汽车电气

[align=left]文/孙成明 许展川 竹航波 祝迪芳(华测检测 宁波汽车电子EMC实验室)[/align][align=left]摘要：GB34660-2017发布实施，汽车电子EMC认证试验面临新的机遇和挑战。本文旨在加速推进我国汽车（整车和电子零部件）EMC试验贯标进程，提出组建“车厂-第三方实验室-零部件供应商”平台，走合作共赢，“换道超车”之路的设想建议。可供华测检测业务决策机构和汽车电子EMC实验室参考，亦可供有关汽车厂和零部件供应商质量管理决策机构及EMC试验工程师共同研讨参考。[b]1 概述[/b]WTO以来，我国电子产品EMC试验技术进步很快，发布EMC试验技术国家基础标准和各类电子产品EMC试验技术标准，并得到有效执行。近年来，我国汽车电子EMC试验技术虽也有长足进步，但仍不能满足快速发展需求。这与汽车电子EMC试验技术的特殊性和汽车EMC技术人才基础有关。现有汽车整车EMC或汽车电气电子零部件EMC试验技术标准仅是国家基础标准，如要得到有效执行，必须转化为“企业产品EMC技术标准”；而这既要结合不同整车实际，提出/制定XX型车辆EMC技术要求和试验方法，又要制定该整车各电气电子分系统或整件及每个电子零部件的EMC试验技术要求和试验方法；还需要在整车实际环境中不断反复验证、修正、完善提高；只此才能确保正确贯彻执行汽车电子EMC试验技术标准精神；才能逐步提高EMC试验的符合性、有效性，试验结果的可信性、可追溯性。否则，所有汽车电子零部件的EMC试验结果的参考价值都是可质疑的或打折扣的。[b]2 必要性[/b]2.1现状 国内合资车厂大多都有比较完整的整车EMC企业技术标准和对零部件的EMC试验要求；企业还自建有EMC试验室，对第三方认证合格的配套零部件进行入厂再验证，实行“一票否决”或“例外放行”。近年来，民族车企和大型汽车零部件供应商越来越重视EMC试验，逐步加大EMC试验设备投入，建立了不同规格的EMC实验室。花钱树形象，投资性价比有待质疑或商榷。面对汽车电子EMC试验市场需求，第三方检测认证机构争相上马。试验依据大多只是整车或零部件EMC试验基础标准，可操作性很差，常常导致错误结果。例1，某企业汽车电子部件，2017年11月，送样进行叠加脉冲电压试验（GMW3172 9.2.5），试验结果因样品信号端掉电，导致样品功能异常，见图1所示。[/align][align=left][img=,623,291]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/10/201810241726043770_2696_3051334_3.jpg!w623x291.jpg[/img]通常，该试验结果可判 “NG”（后装市场）。宁波汽车电子EMC实验室为客户着想，经试验工程师与客户工程师沟通，得知该电子部件因产品设计布局受限，其输出端滤波器被安置在发动机上，客户无法提供滤波器部件，因此实验室模拟车上实际加接滤波器后再测试，叠加脉冲电压试验结果合格，如图2所示。试验改判“PASS”（车厂规定车型）。[/align][align=left][img=,527,509]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/10/201810241726236693_3188_3051334_3.jpg!w527x509.jpg[/img]图2中，显示的脉冲是加滤波器后引起的，经车厂核实，与实车测试一致，是整车允许的。例2，某企业汽车电子部件，2018年1月，送样单独测试，12V供电情况下，传导和辐射骚扰合格（频谱图略）。某整车要求在24V供电情况下，测试传导和辐射严重超标，见图3所示。[/align][align=left][img=,543,572]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/10/201810241726340583_3001_3051334_3.jpg!w543x572.jpg[/img]客户采用多种整改方案不能满足要求，经华测宁波汽车电子EMC实验室工程师与该电子产品工程师沟通，得知该部件在24V车上使用时，其输出驱动电路另加接有“上拉”电阻，试验加接“上拉”电阻重新测试，传导和辐射骚扰均合格，见图4所示。[/align][align=left][img=,549,678]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/10/201810241726448003_6959_3051334_3.jpg!w549x678.jpg[/img]例1和例2说明，汽车电气电子部件EMC试验，如果脱离整车实际，就可能误入歧途，导致被试产品不合理试验和结果误判，错把一个好产品排斥在市场之外。这是我国汽车电子EMC贯标过程中，可能普遍存在的严重问题。避免和解决此类问题，应走“车厂-实验室-零部件”合作之路。2.2 特殊性汽车电子EMC试验的主要目的是为了确保和提高汽车安全可靠性。EMC认证合格试验报告仅是整车或零部件准入市场的“资质证书”，并不能完全代表整车的实际安全可靠性。GB 34660-2017规定了整车辐射发射和辐射抗扰试验要求和方法。无论是10米法还是3米法，试验成本都很高。标准规定允许车厂与第三方检测试验认证机构协商，采用“替代方法”，以期缩短试验周期和降低试验成本。试验的关键环节在于制定详细的《试验计划》。整车电磁兼容性，除了限制对外发射和抵抗外部电磁环境干扰外，更多更大的影响来自车辆内部电气系统、电子零部件间的瞬态脉冲干扰和寄生骚扰。由于整车结构、零部件布局和布线连接的不同，致使同样的零部件，在不同的车况下，相互干扰的程度可能有很大的差别。例3：某坦克车胎压监测报警系统（TPMS）功能、性能都是合格的。装车后，经万公里路试，整车所有试验项目全部通过，TPMS系统没有出现漏报数据和误告警等。但（坦克）加装（有EMC认证合格证书）空调上电后，TPMS就会出现漏报数据现象。经实车检测，发现TPMS接收机下方的空调电源布线附近有严重的RF辐射干扰信号，见图5所示。它干扰了车内的TPMS接收机。[/align][align=left][img=,677,207]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/10/201810241727147680_9525_3051334_3.jpg!w677x207.jpg[/img] 图5 a)是采用“替代法”检测空调电源线的干扰信号。图5 b)是空调断电后，监测TPMS接收机附近的TPMS接收信号434.27MHz/-78dBmm，上报数据正常。图5 c)是空调上电后，监测到的辐射干扰信号：450MHz附近干扰噪声电平约-43dBm，接收信号被干扰噪声淹没（-78dBm-43dBm）。漏报数据。更换另外型号（无EMC认证合格证）空调上电，干扰信号明显下降，漏报数据也明显减少。此例说明：1）可预判整车辐射骚扰达标（-43-50/预估衰减电平=-93dBm/1437dBuV/III）；2）在确保整车通过认证试验前提下，重要的是要进行车内零部件间的EMC兼容性分析，确保整车安全可靠性。3）整改应从零部件和整车布线两方面着手。整车通过EMC认证是可以实现的。汽车电子EMC试验的特殊性就在于，即使单独检测EMC指标优良的零部件，集合组装到不同车上后，并不能保障整车EMC认证通过或即使获得认证通过，也不能证明整车内电子部件间，在各种工况和电磁环境下总是安全可靠的；另一方面，某些电子零部件，如果其功能、性能是可靠的，即使单测其某项EMC指标未达到强标要求，在确保整车EMC试验达标前提下，车厂可以与零部件企业协商确定EMC指标。或许是更好的系统匹配，有更好的整体表现-更安全可靠，也可获得更好的性价比；当然，这需要进行系统分析和全面测试验证。2.3 贯标基础国际汽车整车和电子零部件EMC试验技术标准，是国外品牌车厂长期实车测试积累的数据和经验总结。随着汽车电子技术进步，国外汽车电子EMC试验技术标准也在不断修改中。我国大多数车厂缺乏“第一手”EMC试验数据支持，致使整车和电子零部件EMC贯标，难免教条，犹如“邯郸学步”，转身乃不知所措。当前，大多数民族车厂对整车和零部件的EMC试验技术分析能力还很有限。电气电子零部件供应商很难得到整车对零部件EMC试验的详细合理要求，电气电子零部件工程师常常只注重零部件的常规功能和性能试验，而忽视电磁环境条件下零部件的功能、性能恶化容忍程度，以及EMC试验严酷度要求和相关的试验条件要求等；直接导致EMC试验错误和结果误判，不仅浪费认证实验资源，也可能造成整车EMC试验结果错误；甚至埋下整车安全可靠性隐患。整车厂应充分挖掘、整合有限资源，在充分研究国际汽车电子EMC试验技术标准基础上，结合整车和电子零部件实际，全面提升EMC试验技术水平，充分搜集必要实车试验数据，进而制定车厂实用的汽车电子EMC试验技术规范。2.4 试验汽车电气/电子零部件电磁兼容性试验，不是仅做标准规定EMC项目。EMC试验前，应对DUT规定的一般功能、性能指标进行初始检查；试验中，应在最恶劣条件下，检查DUT的EMC性能指标，满足规定的严酷度等级要求，例如，空载、半载、满载，高、低电压，环境适应性等；试验结束，DUT功能、性能指标应恢复到初始检查规定范围内。试验报告应记录试验环境、试验设备性能状态，DUT功能、性能指标，EMC试验参数和结果。2.5 建议由某整车厂牵头组织，结合某成熟车型，分解整车为几个独立电气电子系统；以华测汽车电子EMC实验室为主，联合有关零部件供应商参与，共同制定整车EMC试验规范和各电子分系统EMC试验规范；共同协助零部件企业完成各相关电子零部件EMC试验规范或试验计划；进而深入开展整车EMC试验验证和分析改进提高，推进汽车电子EMC试验贯标，争取实现“弯道超车”。这里所谓“弯道超车”是指，部分民族车厂应在现有可靠成熟车型基础上，进行EMC性能较全面地测试分析和整改；首先确保整车通过EMC认证；然后有针对性地进行整车内部各系统与零部件的EMC技术指标分配和试验验证；达到全面提升整车安全可靠性之目的；也为开发新车型或新能源电动车EMC试验奠定扎实基础，实现“换道超车”。[b]3 可行性实施方案[/b]3.1 平台构建与管理[/align][align=left][img=,524,757]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/10/201810241727305490_8411_3051334_3.jpg!w524x757.jpg[/img]3.2 技术资源整合与提升汽车EMC贯标实施，除必要的实验室硬件设备外，重要的是EMC技术专家团队建设和试验技术的持续提升；更重要的是，要结合整车系统和零部件实际进行试验验证，善于搜集处理和采用有效试验数据；还必须具备高度的创新使命感和团队协作精神，实现合作共赢。目前，华测检测宁波汽车电子EMC实验室，硬件设备齐全，工程师团队基本形成，熟悉汽车电子EMC试验标准和大部分整车厂EMC试验标准，汽车电子EMC试验项目SOP初步完成，已经为推进汽车电气电子零部件EMC认证试验和整车EMC试验整改及确保整车通过认证奠定了EMC试验人才技能和技术基础。以整车厂EMC工程技术专家和第三方检测认证实验室（例如，华测宁波汽车电子EMC实验室）为主，组成技术创新攻关组，适当邀请相关汽车电气电子零部件主管工程师参加，也可聘请外聘专家进行指导/监理。3.3 技术目标第一阶段：编制整车EMC试验方案。车厂确定成熟车型，提出电气电子分系统方案，提出或协商确定EMC试验规范或试验计划初步要求。第二阶段：结合整车实际，全面测试分析、整改，确保整车通过EMC认证试验。第三阶段：编制整车EMC试验规范和各电气电子分系统EMC试验规范。指导或协助电气电子零部件企业产品工程师编制相关零部件EMC试验规范或试验计划。经2-3次整车试验验证，所有试验数据存档备查。第四阶段：整车EMC试验总规范报批、备案实施。[b]4 结束语[/b]汽车及其电气电子电磁兼容性贯标，正值“起步”阶段。整车EMC试验项目不多，要求也不是很高，但试验费用太高，如果试验不能一次通过，那么，因试验整改周期太长而造成更大损失！GB34660-2017发布，除整车辐射发射和辐射抗扰性强制要求外，另规定了汽车电气电子零部件EMC试验要求，仅适用于 “后装”市场，并不是整车“前装”的强制性要求。整车对电气电子零部件的所有要求（包括EMC），应由车厂（经检测认证机构）和零部件供应商协商决定。车厂现有传统可靠成熟车型，通过整车EMC试验，技术上并不是很难的事情。大量试验工作和技术上的难度是对整车内部电气电子系统EMC试验分析和技术指标的量化把控-确保整车安全可靠性。作者从事汽车电气电子EMC技术标准研究10多年，对推进我国汽车电子EMC试验技术贯标踌躇满志。华测检测汽车电子EMC实验室工程师团队已基本形成，适当增补设备和人力，继续提升EMC试验技术水平，充分利用和整合市场资源，完全有能力承担整车及电气电子零部件电磁兼容试验整改任务。但愿华测检测汽车电子EMC实验室能与“先吃螃蟹”的车厂建立长期合作平台，为推进汽车EMC贯标，实现“弯道超车”或“换道超车”而共同努力！本文是在与张伟（众泰-金坛大迈车厂 汽车工程技术专家）技术交流基础上形成的。双方正在深入开展合作研究探讨。[/align]