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汽車EMC實驗室規劃與建設
2021-11-29     來源:安規與電磁兼容網    瀏覽:198    評論:0        
導讀:引言隨著我們生存空間電磁環境的日益復雜以及電子技術在汽車上的廣泛應用,所有汽車都將處在大量的外界電磁干擾和自身干擾的環境中,汽車電磁兼容(EMC)方面的問題就會日益突出,相應的測試手段也就必須完善。1. 汽
引言
 
隨著我們生存空間電磁環境的日益復雜以及電子技術在汽車上的廣泛應用,所有汽車都將處在大量的外界電磁干擾和自身干擾的環境中,汽車電磁兼容(EMC)方面的問題就會日益突出,相應的測試手段也就必須完善。
 
1. 汽車EMC實驗室建設必要性
 
汽車工業的快速發展和汽車市場的激烈競爭極大地促進了各類電氣、電子、信息設備和電子設備 在汽車上的廣泛應用。目前,電子、電器設備廣泛應用于汽車發動機控制系統、自動變速系統、制動系統、調節系統以及行駛系統中,對汽車的安全性、可靠性、舒適性起著至關重要的作用。然而,隨著汽車電子設備數量和種類的不斷增加,其工作頻率的不斷增加,汽車內的電磁環境日益復雜。同時,汽車上的電子設備和器件,特別是 半導體邏輯器件對電磁干擾十分敏感,經常發生汽 車內部電子設備相互干擾的情況。即使如此,更廣泛應用汽車電氣設備仍增加,其內部的電磁環境會更加惡劣,相互間的電磁兼容干擾也亦將愈加嚴重。
 
國外任何電子產品在應用到汽車上之前,都必須經過性能試驗和EMC試驗;在商業化之前必須經過各項嚴格的匹配試驗和最為關鍵的EMC認證。對未經過嚴格試驗的電子產品,任何整車絕對不會采用,這也是國內企業的產品難以進入國外汽車零部件供應鏈的關鍵所在。由于EMC涉及到整車的安全性和可靠性,因此國外汽車整車企業不會輕易采用未經可靠性試驗的零部件產品。
 
2. EMC實驗室建設規劃
 
汽車EMC實驗室分為零部件級別和整車級別兩種,整車級別實驗室除了增加了整車轉轂系統外, 剩下只有規模大小的區別。這兩種實驗室都包括測 試環境和測試系統兩部分,測試環境即汽車EMC測試所必須的半電波暗室,簡稱暗室。測試系統分為EMI測試系統和EMS測試系統,即電磁騷擾測試和電磁抗擾度測試。
 
2.1 EMC測試環境規劃
 
測試環境一半電波暗室一般情況下由暗室,控制室、功放室組成。暗室是內部鋪設了吸波材料的屏蔽室,屏蔽室的功能是避免室外的電磁波進入實驗室內部,同時阻斷實驗室內部電磁波傳到室外;吸波材料的功能是吸收實驗室內被測件發射出的電磁波,避免產生反射造成的測試結果錯誤;控制室用來放置全兼容接收機、信號發生器和監測計算機等設備,用來完成對測試過程和結果的監控;功放 室內放置功率放大器。功率放大器本身具有很強的輻射,對人有損害,所以單獨放置。
 
圖1為某一 3 米法實驗室簡圖。
 
 
圖1 3米法實驗室簡圖
 
本身電波暗室就是模擬空曠無電磁干擾的空曠場所,所以EMC實驗室建議建設在相對安靜無振動和強電磁環境中。同時專門為汽車零部件或整車建設的EMC實驗室必須考慮排煙的問題。針對汽車零部件EMC實驗室建議在暗室墻壁上多留出一個波導管,作用是提供光電傳輸通道或者給壓縮空氣管路的引入提供方便,該波導管將在日后實驗中會發揮巨大作用。
 
控制室建議安裝電話濾波器和信號濾波器,因為控制室也是一個屏蔽室,這兩個濾波器的安裝可以解決與外界溝通的問題。
 
2.2 EMC測試系統規劃
 
EMC測試系統的選擇直接會影響到所能完成的 測試標準和該實驗室測試能力,所以有目的的調研與選擇顯得格外重要。汽車EMC標準包括國際、地 區、汽車工業協會等標準化組織制定的相關標準。汽車EMC標準從20世紀60年代至今,已經經歷了50年左右的發展,各個標準組織的標準基本都包括了整車和零部件測試標準,而且各個標準之間都形成了相互對應,相互參考的關系,也就是除了在標準的嚴苛程度上的區別外,在試驗內容和試驗方法上有趨同的趨勢。
 
CISPR組織和ISO制定標準涵蓋了所有汽車類 EMC測試的內容,同時也給其他地區性組織和企業 標準提供了范本和基礎。
ISO和CISPR制定的有關汽車EMC標準包括下 表1中內容:
 
表1 ISO和CISPR有關汽車EMC標準
 

序 號

標準號

名稱

1

ISO 11451

道路車輛一窄帶輻射電磁能量產生 的電騷擾整車測試方法及限值

2

ISO 11452

道路車輛一窄帶輻射電磁能量產生 的電騷擾部件測量方法及限值

3

ISO 7637

道路車輛一由傳導和耦合引起的電 騷擾

4

ISO 10605

道路車輛一靜電放電產生的電騷擾 測試方法

5

CISPR12

車輛機動船和火花點火發動機驅動 裝置無線電騷擾特性的測量方法及 限值

6

CISPR25

用于保護車載接收機的無線電騷擾 特性的限值和測量方法

 
用于保護車載接收機的無線電騷擾 特性的限值和測量方法
 
因為除了在標準的嚴苛程度上的區別外,試驗內容和試驗方法趨同,所以這也為資金相對缺乏的公司或機構提供了可以分步建設的機會,這個時候 就需要在規劃中詳細考慮哪些設備必須一次到位, 哪些設備可以分步提升。對于我們討論的測試系統, 如果計劃分步實施,可以考慮從測試項目或者測試強度上進行統籌,例如:可以把獨立于暗室之外的 瞬態干擾及抗干擾設備單列,可以把靜電放電設備單列,也可以把對昂貴的功率放大器分步購置。
 
3. EMC實驗室建設過程中應注意的問題
由于項目的實施一般也都是環境與系統分開, 所以這里也分開討論在各自建設或者選擇過程中應 注意的問題。
 
3.1 EMC測試環境(半電波暗室)建設中應注意問題
 
半電波暗室建設前會有如下要求必須滿足:
(1) 3米法暗室L*W*H大約為9m*6m*6m, 十米法暗室L*W*H大約為21m*13m*9m,實驗室要求建筑母體未被分割,且沒有任何建筑或構筑物的梁、柱;
(2) 供電系統在接入濾波器前沒有漏電保護裝 置或有隔離變壓器隔離;電力系統容量供應滿足測試和暗室配電要求,同時要考慮被測物用電方式和容量;
(3) 地面平整度在任意3米的距離不超過3 mm,不允許有累計誤差。在暗室的安裝范圍內,地面平整度不得有累積誤差而引起地面傾斜,因為拼接的屏蔽板都是工廠成品標準尺寸,如果地面不平則會造成難以拼裝并且屏蔽效果受到影響;
(4) 提供暗室獨立接地系統,地線地阻小于0.5歐姆;
(5) 無論是為整車或者零部件測試的實驗室都 必須考慮整車或者零部件進入實驗室的方法,即對屏蔽門的形式要做好規劃;
(6) 地基以及實驗室地面的承重要考慮達到測 試設備以及車輛或零部件承重要求。
 
暗室建設過程中必須考慮如下問題:
(7) 實驗室周邊及頂部防水,因為屏蔽材料直接的接縫處填充的屏蔽襯墊見水可能生銹,可以造成屏蔽效果變差;
(8) 鐵氧體背板需要選擇環保木工板,因為實驗室環境性對密閉,非環保的材料會直接造成測試環境污染;
(9) 一定要確認吸波尖劈的安裝方法,不合適的安裝方法會造成安裝不牢靠或者對測試環境的污染;
(10) 各個相隔屏蔽室的接口板盡量選擇保守的接口形式,因為接口板處的屏蔽效能比較容易出問題;
(11) 暗室和功放室的門要實現和測試系統的 關聯,以保證測試人員的安全。
 
3.2測試系統應注意問題
如果選擇合適的供應商EMC測試系統一般都不會存在問題,唯一需要注意的是該測試系統關鍵儀器與設備都是從國外進口,國內規定進口設備需要 重新在國內計量機構重新計量方可使用,所以這部分費用在采購前應明確。
 
4. 結論
EMC實驗室的建設是一項相對復雜的系統工程, 需要考慮的方面不限于本文所述內容,本文所述內容僅為筆者在EMC實驗室建設過程中的體會,僅僅從規劃和建設方面就汽車EMC實驗室談談看法和建議。
 
 

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