汽车电子产品EMC检测及认证研究分析_林振全.pdf

电力与电子技术Power&Electronical Technology电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering111伴随着科技的快速发展，轿车不再只是一种单纯的依靠引擎和传动系统组成的交通工具，它成为了一种高档的消费产品，而且它的电子化水平也在不断地提高，与此同时，它也在不断地向安全性、舒适性、智能化等方面注入新的内容。在某些高端和高端的车型中，其制造费用超过了 50%。在使用比重方面，1989-2000 年间，汽车电子的费用在整体生产费用中的比重从 16%增加到 23%，2003 年增加到 26.2%，2005 年增加到 28.8%，2008 年增加到 32%，这个比例有望在 2015 年达到40%。在我国，汽车电子已成为我国汽车工业的重要组成部分。汽车电子是由传感器，微处理器，执行器，电子元件和零部件等组成的电子控制系统。从汽车电子产品的应用发展来看，其主要包括：汽车电子控制装置、安全控制系统、车身控制系统、娱乐及信息系统等。由于汽车电子产品的大量应用，导致了各种电子设备间的电磁兼容性问题日益突出，这一问题直接影响到了汽车的行车安全等方面。目前，国内外都在开展机动车电子产品的电磁兼容性验证工作，以确保机动车电子产品电磁兼容的安全运行。1 国外机动车电子检测系统与EMC技术规范目前，国外多个国家都对机动车电气设备的 EMC进行了相应的认证。以欧洲为例子，现在进入 1.3 欧洲的汽车及汽配，都要符合 ECE 及 EU 的相关规定。无线电干扰内容是 ECE 机动车技术规范的一个主要构成要素，ECE 的规范 RIO 条款，即是车辆核准中关于电磁兼容性方面的统一规范。EU 的指示中，72/245/EC 对于 EMC 的要求也有很清楚的说明。与此同时，作为认证体系的支撑，在国际上，汽车电子设备的 EMC标准已经逐渐成熟，包括了区域法规、协会（组织）标准、国家标准、企业标准等。对汽车电子产品的电磁兼容性的需求有一个明显的特征，那就是世界上的几个大品牌的汽车厂商，在有关的协会标准中拥有很大的发言权，它们都有与自己的车辆特征相适应的企业标准，它们的检测内容更加广泛，对检测条件更加苛刻，对检测技术的研究也更加深刻，而且它们在购买汽车电子产品时，经常使用自己的企业标准来进行认证。就目前的情况来看，世界上汽车电子设备的 EMC认证标准主要包括国际标准化组织(ISO)、国际电工委员会(IEC)、美国的 DOT 及日本的 JIS 标准、欧洲的EN71-3 标准及日本的 JIS 标准等1。ISO 是全球最大的技术标准化组织，ISO 制定的标准代表着全球工业技术规范，被称为“国际标准”，也是联合国工业发展组织(UNIDO)制订的国际通用技术规范，主要有电子电气设备信息技术系统通讯电子设备工业自动化系统等2。IEC(International Electronic Control Union)国际电工委员会是由联合国经社理事会在 1993 年 10 月 14 日成立的非政府性、非营利性国际标准化组织。IEC 国际电工委员会作为技术委员会，根据联合国大会决议，它的任务是：进行全球范围内有关电子、电气、通信和信息技术产品的技术领域内的标准化工作；为相关技术领域制定国际标准和协调工作；在各国之间建立相互联系，以便在这些领域内实现相互合作；促进经济贸易；提高技术水平，使经济得到发展。它是国际上制定电工产品标准最多、最全面的机构之一。IEC 成员包括：欧盟(EU)、美国、日本、韩国、中国、印度和巴西等国家。IEC 发布了 4600 多种产品标准，其中大多数是国际标准，约占总量的 90%以上。IEC 制定了一套完善的规则和程序，以便在全球范围内汽车电子产品 EMC 检测及认证研究分析林振全张宇岳郑镭王景阳（健研检测集团有限公司 福建省厦门市 361012）摘要：本文对国际上以欧洲为主的机动车电气设备的验证和 EMC 的规范进行了简要的阐述。在对比国内汽车电子 EMC 状况的基础上，本文认为，目前国内的汽车电子认证系统还无法对汽车电子的 EMC 进行完整的评估，因此，本文还对如何构建国内的汽车电子 EMC 标准和有关新能源汽车的若干问题进行了探讨。关键词：电气设备；电子产品；EMC 标准电力与电子技术Power&Electronical Technology电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering112为电子、电气产品制定一套统一规范的标准。国际标准化组织的国际通用电气技术规范是当前国际通用电气技术规范的重要组成部分。其技术内容相对于各个大型轿车制造商的需求来说，更多的是对具有代表性、通用性和技术比较成熟的测试项目的研究。并给出了适用范围更广的极限要求。它是一种团体标准，经常被用来在各类证书的规定中，以建议的方式参照或限制的参照。如欧盟标准，日本标准，相当于 ISO 及 IEC标准，并根据国家的需要而应用。然而，在欧美等发达国家，其对机动车电子产品的质量标准常常通过规章（指示）来制定，例如欧洲经济理事会(ECE)通过规章来制定标准，并设定标准所需的符合性评价标准，也就是所谓的“限界”。此外，欧洲联盟(EU)的使用指示，美国交通部（DOT)（美国环保局），以及美国环保局（EPA）使用规定，都是进行验证的基础和需要。汽车电子设备检验的重要内容及标准为：辐射发射和传导发射(CISPR 25)；传导瞬变发射(ISO 7637-2)；辐射抗扰度、传导抗扰度(ISO 11452 系列标准；静电放电抗扰度（ISO10605)；传输瞬态抗扰度(ISO 7637 系列)，等等。而在海外，对于机动车的检验也有着非常苛刻的条件，比如要获得美国三大车企的认可，就需要获得 A2LA/AEMCLRP 的认可，尽管现在已经有一些外国的检验机构获得了认可，但对于中国的检验机构来说，能够获得 AEMCLRP 认可的并不多。2 我国汽车电子产品的EMC认证国家质量监督检验检疫总局和认监委公布的第一批实施强制性产品认证的产品目录，将汽车分类为汽车、摩托车及其零部件、轮胎和安全防护设备等分类。4 年后，我国有关部委颁布了实施强制性产品认证的机动车零部件产品目录，对该标准作出了较完整的规定与规范。机动车辆的照明设备，机动车辆的恢复反射装置，机动车辆的运行记录装置，车身的反光标志，机动车辆的刹车软管，机动车辆的后视镜，机动车辆的喇叭，机动车辆的油箱，门锁及门的铰链，内饰的材质，座位及头枕。目前，CCC 认证的汽车零件有 16 个，包括安全玻璃，安全带，轮胎，摩托车引擎，摩托车头盔。从相关的产品执行规定可以看出，这些规定大多是关于机动车的总体、零部件的性能指标、运行安全等，而关于机动车电子设备的电磁兼容的规定却很少。当前仅有两个与车辆 EMC 有关的 EMC 指标，分别是 GB 车辆、机动船和由火花点火发动机驱动的装置的无线电骚扰特性的限值和测星方法和 GB/T 18387 车辆 EMC 指标 52010 千赫兹30 MHz，并仅限于车辆 EMC 指标3。CCC 认证范围包括：电子门、外灯光、光讯号、电子座位、防窃听警报等。在这些测试中，有一些测试项目与电磁兼容有关，但是测试项目的种类比较稀少，一些测试项目采用了电磁兼容的标准。比如，在安全防范体系中，仅有核磁场抗扰性、静电放电抗扰性以及快速瞬变脉冲群抗扰性。欧洲联盟，美国，日本都有比较完备的标准来规范和规范车辆的 EMC。例如，车辆的电子设备的扰动指数，要确保车辆中的收音机及其它电子设备工作的正常，包括辐射发射、传导发射、瞬时传导发射等；此外，还需要有抗干扰的汽车电子产品，如静电放电，电磁场抗扰度等，这些指标是根据汽车产品的特点而提出的，这与当前在我国的汽车电子产品的认证存在着一些不同；在此基础上，本文还对各种暂态的干扰信号进行了仿真测试，从而使汽车电子器件的抗干扰性能更加符合真实工作条件。与此形成鲜明对比的是，目前国内对 EMC 的检测方法还不够完善，无法对 EMC 进行综合评估。3 应尽早制定机动车电子设备的认证标准近年来，我国相继出台了多项机动车 EMC 性能标准，这些标准涵盖了 EMC中的发射与抗干扰两个领域，涵盖了辐射发射、传导发射、辐射抗扰度、静电放电、传导抗扰度等各项指标。与国外标准比较，目前国内的机动车 EMC 标准还处于不断的发展之中，还有大量的有关国际标准需要进一步的学习和制定，并逐渐向国家标准转变。在中国，还没有构建适用于认证的标准体系，且标准本身存在着图 1：什么是电磁干扰发射 电力与电子技术Power&Electronical Technology电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering113一些问题，主要表现在以下几个方面：部分标准是为了完成某一特定的任务而制定的，其规定的技术要求不具有通用性，而认证机构的能力又无法与国际接轨。因此，一旦出现某个产品不符合某一标准要求时，就会出现认证失败的现象。而国外的标准却能很好地适应各种产品的特点，各有各的优势。部分标准与国际标准存在差异。例如，在车辆用电器方面，国内标准对电压电流不作具体规定，而国际标准却对电压电流都做了具体规定。又如，国内标准对电磁兼容试验条件中的电涌保护器作了详细规定，但国际标准却未作规定。国外标准对设备之间的电磁兼容性也没有作具体要求。我国国内现有的汽车电子产品电磁兼容检测机构所采用的检测方法与国际标准不一致。中国国内市场上所销售的汽车电子产品绝大多数为国外品牌，国内汽车生产厂家在生产产品时没有相应地执行相应的 EMC 标准。部分国内汽车电子产品也没有得到认证，而国外品牌汽车电子产品已通过认证并进入我国市场。目前在中国市场上销售的大多数国外品牌汽车电子产品都已经通过了欧美国家制定或认可的 EMC 认证，而我国自主品牌汽车电子产品尚未获得认证。缺乏有效地手段。在中国国内市场上销售的国外品牌汽车电子产品和国内厂家生产的汽车电子产品在 EMC 方面没有统一、明确、有效地措施。许多国内汽车厂商对其产品 EMC 性能并不十分重视，他们只注重产品外观造型和功能要求。目前，我国汽车电子设备 EMC 指标呈现出两极化趋势。一些要向欧、美等国家输出的汽车电子产品，都要符合 EMC 规定，因此，我们在设计时就已经将 EMC问题纳入到了我们的考量之中。但是，有些汽车电子产品是由我国提供的，而且它们还是一种后期辅助或拓展系统，因此它们没有相应的电磁兼容认证和法律规定，因此，这些产品的品质令人担忧，在使用的时候，还会对汽车产品的品质以及人体的安全产生一定的影响。针对以上问题，开展国产汽车电子设备 EMC 验证工作的先期技术研究已刻不容缓，一是要开展本课题的 EMC 验证工作，使 EMC 在出口或进入我国市场前得到有效的控制；另外，中国品牌的认可也是中国品牌走向世界、与世界各国的认可标准或国内车企的标准相互认可的依据。4 关于新能源汽车的研究新能源汽车是一种以非传统的车用燃料为动力源（或使用传统的车用燃料，并使用新型的车载动力装置），将车辆在功率控制和驱动等方面的先进技术融合在一起，从而构成一种拥有先进技术原理、新技术和新结构的汽车。新能源汽车有：混合动力汽车，混合动力汽车，燃料电池汽车，氢气发动机，汽油发动机，醇醚发动机等等。根据相关数据分析，随着能源与环保问题的日益严峻，新型燃料电池车辆将是今后车辆的发展趋势。“十二五”时期，国家将基本实现新能源汽车的工业化，即 2011-2015 实现新能源公交车、混合动力轿车和微型电动自行车的普及。在“十三五”时期，也就是从 2016 到 2020 年，要进一步普及新能源汽车和混合式汽车。可充式车辆，即氢气动力车辆，正在逐渐走入日常生活。在中国 CCC 认证的机动车类强制性认证实施规则中，在汽车产品部分中，明确了电动汽车专用项目，不仅有安全要求，还对电动汽车的电磁场辐射强度应该满足 GB/T 18387-2001 电动车辆的电磁场辐射强度的限值和测量方法(9