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技術(shù)

車載零部件與整車輻射發(fā)射的電磁兼容性分析

2025China.cn   2009年02月12日

國內(nèi)廠商往往不重視電磁兼容問題,隨便拿一輛整車就來測試,結(jié)果整車測試不滿足要求。隨著我國汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大,國內(nèi)許多汽車廠商開拓國外市場。伴隨著大量整車的出口,同時面臨通過電磁兼容性產(chǎn)品強制認證的問題。導致回去整改的結(jié)果,即花費了資金又耽誤了寶貴的時間。汽車零部件測試與整車測試有著緊密的關系,如果能正確認識它們之間的關系并采取一定的技巧及措施,順利通過認證并非難事。

 

1 零部件輻射發(fā)射測試對整車輻射發(fā)射測試產(chǎn)生的影響

 

1.1 汽車的零部件測試與整車測試的關系

 

大部分車輛出口都是以整車出口的行形式,電磁兼容性目擊認證主要是考察整車電磁兼容測試結(jié)果。整車測試主要包括兩方面內(nèi)容,即輻射發(fā)射和輻射抗擾度。零部件測試位置及狀態(tài)的要求在這兩方面上與整車測試的要求略有不同??紤]到整車測試時,車體表面距離天線10米距離,安裝在車中的零部件距離天線超過10米,并且還有車體屏蔽的影響??梢哉f整車要求較零部件輻射發(fā)射限值要求略松;輻射抗擾度方面零部件要求嚴格于整車要求,同樣為30伏米場強,但整車測試距離更遠。零部件測試內(nèi)容往往比整車測試項目豐富的多,包括瞬態(tài)傳導抗擾度、靜電放電、輻射抗擾度、傳導抗擾度、輻射發(fā)射、傳導發(fā)射以及特殊波形的干擾等。一些項目試驗多是模擬車上在特定狀態(tài)下容易出現(xiàn)的干擾現(xiàn)象。例如:電源與感性負載斷開連接時所產(chǎn)生的瞬態(tài)現(xiàn)象、電流突然中斷引起的瞬態(tài)現(xiàn)象、直流電機充當發(fā)電機,點火開關斷開時的瞬態(tài)現(xiàn)象等。而整車測試只重點考察輻射發(fā)射和輻射抗擾度,并且整車測試時的車輛狀態(tài)較穩(wěn)定,一般不會出現(xiàn)上述特定的情況。所以從測試角度來說,零部件只要控制好輻射發(fā)射、做好輻射抗繞度的抑制就可以通過整車測試。

 

1.2 零部件測試狀態(tài)的選擇對整車測試產(chǎn)生的影響

 

在零部件電磁兼容性測試時,特別要注意要盡量模擬實車使用的測試狀態(tài)。如果測試時的狀態(tài)完全不同于實車測試狀態(tài),那么測得的數(shù)據(jù)是沒有說服力的。例如:在一次整車測試中出現(xiàn)窄帶測試結(jié)果超標現(xiàn)象,經(jīng)查證發(fā)現(xiàn)是車載收放機超標。由于收放機FM調(diào)頻振蕩器能量較大,混頻后形成干擾通過空間、線纜耦合的方式進入車載天線饋線,從天線端口輻射發(fā)射出來。解決辦法非常簡單,只需將振蕩器的輸出信號線屏蔽并接地就可以濾除干擾。在進行收放機零部件試驗時,通常通過同軸電纜連接至天線端口輸入音頻信號。同軸電纜屏蔽效果遠好于普通車載天線。所以振蕩器輻射的能量被屏蔽未被測到。試想如果在零部件試驗時,加做一個連接實車天線的測試狀態(tài)就會發(fā)現(xiàn)了這個問題。經(jīng)過整改后,整車試驗就可以順利通過。

 

1.3 零部件測試的模擬負載對整車測試的影響

 

車上所有零部件電磁兼容測試都通過,進行整車試驗仍出現(xiàn)輻射超標現(xiàn)象。經(jīng)查證發(fā)現(xiàn)是一些負載造成的,負載工作時會產(chǎn)生一定波形的信號,在傳輸線纜較長的情況下,就會造成輻射發(fā)射。在進行零部件電磁兼容測試時,需要使用實車線纜和傳感器,保證產(chǎn)生的信號與車上實際的狀態(tài)一致,否則不能真正反映出問題。例如:組合儀表測試中需要傳感器提供方波信號驅(qū)動儀表工作。如果通過信號源提供的方波信號上升沿太陡就會產(chǎn)生嚴重的輻射干擾。在進行組合儀表的測試中,往往通過連接阻性負載來模擬信號,測試結(jié)果滿足要求。顯然試驗中負載模擬的信號與實車信號不符。在實車狀態(tài)下,傳感器提供的方波信號有可能導致整車輻射發(fā)射測試超標。如果在部件試驗中發(fā)現(xiàn)此類問題,對信號波形進行處理,就會避免整車超標的發(fā)生。

 

2 影響整車測試結(jié)果的干擾源

 

汽車中的電器設備產(chǎn)生的電磁干擾是由于,汽車上使用的電子產(chǎn)品中有許多導線、線圈和帶有觸點的電器。它們都具有不同的電容和電感,而任何一個具有電感和電容的閉合回路都會形成振蕩回路。當電器設備工作產(chǎn)生火花時,就會產(chǎn)生高頻振蕩并以電磁波形式發(fā)射到空中,對輻射發(fā)射測試結(jié)果產(chǎn)生影響。

 

測試分為寬、窄帶測試狀態(tài)。在窄帶測試中的干擾源主要是車載ECU、總線控制器、排放控制器等電控系統(tǒng)中微處理器的主頻及其高次諧波帶來的窄帶輻射干擾(圖1)。在寬帶測試中干擾源主要是發(fā)動機的點火系統(tǒng),其干擾來自點火系統(tǒng)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也會產(chǎn)生電磁波。傳統(tǒng)電器起動機、發(fā)電機、轉(zhuǎn)向閃光器、雨刮器電機、儀表系統(tǒng)、風扇中的直流有刷電機、繼電器也都會產(chǎn)生寬帶輻射干擾

 

這些干擾電磁波具有脈沖特性且頻帶較寬,其頻率一般在0.151000MHz之間。汽車電器產(chǎn)生的干擾電磁波會通過汽車導線直接輸入無線電設備和電子設備內(nèi)部的,或者通過天線(如點火系高壓線、設備中較長的線纜、芯片管腳)輸入無線電設備內(nèi)部。同時,這些干擾會耦合在天線芯線上,從天線(如接收廣播的天線)輻射出去,造成輻射干擾。

 

3、控制整車輻射發(fā)射的基本措施

 

減小整車輻射發(fā)射最好的方法是消除干擾源,還可以采取措施將干擾信號屏蔽、濾波,堵住干擾傳播途徑。下面介紹幾種抑制電磁干擾的基本技術(shù)。

 

3.1、并聯(lián)電容

 

在可能產(chǎn)生火花的開關或觸點處并聯(lián)電容,如在水溫表和機油壓力表的傳感器觸點間并聯(lián)0.2μF的電容;在閃光繼電器的觸點處并聯(lián)0.5μF電容等。

 

3.2 金屬屏蔽

 

發(fā)電機、起動機、火花塞等電器設備產(chǎn)生的火花,都能產(chǎn)生電磁波。屏蔽是抑制電磁波干擾的有效方法。為了有效發(fā)揮屏蔽體的屏蔽作用,還應注意屏蔽體的有效搭鐵。汽車電器中的有較大輻射的導線可以用密織的金屬網(wǎng)或金屬導管套起來,并將其搭鐵。

 

3.3、 濾波器

 

濾波器主要抑制通過電路通路直接進出的干擾,提高信噪比。它是應用最普遍的抑制輻射發(fā)射方法。

 

3.4、 在不影響數(shù)據(jù)正確性的基礎上減小信號幅值

 

即降低信噪比,對于過強的傳感器信號(如溫度信號、通訊信號等),采用調(diào)節(jié)衰減,減小信號幅度的方式減小輻射的干擾。

 

3.5、 盡量采用雙絞線

 

信號的往復兩條線的電性能(包括阻抗,分布電容等)相等時建議將兩條線雙絞。在汽車電路中,檢測信號的輸入、控制信號的輸出,特別是在時序信號傳輸中,采用雙絞線有利于減小輻射發(fā)射。

 

4、結(jié)束語

 

本文圍繞著汽車電子設備輻射發(fā)射的電磁兼容性問題,從零部件和整車測試兩個方面,分析了零部件與整車之間的關系以及零部件測試中影響整車測試結(jié)果的因素。闡述了整車中主要影響輻射發(fā)射測試結(jié)果的干擾源,并提出了一些控制輻射發(fā)射的措施。本文的分析,對試驗委托方正確認識整車試驗有一定的參考價值。能幫助測試人員提高對輻射發(fā)射試驗的理解。

 

 

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