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汽車(chē)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展和變化
(國(guó)家汽車(chē)質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心)林艷萍:地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)主要是歐洲ECE 法規(guī)和EEC 指令。國(guó)家性標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)有美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(ANSI),美國(guó)聯(lián)邦通訊委員會(huì)(FCC),美國(guó)汽車(chē)工程協(xié)會(huì)(SAE),德國(guó)郵電部(FTZ),德國(guó)電氣工程師協(xié)會(huì)(VDE),英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(BSI),日本民間干擾控制委員會(huì)(VCCI),上述標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)的作用是與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào),并且制定各國(guó)家自己的標(biāo)準(zhǔn)。 1.汽車(chē)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)化組織 汽車(chē)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)分為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、地區(qū)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)?,F(xiàn)國(guó)際上制定電磁兼容方面的標(biāo)準(zhǔn)化組織有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)、國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)、國(guó)際電工委員會(huì)無(wú)線電干擾特別委員會(huì)(CISPR)。 國(guó)際上各大型汽車(chē)公司都有自己的企業(yè)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn),如美國(guó)福特公司、通用公司,德國(guó)大眾、寶馬, 意大利的FIAT 公司和法國(guó)的PSA 集團(tuán)等,其企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)比國(guó)際上通用的標(biāo)準(zhǔn)要嚴(yán)格很多。 2.電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)分類(lèi)及發(fā)展變化 盡管汽車(chē)電磁兼容的標(biāo)準(zhǔn)種類(lèi)繁多,但以測(cè)試方法可歸結(jié)為傳導(dǎo)發(fā)射、傳導(dǎo)抗擾度、輻射發(fā)射和輻射抗擾度四個(gè)方面的標(biāo)準(zhǔn)。 2.1 傳導(dǎo)發(fā)射 傳導(dǎo)發(fā)射又分為瞬態(tài)發(fā)射和連續(xù)發(fā)射,瞬態(tài)發(fā)射是指被測(cè)設(shè)備在接通或切斷瞬間通過(guò)電源線所產(chǎn)生的干擾信號(hào),連續(xù)發(fā)射是被測(cè)設(shè)備持續(xù)對(duì)電源線所產(chǎn)生的干擾。多數(shù)瞬態(tài)傳導(dǎo)發(fā)射的測(cè)量基本上是采用ISO 7637-2 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測(cè)試方法, 但各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的限值有所不同,如福特公司規(guī)定的限值為-150V/ + 100V,而FIAT 公司規(guī)定的限值為-60V/ + 60V。對(duì)于連續(xù)型傳導(dǎo)發(fā)射的測(cè)量大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)在近年來(lái)修訂后基本上采用等同于CISPR25 的測(cè)量方法。對(duì)于連續(xù)傳導(dǎo)發(fā)射CISPR25 第三版在其第二版基礎(chǔ)上增加了點(diǎn)火系統(tǒng)測(cè)試的試驗(yàn)方法,該方法最早只是在大眾企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中涵蓋,從這點(diǎn)可以看出國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)也在借鑒其它標(biāo)準(zhǔn)中合理的試驗(yàn)方法。 2.2 傳導(dǎo)抗擾度 傳導(dǎo)抗擾度測(cè)試分為電源線傳導(dǎo)抗擾度和信號(hào)線傳導(dǎo)抗擾度。 2.2.1 電源線的抗擾度 在電源線的抗擾度測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)中, 部分企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與ISO7637-2 相比存在較大差異,如福特傳導(dǎo)抗擾度標(biāo)準(zhǔn)共分為6 大類(lèi)19 種波形,而ISO7637-2 則分為5 大類(lèi)8 種波形,克萊斯勒的分為7 類(lèi)13 種波形。ISO 的電源線傳導(dǎo)抗擾度標(biāo)準(zhǔn)是模擬車(chē)輛運(yùn)行中可能出現(xiàn)的感性負(fù)載切斷、開(kāi)關(guān)的接通瞬間、電壓跌落和拋負(fù)載的四大類(lèi)干擾現(xiàn)象,而福特電源線抗擾度標(biāo)準(zhǔn)除在感性負(fù)載切斷和電壓跌落類(lèi)似與ISO7637外,其余四類(lèi)干擾現(xiàn)象均不同與ISO7637-2,如模擬車(chē)輛充電時(shí)的連續(xù)干擾、交流地電壓偏移、供電電壓的短時(shí)中斷和電壓過(guò)載的干擾現(xiàn)象,福特標(biāo)準(zhǔn)在電源線傳導(dǎo)抗擾度方面提出更加廣泛和嚴(yán)格的要求。 2.2.2 信號(hào)線傳導(dǎo)抗擾度 2006 版的ISO7637-3 標(biāo)準(zhǔn)在1995 版標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上進(jìn)行了較大的變更,增加了直接電容器耦合(DCC)方法和感性耦合鉗(ICC)方法,亦即增加了慢速脈沖(ISO7637-2 中的脈沖1 和脈沖2)的要求,該項(xiàng)要求在2002 版的大眾標(biāo)準(zhǔn)中就已經(jīng)體現(xiàn),增加該要求的目的是要在測(cè)試中覆蓋所有可能出現(xiàn)在線路中的電磁干擾現(xiàn)象,以保證車(chē)輛電子系統(tǒng)的可靠性。 2.3 輻射發(fā)射 對(duì)于輻射發(fā)射測(cè)量,無(wú)論是EEC 指令還是企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),在測(cè)試方法上都是參照CISPR12 及CISPR25,這也是汽車(chē)EMC標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展趨勢(shì)。 2.3.1 整車(chē)輻射發(fā)射 現(xiàn)在EEC 指令的整車(chē)寬帶輻射發(fā)射測(cè)量的限值等同與CISPR12,整車(chē)窄帶輻射發(fā)射測(cè)量的限值不同與CISPR12,總體上比CISPR12 更加嚴(yán)格。CISPR12 第6 版增加了均值限值線,即在點(diǎn)火鑰匙處于“on”,且發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有起動(dòng)的情況下采用均值檢波方式測(cè)量車(chē)輛的窄帶干擾信號(hào),而峰值和準(zhǔn)峰值檢波方式是在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下使用。即窄帶測(cè)量采用均值檢波,寬帶測(cè)量采用峰值和準(zhǔn)峰值檢波方式,這也是窄帶測(cè)量從6dB 法轉(zhuǎn)變到均值檢波法所發(fā)生的重大變化。窄帶測(cè)量采用均值檢波器有以下幾個(gè)方面的的優(yōu)勢(shì): ·能夠抑制騷擾信號(hào)中的脈沖干擾成分,更加有效的測(cè) 量窄帶信號(hào)成分。 ·抑制幅度調(diào)制成分,測(cè)量出幅度調(diào)制信號(hào)中的載波電平。 ·對(duì)于間歇的、不穩(wěn)定的和漂移的窄帶信號(hào)可以檢測(cè)出來(lái)。 2.3.2 零部件輻射發(fā)射 對(duì)于零部件輻射發(fā)射測(cè)量,EEC 所采用的標(biāo)準(zhǔn)限值與CISPR25 相比要寬松很多,頻率范圍也不同,EEC 頻率范圍是30M-1GHz,而CISPR25 頻率范圍為150KHz ~ 2500MHz。國(guó)外企業(yè)如VOLKWAGEN、BMW、GM、FORD 和PSA 等都在CISPR25標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上制定了自己的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),在試驗(yàn)方法和樣件布置上基本相同,但在測(cè)試頻段、限值和檢波方式都各有所不同。各企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)都是依據(jù)其公司生產(chǎn)車(chē)輛所使用車(chē)載接收機(jī)的特性和使用頻率來(lái)制定頻段范圍和限值大小,同時(shí)由于各款車(chē)型所銷(xiāo)售的國(guó)家及用途的不同,所要保護(hù)的頻段范圍不 同,一般情況只保護(hù)該車(chē)型所涉及的頻段。第三版CISPR25 的和第二版相比變化較大。第二版的頻率范圍為150KHz ~ 1000MHz, 而第三版已經(jīng)將頻率范圍的上限提高到2.5GHz,擴(kuò)充的頻段包括DAB、GPS、GSM、3G 和 Bluetooth,同時(shí)子頻段范圍也作了較大的調(diào)整。在測(cè)量限值的規(guī)定上也有較大的變化,原限值分寬帶和窄帶限值,檢波方式為峰值和準(zhǔn)峰值;現(xiàn)限值分為峰值/ 準(zhǔn)峰值限值和均值限值,檢波方式為峰值、準(zhǔn)峰值和均值?,F(xiàn)在愈來(lái)愈多的乘用車(chē)上使用窗式天線,窗式天線需要使用放大器,因而天線信號(hào)的本底噪聲將隨之增加,為了排除接收機(jī)本底噪聲和天線本底噪聲對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響,第版增加了有源天線本底噪聲測(cè)量方法。 2.4 輻射抗擾度 2.4.1 整車(chē)輻射抗擾度 多數(shù)輻射抗擾度標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試方法都等效于ISO 11451, 如EEC 指令和大眾的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的整車(chē)抗擾度就分別等效于ISO11451-2,ISO 11451-3,ISO 11451-4,但EEC 指令和大眾標(biāo)準(zhǔn)所采用的抗擾度等級(jí)則相差很大,如EEC 采用的場(chǎng)強(qiáng)為30V/m,大眾標(biāo)準(zhǔn)采用的場(chǎng)強(qiáng)為150V/m。EEC 指令從2004 年版本開(kāi)始,將抗擾度的頻率上限提高到2GHz,大眾標(biāo)準(zhǔn)則提高到3GHz,同時(shí)這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都依據(jù)ISO 11451-1 增加了脈沖調(diào)制的要求,脈沖調(diào)整的頻率為217Hz,但占空比EEC 指令為12.5%(等同于ISO),大眾標(biāo)準(zhǔn)占空比為50%。增加脈沖調(diào)制要求,也是為了涵蓋類(lèi)似雷達(dá)波的這種電磁干擾源。 2.4.2 零部件輻射抗擾度 零部件輻射抗擾度的標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展趨勢(shì)雷同于整車(chē),EEC指令和大眾標(biāo)準(zhǔn)的抗擾度頻率上限也分別提高到2GHz 和3GHz,也增加了脈沖調(diào)制。 3.結(jié)論 3.1 適應(yīng)新技術(shù)的發(fā)展 ·CISPR25 頻率范圍由150KHz ~ 1000MHz 提高到150KHz ~ 2.5GHz 以適應(yīng)DVB,GPS,GSM,3G 和Bluetooth技術(shù)在汽車(chē)上的使用。 ·有源天線的使用,其測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性受到一定程度的質(zhì)疑。有源天線的放大特性、非線性、失真和信噪比都會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響,因此在標(biāo)準(zhǔn)中增加了有源天線本底噪聲測(cè)量方法。 3.2 涵蓋所有電磁現(xiàn)象 ·輻射抗擾度增加脈沖調(diào)制功能 ·信號(hào)線傳導(dǎo)抗擾度增加慢速脈沖 ·窄帶測(cè)量從6dB 法轉(zhuǎn)變到均值檢波法。 ·CISPR/D 分會(huì)正在進(jìn)行對(duì)有源天線的進(jìn)一步研究工作。 |
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