國內外汽車電磁技術應用與未來前景

內容提示：從國內情況來看，由于我國汽車工業整體水平落后，對汽車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。汽車電磁兼容法規不健全，而且執行也不夠嚴格。

        隨著現代電子技術在汽車上的大量應用，傳統意義上的機械式汽車被現代電子化汽車所取代，各種電子電器產品已占汽車總成本的30％，甚至更多，而且這種趨勢還在不斷發展。

        電子技術的應用，在解決汽車的經濟性、安全性、舒適性等方面起著非常重要的作用，然而，眾多電子產品的開發與應用，也給汽車行業帶來了一個不容忽視的重要課題----汽車電磁兼容的研究。

        電磁兼容技術（EMC）是由電磁干擾引出的一項新技術。它是指電氣裝置或電氣系統不產生干擾或不受環境干擾，工作在指定環境中的能力。要想解決電磁兼容問題，首先就要找到汽車電磁環境中的干擾源。干擾源可以分為車內干擾源和車外干擾源。

        電磁干擾源

        車內干擾源

        是指車上各種電子電氣系統產生的電磁干擾。電子電器設備產生的電磁干擾是由于汽車上使用的電子產品中有許多導線、線圈和帶有觸點的電器，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。當電器設備工作產生火花時，就會產生高頻振蕩并以電磁波形式發射到空中，對汽車上及周圍數百米范圍內的收音機、電視機和其它無線電裝置的正常工作，產生不同程度的干擾。汽車產生的干擾不但會影響外界的電子電器設備的正常工作，而且會影響自身電子電器設備的正常工作，因此，電子環境干擾會對電子產品的性能產生不利的影響，甚至會導致其功能喪失。

        汽車的無線電干擾源主要是發動機的點火系統，其干擾波來自點火系統次級電壓的高頻振蕩。其次，在發電機負載電流突變和整流時也會產生電磁波。起動機、發電機、閃光器、觸點式電磁振動電喇叭、雨刮器、儀表系統等也都會產生較小的傳導干擾和輻射干擾的電磁波。

        汽車電器產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。汽車電器產生的干擾電磁波，分傳導干擾和輻射干擾兩種。傳導干擾電磁波，是通過汽車導線直接輸入無線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，通過天線(如點火系高壓線就相當于天線)輸入無線電設備內部。

        車外干擾源

        由自然現象、社會環境等引起的外部電磁干擾對汽車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、電車軌道附近、廣播電視設備及無線電通訊設備等所輻射出來的對汽車起干擾的電磁輻射及由雷電等自然現象引起的電磁干擾。

        國外汽車電磁兼容研究現狀

        目前，世界上汽車發達國家對汽車電磁兼容研究已經取得了一些成就，形成了一套汽車電磁兼容體系。這主要表現在：具有較為完善的汽車電磁兼容測試標準和規范；具有有效的對汽車整車和零部件進行電磁兼容檢測、管理和認證的機構；具有高精度的汽車電磁兼容測試系統；研制出了大型的汽車電磁兼容預測、分析和設計軟件。第三方測試認證機構、汽車研究機構等也都開展了汽車電磁兼容方面的研究，并相繼建立了自己的電磁兼容實驗室。

        1. 較完善的汽車EMC標準規范。國際標準化組織(ISO)、國際電工委員(IEC)、國際無線電干擾特別委員會(CISPR)、美國汽車工業協會 (SAE)、德國標準(DIN)、德國電氣工程師協會(VDE)等組織均在其文件中規定了抗干擾檢測的干擾類型及嚴格等級，幾乎所有的汽車制造商和汽車電子產品的生產廠家均接受這些標準或把這些標準增補為自己的企業標準。

        2. 眾多大型的EMC實驗室。德國大眾從1965年起，開始建立了露天的汽車防無線電干擾試驗臺，到7O年代不斷改進和完善，1978年引進了較先進的測試設備，1985年大力推進汽車電磁兼容中心體系的籌建工作，1987年全新的汽車電磁兼容中心竣工。法國PSA公司電磁兼容實驗室共有三個暗室：一個用于整車，一個用于零部件和車用接收機調整，另外一個專門用于零部件測試。測試整車的暗室尺寸為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實驗室總計上百個，其它擁有大型汽車EMC實驗室的機構有德國寶馬汽車公司、奧迪汽車公司、法國u—TAC、英國汽車工業研究會 (MIRA)、意大利菲亞特等。

        3. 開展汽車EMC預測研究。汽車電磁兼容研究以前基本局限在試驗上，但是隨著電動汽車和混合驅動汽車的出現，以及汽車電氣系統的迅速增加，信號頻率的不斷提高，汽車電磁兼容問題越來越成為汽車制造商很重的一個負擔。為提高解決問題的效率，降低成本，把數字建模和數字仿真技術應用到汽車電磁兼容研究上，正成為汽車電磁兼容研究的一個熱點。

        國內汽車電磁兼容研究概況

        我國汽車電磁兼容技術研究工作起始于汽車電磁干擾特性測量的研究。2O世紀8O年代初，開始對汽車電磁干擾特性進行摸底測量試驗。1994年，中國汽車技術研究中心在國內率先開展了對汽車無線電干擾特性測量，并對全國各型汽車(新車)進行了摸底普查。普查結果統計，合格率僅為24%，相當部分不合格的車輛屬于嚴重超標。從2O世紀9O年代，我國開始控制汽車無線電干擾，國內各汽車檢測機構、生產企業紛紛購置了電磁干擾接收機系統，用于研究測試汽車無線電干擾水平，并加以控制。包括天津汽車檢測中心、重慶國家客車質量監督檢驗中心在內的國家級汽車檢測機構均具備電磁干擾檢測能力。此后，國內開展了汽車及其部件的電磁兼容技術研究，開始研究并建設大型電磁兼容實驗設施。2001年3月中國汽車技術研究中心電磁兼容檢驗實驗室通過了中國實驗室認可委員會認可，標志著我國汽車電磁兼容試驗技術工作有了新的發展。中國汽車技術研究中心電磁兼容實驗設施包括野外開闊場、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驗室的主體，可以實現室內的電磁場具有均勻性和衰減性，可以模擬室外開闊場地的電磁分布，完成與電磁場相關的各種試驗。該實驗室通過了美國SIS檢測機構的測試，性能指標達到國際相關標準的技術要求。

        從國內情況來看，由于我國汽車工業整體水平落后，對汽車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《車輛、機動船和火花點火發動機驅動裝置無線電干擾特性的測試方法及允許值》強制性國家標準，對汽車向環境輻射的電磁波干擾作了限制。1998年頒布了GB 17619—98《機動車電子電器組件的電磁輻射特性限值和測量方法》。2001年發布了GB／T 18387-2001《電動車輛的電磁場輻射強度的限值和測量方法寬帶9 kHz~30 MHz》。

        未來發展趨勢

        隨著汽車電子化程度的提高，汽車電磁兼容技術作為汽車技術的一個重要分支正在確立。人們關心和重視汽車電磁兼容性的程度正在提高。我國汽車電磁兼容技術標準化進程將會加快，新的國家標準會不斷地制定，舊標準也會不斷地被修訂。未來2年內將要制定的國家標準有：GB《道路車輛一由傳導和耦合引起的電騷擾限值和測量方法》；GB《道路車輛一由靜電放電引起的電磁騷擾限值和測量方法》；今后一段時期，將重點開展汽車零部件的電磁兼容性研究與測試,以推動國內汽車電子電器部件技術的加速發展，提高國內企業汽車電子電器部件的生產水平，加快我國汽車生產的國產化進程在汽車電子電器部件的電磁兼容技術取得階段性成果的基礎上，我們將加強汽車整車的電磁抗擾性研究與測試，趕上國際汽車技術發展水平，提高國產汽車的整體水平。