國內外汽車(chē)電磁兼容現狀與發(fā)展趨勢
電磁兼容技術(shù)(EMC)是由電磁干擾引出的一項新技術(shù)。它是指電氣裝置或電氣系統不產(chǎn)生干擾或不受環(huán)境干擾,工作在指定環(huán)境中的能力。要想解決電磁兼容問(wèn)題,首先就要找到汽車(chē)電磁環(huán)境中的干擾源。干擾源可以分為車(chē)內干擾源和車(chē)外干擾源。
電磁干擾源
車(chē)內干擾源
是指車(chē)上各種電子電氣系統產(chǎn)生的電磁干擾。電子電器設備產(chǎn)生的電磁干擾是由于汽車(chē)上使用的電子產(chǎn)品中有許多導線(xiàn)、線(xiàn)圈和帶有觸點(diǎn)的電器,都具有不同的電容和電感,而任何一個(gè)具有電感和電容的閉合回路都會(huì )形成振蕩回路。當電器設備工作產(chǎn)生火花時(shí),就會(huì )產(chǎn)生高頻振蕩并以電磁波形式發(fā)射到空中,對汽車(chē)上及周?chē)鷶蛋倜追秶鷥鹊氖找魴C、電視機和其它無(wú)線(xiàn)電裝置的正常工作,產(chǎn)生不同程度的干擾。汽車(chē)產(chǎn)生的干擾不但會(huì )影響外界的電子電器設備的正常工作,而且會(huì )影響自身電子電器設備的正常工作,因此,電子環(huán)境干擾會(huì )對電子產(chǎn)品的性能產(chǎn)生不利的影響,甚至會(huì )導致其功能喪失。
汽車(chē)的無(wú)線(xiàn)電干擾源主要是發(fā)動(dòng)機的點(diǎn)火系統,其干擾波來(lái)自點(diǎn)火系統次級電壓的高頻振蕩。其次,在發(fā)電機負載電流突變和整流時(shí)也會(huì )產(chǎn)生電磁波。起動(dòng)機、發(fā)電機、閃光器、觸點(diǎn)式電磁振動(dòng)電喇叭、雨刮器、儀表系統等也都會(huì )產(chǎn)生較小的傳導干擾和輻射干擾的電磁波。
汽車(chē)電器產(chǎn)生的干擾電磁波具有脈沖特性且頻帶較寬,其頻率一般在0.15~1 000 MHz之間。汽車(chē)電器產(chǎn)生的干擾電磁波,分傳導干擾和輻射干擾兩種。傳導干擾電磁波,是通過(guò)汽車(chē)導線(xiàn)直接輸入無(wú)線(xiàn)電設備和電子設備內部的,而輻射干擾電磁波則是在空間傳播,通過(guò)天線(xiàn)(如點(diǎn)火系高壓線(xiàn)就相當于天線(xiàn))輸入無(wú)線(xiàn)電設備內部。
車(chē)外干擾源
由自然現象、社會(huì )環(huán)境等引起的外部電磁干擾對汽車(chē)電子系統的影響也較為嚴重,外部電磁干擾是指人為的各種電器設備,如:高壓輸電線(xiàn)、電車(chē)軌道附近、廣播電視設備及無(wú)線(xiàn)電通訊設備等所輻射出來(lái)的對汽車(chē)起干擾的電磁輻射及由雷電等自然現象引起的電磁干擾。
國外汽車(chē)電磁兼容研究現狀
目前,世界上汽車(chē)發(fā)達國家對汽車(chē)電磁兼容研究已經(jīng)取得了一些成就,形成了一套汽車(chē)電磁兼容體系。這主要表現在:具有較為完善的汽車(chē)電磁兼容測試標準和規范;具有有效的對汽車(chē)整車(chē)和零部件進(jìn)行電磁兼容檢測、管理和認證的機構;具有高精度的汽車(chē)電磁兼容測試系統;研制出了大型的汽車(chē)電磁兼容預測、分析和設計軟件。第三方測試認證機構、汽車(chē)研究機構等也都開(kāi)展了汽車(chē)電磁兼容方面的研究,并相繼建立了自己的電磁兼容實(shí)驗室。
1. 較完善的汽車(chē)EMC標準規范。國際標準化組織(ISO)、國際電工委員(IEC)、國際無(wú)線(xiàn)電干擾特別委員會(huì )(CISPR)、美國汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì ) (SAE)、德國標準(DIN)、德國電氣工程師協(xié)會(huì )(VDE)等組織均在其文件中規定了抗干擾檢測的干擾類(lèi)型及嚴格等級,幾乎所有的汽車(chē)制造商和汽車(chē)電子產(chǎn)品的生產(chǎn)廠(chǎng)家均接受這些標準或把這些標準增補為自己的企業(yè)標準。
2. 眾多大型的EMC實(shí)驗室。德國大眾從1965年起,開(kāi)始建立了露天的汽車(chē)防無(wú)線(xiàn)電干擾試驗臺,到7O年代不斷改進(jìn)和完善,1978年引進(jìn)了較先進(jìn)的測試設備,1985年大力推進(jìn)汽車(chē)電磁兼容中心體系的籌建工作,1987年全新的汽車(chē)電磁兼容中心竣工。法國PSA公司電磁兼容實(shí)驗室共有三個(gè)暗室:一個(gè)用于整車(chē),一個(gè)用于零部件和車(chē)用接收機調整,另外一個(gè)專(zhuān)門(mén)用于零部件測試。測試整車(chē)的暗室尺寸為15.5 mX 10 mX 6 113,轉臺直徑8.4113,軸距調整范圍為2 000~3 700 mm。歐洲各國EMC實(shí)驗室總計上百個(gè),其它擁有大型汽車(chē)EMC實(shí)驗室的機構有德國寶馬汽車(chē)公司、奧迪汽車(chē)公司、法國u—TAC、英國汽車(chē)工業(yè)研究會(huì )(MIRA)、意大利菲亞特等。
3. 開(kāi)展汽車(chē)EMC預測研究。汽車(chē)電磁兼容研究以前基本局限在試驗上,但是隨著(zhù)電動(dòng)汽車(chē)和混合驅動(dòng)汽車(chē)的出現,以及汽車(chē)電氣系統的迅速增加,信號頻率的不斷提高,汽車(chē)電磁兼容問(wèn)題越來(lái)越成為汽車(chē)制造商很重的一個(gè)負擔。為提高解決問(wèn)題的效率,降低成本,把數字建模和數字仿真技術(shù)應用到汽車(chē)電磁兼容研究上,正成為汽車(chē)電磁兼容研究的一個(gè)熱點(diǎn)。
國內汽車(chē)電磁兼容研究概況
我國汽車(chē)電磁兼容技術(shù)研究工作起始于汽車(chē)電磁干擾特性測量的研究。2O世紀8O年代初,開(kāi)始對汽車(chē)電磁干擾特性進(jìn)行摸底測量試驗。1994年,中國汽車(chē)技術(shù)研究中心在國內率先開(kāi)展了對汽車(chē)無(wú)線(xiàn)電干擾特性測量,并對國內各型汽車(chē)(新車(chē))進(jìn)行了摸底普查。普查結果統計,合格率僅為24%,相當部分不合格的車(chē)輛屬于嚴重超標。從2O世紀9O年代,我國開(kāi)始控制汽車(chē)無(wú)線(xiàn)電干擾,國內各汽車(chē)檢測機構、生產(chǎn)企業(yè)紛紛購置了電磁干擾接收機系統,用于研究測試汽車(chē)無(wú)線(xiàn)電干擾水平,并加以控制。包括天津汽車(chē)檢測中心、重慶國家客車(chē)質(zhì)量監督檢驗中心在內的汽車(chē)檢測機構均具備電磁干擾檢測能力。此后,國內開(kāi)展了汽車(chē)及其部件的電磁兼容技術(shù)研究,開(kāi)始研究并建設大型電磁兼容實(shí)驗設施。2001年3月中國汽車(chē)技術(shù)研究中心電磁兼容檢驗實(shí)驗室通過(guò)了中國實(shí)驗室認可委員會(huì )認可,標志著(zhù)我國汽車(chē)電磁兼容試驗技術(shù)工作有了新的發(fā)展。中國汽車(chē)技術(shù)研究中心電磁兼容實(shí)驗設施包括野外開(kāi)闊場(chǎng)、電磁波暗室、傳導屏蔽室、放大器室和測量控制系統。電波暗室作為電磁兼容實(shí)驗室的主體,可以實(shí)現室內的電磁場(chǎng)具有均勻性和衰減性,可以模擬室外開(kāi)闊場(chǎng)地的電磁分布,完成與電磁場(chǎng)相關(guān)的各種試驗。該實(shí)驗室通過(guò)了美國SIS檢測機構的測試,性能指標達到國際相關(guān)標準的技術(shù)要求。
從國內情況來(lái)看,由于我國汽車(chē)工業(yè)整體水平落后,對汽車(chē)電磁兼容性的重要性認識不足,因此,對電磁兼容的研究還很少。汽車(chē)電磁兼容法規不健全,而且執行也不夠嚴格。1992年我國頒布了GB14O23—92《車(chē)輛、機動(dòng)船和火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機驅動(dòng)裝置無(wú)線(xiàn)電干擾特性的測試方法及允許值》強制性國家標準,對汽車(chē)向環(huán)境輻射的電磁波干擾作了限制。1998年頒布了GB 17619—98《機動(dòng)車(chē)電子電器組件的電磁輻射特性限值和測量方法》。2001年發(fā)布了GB/T 18387-2001《電動(dòng)車(chē)輛的電磁場(chǎng)輻射強度的限值和測量方法寬帶9 kHz~30 MHz》。
未來(lái)發(fā)展趨勢
隨著(zhù)汽車(chē)電子化程度的提高,汽車(chē)電磁兼容技術(shù)作為汽車(chē)技術(shù)的一個(gè)重要分支正在確立。人們關(guān)心和重視汽車(chē)電磁兼容性的程度正在提高。我國汽車(chē)電磁兼容技術(shù)標準化進(jìn)程將會(huì )加快,新的國家標準會(huì )不斷地制定,舊標準也會(huì )不斷地被修訂。未來(lái)2年內將要制定的國家標準有:《道路車(chē)輛一由傳導和耦合引起的電騷擾限值和測量方法》;《道路車(chē)輛一由靜電放電引起的電磁騷擾限值和測量方法》;今后一段時(shí)期,將重點(diǎn)開(kāi)展汽車(chē)零部件的電磁兼容性研究與測試,以推動(dòng)國內汽車(chē)電子電器部件技術(shù)的加速發(fā)展,提高國內企業(yè)汽車(chē)電子電器部件的生產(chǎn)水平,加快我國汽車(chē)生產(chǎn)的國產(chǎn)化進(jìn)程在汽車(chē)電子電器部件的電磁兼容技術(shù)取得階段性成果的基礎上,我們將加強汽車(chē)整車(chē)的電磁抗擾性研究與測試,趕上國際汽車(chē)技術(shù)發(fā)展水平,提高國產(chǎn)汽車(chē)的整體水平。