汽车电磁兼容标准的发展和变化

2009-02-09 11:12:12来源: 电磁干扰与兼容

1 汽车电磁兼容标准化组织

      汽车电磁兼容标准分为国际标准、地区、国家标准和企业标准。现国际上制定电磁兼容方面的标准化组织有国际标准化组织(ISO)、国际电工委员会(IEC)、国际电工委员会无线电干扰特别委员会(CISPR)。

      地区标准主要是欧洲ECE法规和EEC指令。国家性标准协会有美国国家标准协会(ANSI),美国联邦通讯委员会(FCC),美国汽车工程协会(SAE),德国邮电部(FTZ),德国电气工程师协会(VDE),英国标准协会(BSI),日本民间干扰控制委员会(VCCI),上述标准协会的作用是与国际标准协调,并且制定各国家自己的标准。

      国际上各大型汽车公司都有自己的企业电磁兼容标准,如美国福特公司、通用公司,德国大众、宝马,意大利的FIAT公司和法国的PSA集团等,其企业标准比国际上通用的标准要严格很多。

2 电磁兼容标准分类及发展变化

      尽管汽车电磁兼容的标准种类繁多,但以测试方法可归结为传导发射、传导抗扰度、辐射发射和辐射抗扰度四个方面的标准。

2.1 传导发射

      传导发射又分为瞬态发射和连续发射,瞬态发射是指被测设备在接通或切断瞬间通过电源线所产生的干扰信号,连续发射是被测设备持续对电源线所产生的干扰。多数瞬态传导发射的测量基本上是采用ISO 7637-2 标准规定的测试方法,但各个标准所规定的限值有所不同,如福特公司规定的限值为-150V/+100V,而FIAT公司规定的限值为-60V/+60V。对于连续型传导发射的测量大多数标准在近年来修订后基本上采用等同于CISPR25的测量方法。对于连续传导发射CISPR25第三版在其第二版基础上增加了点火系统测试的试验方法,该方法最早只是在大众企业标准中涵盖,从这点可以看出国际标准也在借鉴其它标准中合理的试验方法。

2.2 传导抗扰度

      传导抗扰度测试分为电源线传导抗扰度和信号线传导抗扰度。

2.2.1 电源线的抗扰度

      在电源线的抗扰度测试标准中,部分企业标准与ISO7637-2相比存在较大差异,如福特传导抗扰度标准共分为6大类19种波形,而ISO7637-2则分为5大类8种波形,克莱斯勒的分为7类13种波形。ISO的电源线传导抗扰度标准是模拟车辆运行中可能出现的感性负载切断、开关的接通瞬间、电压跌落和抛负载的四大类干扰现象,而福特电源线抗扰度标准除在感性负载切断和电压跌落类似与ISO7637外,其余四类干扰现象均不同与ISO7637-2,如模拟车辆充电时的连续干扰、交流地电压偏移、供电电压的短时中断和电压过载的干扰现象,福特标准在电源线传导抗扰度方面提出更加广泛和严格的要求。

2.2.2 信号线传导抗扰度

      2006版的ISO7637-3标准在1995版标准基础上进行了较大的变更,增加了直接电容器耦合(DCC)方法和感性耦合钳(ICC)方法,亦即增加了慢速脉冲(ISO7637-2中的脉冲1和脉冲2)的要求,该项要求在2002版的大众标准中就已经体现,增加该要求的目的是要在测试中覆盖所有可能出现在线路中的电磁干扰现象,以保证车辆电子系统的可靠性。

2.3 辐射发射

      对于辐射发射测量,无论是EEC指令还是企业标准,在测试方法上都是参照CISPR12及CISPR25,这也是汽车EMC标准的发展趋势。

2.3.1 整车辐射发射

      现在EEC指令的整车宽带辐射发射测量的限值等同与CISPR12,整车窄带辐射发射测量的限值不同与CISPR12,总体上比CISPR12更加严格。CISPR12第6版增加了均值限值线,即在点火钥匙处于“on”,且发动机没有起动的情况下采用均值检波方式测量车辆的窄带干扰信号,而峰值和准峰值检波方式是在发动机运转的情况下使用。即窄带测量采用均值检波,宽带测量采用峰值和准峰值检波方式,这也是窄带测量从6dB法转变到均值检波法所发生的重大变化。

      窄带测量采用均值检波器有以下几个方面的的优势:

? 能够抑制骚扰信号中的脉冲干扰成分,更加有效的测量窄带信号成分。
? 抑制幅度调制成分,测量出幅度调制信号中的载波电平。
? 对于间歇的、不稳定的和漂移的窄带信号可以检测出来。

2.3.2 零部件辐射发射

      对于零部件辐射发射测量,EEC所采用的标准限值与CISPR25相比要宽松很多,频率范围也不同,EEC频率范围是30M-1GHz,而CISPR25频率范围为150 kHz~2500 MHz。国外企业如VOLKWAGEN、BMW、GM、FORD和PSA等都在CISPR25标准的基础上制定了自己的企业标准,在试验方法和样件布置上基本相同,但在测试频段、限值和检波方式都各有所不同。各企业标准都是依据其公司生产车辆所使用车载接收机的特性和使用频率来制定频段范围和限值大小,同时由于各款车型所销售的国家及用途的不同,所要保护的频段范围不同,一般情况只保护该车型所涉及的频段。

      第三版CISPR25的和第二版相比变化较大。第二版的频率范围为150 kHz~1000 MHz,而第三版已经将频率范围的上限提高到2.5GHz,扩充的频段包括DAB、GPS、GSM、3G和Bluetooth,同时子频段范围也作了较大的调整。在测量限值的规定上也有较大的变化,原限值分宽带和窄带限值,检波方式为峰值和准峰值;现限值分为峰值/准峰值限值和均值限值,检波方式为峰值、准峰值和均值。

      现在愈来愈多的乘用车上使用窗式天线,窗式天线需要使用放大器,因而天线信号的本底噪声将随之增加,为了排除接收机本底噪声和天线本底噪声对测量结果的影响,第三版增加了有源天线本底噪声测量方法。

2.4 辐射抗扰度

2.4.1 整车辐射抗扰度

      多数辐射抗扰度标准的测试方法都等效于ISO 11451,如EEC指令和大众的企业标准的整车抗扰度就分别等效于ISO 11451-2, ISO 11451-3, ISO 11451-4,但EEC指令和大众标准所采用的抗扰度等级则相差很大,如EEC采用的场强为30V/m,大众标准采用的场强为150 V/m。EEC指令从2004年版本开始,将抗扰度的频率上限提高到2GHz,大众标准则提高到3GHz,同时这两个标准都依据ISO 11451-1增加了脉冲调制的要求,脉冲调整的频率为217Hz,但占空比EEC指令为12.5%(等同于ISO),大众标准占空比为50%。增加脉冲调制要求,也是为了涵盖类似雷达波的这种电磁干扰源。

2.4.2 零部件辐射抗扰度

      零部件辐射抗扰度的标准的发展趋势雷同于整车,EEC指令和大众标准的抗扰度频率上限也分别提高到2GHz和3GHz,也增加了脉冲调制。

3 结论

3.1 适应新技术的发展

? CISPR25频率范围由150 kHz~1000 MHz 提高到150 kHz~ 2.5GHz以适应DVB,GPS,GSM,3G和Bluetooth技术在汽车上的使用。
? 有源天线的使用,其测量结果的准确性受到一定程度的质疑。有源天线的放大特性、非线性、失真和信噪比都会对测量结果产生影响,因此在标准中增加了有源天线本底噪声测量方法。

3.2 涵盖所有电磁现象
? 辐射抗扰度增加脉冲调制功能
? 信号线传导抗扰度增加慢速脉冲

3.3 测量方法愈趋合理
? 窄带测量从6dB法转变到均值检波法。
? CISPR/D分会正在进行对有源天线的进一步研究工作。

关键字:汽车  电磁兼容  标准

编辑:冀凯 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2009/0209/article_706.html
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