汽车电磁兼容技术 43 5.3 国内EMC实验设施状况 开阔试验场OATS- - - - 用于汽车EMI测试 电波暗室ALSE- - - - 用于汽车、部