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國(guó)內(nèi)外汽車電磁技術(shù)應(yīng)用與未來(lái)前景

Tag：電磁技術(shù)  
    內(nèi)容提示：從國(guó)內(nèi)情況來(lái)看，由于我國(guó)汽車工業(yè)整體水平落后，對(duì)汽車電磁兼容性的重要性認(rèn)識(shí)不足，因此，對(duì)電磁兼容的研究還很少。汽車電磁兼容法規(guī)不健全，而且執(zhí)行也不夠嚴(yán)格。

    隨著現(xiàn)代電子技術(shù)在汽車上的大量應(yīng)用，傳統(tǒng)意義上的機(jī)械式汽車被現(xiàn)代電子化汽車所取代，各種電子電器產(chǎn)品已占汽車總成本的30％，甚至更多，而且這種趨勢(shì)還在不斷發(fā)展。

    電子技術(shù)的應(yīng)用，在解決汽車的經(jīng)濟(jì)性、安全性、舒適性等方面起著非常重要的作用，然而，眾多電子產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，也給汽車行業(yè)帶來(lái)了一個(gè)不容忽視的重要課題----汽車電磁兼容的研究。

    電磁兼容技術(shù)（EMC）是由電磁干擾引出的一項(xiàng)新技術(shù)。它是指電氣裝置或電氣系統(tǒng)不產(chǎn)生干擾或不受環(huán)境干擾，工作在指定環(huán)境中的能力。要想解決電磁兼容問(wèn)題，首先就要找到汽車電磁環(huán)境中的干擾源。干擾源可以分為車內(nèi)干擾源和車外干擾源。

    電磁干擾源

    車內(nèi)干擾源

    是指車上各種電子電氣系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁干擾。電子電器設(shè)備產(chǎn)生的電磁干擾是由于汽車上使用的電子產(chǎn)品中有許多導(dǎo)線、線圈和帶有觸點(diǎn)的電器，都具有不同的電容和電感，而任何一個(gè)具有電感和電容的閉合回路都會(huì)形成振蕩回路。當(dāng)電器設(shè)備工作產(chǎn)生火花時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生高頻振蕩并以電磁波形式發(fā)射到空中，對(duì)汽車上及周圍數(shù)百米范圍內(nèi)的收音機(jī)、電視機(jī)和其它無(wú)線電裝置的正常工作，產(chǎn)生不同程度的干擾。汽車產(chǎn)生的干擾不但會(huì)影響外界的電子電器設(shè)備的正常工作，而且會(huì)影響自身電子電器設(shè)備的正常工作，因此，電子環(huán)境干擾會(huì)對(duì)電子產(chǎn)品的性能產(chǎn)生不利的影響，甚至?xí)䦟?dǎo)致其功能喪失。

    汽車的無(wú)線電干擾源主要是發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火系統(tǒng)，其干擾波來(lái)自點(diǎn)火系統(tǒng)次級(jí)電壓的高頻振蕩。其次，在發(fā)電機(jī)負(fù)載電流突變和整流時(shí)也會(huì)產(chǎn)生電磁波。起動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、閃光器、觸點(diǎn)式電磁振動(dòng)電喇叭、雨刮器、儀表系統(tǒng)等也都會(huì)產(chǎn)生較小的傳導(dǎo)干擾和輻射干擾的電磁波。
 
    汽車電器產(chǎn)生的干擾電磁波具有脈沖特性且頻帶較寬，其頻率一般在0．15～1 000 MHz之間。汽車電器產(chǎn)生的干擾電磁波，分傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩種。傳導(dǎo)干擾電磁波，是通過(guò)汽車導(dǎo)線直接輸入無(wú)線電設(shè)備和電子設(shè)備內(nèi)部的，而輻射干擾電磁波則是在空間傳播，通過(guò)天線(如點(diǎn)火系高壓線就相當(dāng)于天線)輸入無(wú)線電設(shè)備內(nèi)部。

    車外干擾源

    由自然現(xiàn)象、社會(huì)環(huán)境等引起的外部電磁干擾對(duì)汽車電子系統(tǒng)的影響也較為嚴(yán)重，外部電磁干擾是指人為的各種電器設(shè)備，如：高壓輸電線、電車軌道附近、廣播電視設(shè)備及無(wú)線電通訊設(shè)備等所輻射出來(lái)的對(duì)汽車起干擾的電磁輻射及由雷電等自然現(xiàn)象引起的電磁干擾。

    國(guó)外汽車電磁兼容研究現(xiàn)狀

    目前，世界上汽車發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)汽車電磁兼容研究已經(jīng)取得了一些成就，形成了一套汽車電磁兼容體系。這主要表現(xiàn)在：具有較為完善的汽車電磁兼容測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范；具有有效的對(duì)汽車整車和零部件進(jìn)行電磁兼容檢測(cè)、管理和認(rèn)證的機(jī)構(gòu)；具有高精度的汽車電磁兼容測(cè)試系統(tǒng)；研制出了大型的汽車電磁兼容預(yù)測(cè)、分析和設(shè)計(jì)軟件。第三方測(cè)試認(rèn)證機(jī)構(gòu)、汽車研究機(jī)構(gòu)等也都開(kāi)展了汽車電磁兼容方面的研究，并相繼建立了自己的電磁兼容實(shí)驗(yàn)室。

    1. 較完善的汽車EMC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)、國(guó)際電工委員(IEC)、國(guó)際無(wú)線電干擾特別委員會(huì)(CISPR)、美國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì) (SAE)、德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)(DIN)、德國(guó)電氣工程師協(xié)會(huì)(VDE)等組織均在其文件中規(guī)定了抗干擾檢測(cè)的干擾類型及嚴(yán)格等級(jí)，幾乎所有的汽車制造商和汽車電子產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家均接受這些標(biāo)準(zhǔn)或把這些標(biāo)準(zhǔn)增補(bǔ)為自己的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

    2. 眾多大型的EMC實(shí)驗(yàn)室。德國(guó)大眾從1965年起，開(kāi)始建立了露天的汽車防無(wú)線電干擾試驗(yàn)臺(tái)，到7O年代不斷改進(jìn)和完善，1978年引進(jìn)了較先進(jìn)的測(cè)試設(shè)備，1985年大力推進(jìn)汽車電磁兼容中心體系的籌建工作，1987年全新的汽車電磁兼容中心竣工。法國(guó)PSA公司電磁兼容實(shí)驗(yàn)室共有三個(gè)暗室：一個(gè)用于整車，一個(gè)用于零部件和車用接收機(jī)調(diào)整，另外一個(gè)專門用于零部件測(cè)試。測(cè)試整車的暗室尺寸為15．5 mX 10 mX 6 113，轉(zhuǎn)臺(tái)直徑8．4113，軸距調(diào)整范圍為2 000~3 700 mm。歐洲各國(guó)EMC實(shí)驗(yàn)室總計(jì)上百個(gè)，其它擁有大型汽車EMC實(shí)驗(yàn)室的機(jī)構(gòu)有德國(guó)寶馬汽車公司、奧迪汽車公司、法國(guó)u—TAC、英國(guó)汽車工業(yè)研究會(huì) (MIRA)、意大利菲亞特等。

    3. 開(kāi)展汽車EMC預(yù)測(cè)研究。汽車電磁兼容研究以前基本局限在試驗(yàn)上，但是隨著電動(dòng)汽車和混合驅(qū)動(dòng)汽車的出現(xiàn)，以及汽車電氣系統(tǒng)的迅速增加，信號(hào)頻率的不斷提高，汽車電磁兼容問(wèn)題越來(lái)越成為汽車制造商很重的一個(gè)負(fù)擔(dān)。為提高解決問(wèn)題的效率，降低成本，把數(shù)字建模和數(shù)字仿真技術(shù)應(yīng)用到汽車電磁兼容研究上，正成為汽車電磁兼容研究的一個(gè)熱點(diǎn)。

    國(guó)內(nèi)汽車電磁兼容研究概況

    我國(guó)汽車電磁兼容技術(shù)研究工作起始于汽車電磁干擾特性測(cè)量的研究。2O世紀(jì)8O年代初，開(kāi)始對(duì)汽車電磁干擾特性進(jìn)行摸底測(cè)量試驗(yàn)。1994年，中國(guó)汽車技術(shù)研究中心在國(guó)內(nèi)率先開(kāi)展了對(duì)汽車無(wú)線電干擾特性測(cè)量，并對(duì)全國(guó)各型汽車(新車)進(jìn)行了摸底普查。普查結(jié)果統(tǒng)計(jì)，合格率僅為24%，相當(dāng)部分不合格的車輛屬于嚴(yán)重超標(biāo)。從2O世紀(jì)9O年代，我國(guó)開(kāi)始控制汽車無(wú)線電干擾，國(guó)內(nèi)各汽車檢測(cè)機(jī)構(gòu)、生產(chǎn)企業(yè)紛紛購(gòu)置了電磁干擾接收機(jī)系統(tǒng)，用于研究測(cè)試汽車無(wú)線電干擾水平，并加以控制。包括天津汽車檢測(cè)中心、重慶國(guó)家客車質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心在內(nèi)的國(guó)家級(jí)汽車檢測(cè)機(jī)構(gòu)均具備電磁干擾檢測(cè)能力。此后，國(guó)內(nèi)開(kāi)展了汽車及其部件的電磁兼容技術(shù)研究，開(kāi)始研究并建設(shè)大型電磁兼容實(shí)驗(yàn)設(shè)施。2001年3月中國(guó)汽車技術(shù)研究中心電磁兼容檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室通過(guò)了中國(guó)實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可委員會(huì)認(rèn)可，標(biāo)志著我國(guó)汽車電磁兼容試驗(yàn)技術(shù)工作有了新的發(fā)展。中國(guó)汽車技術(shù)研究中心電磁兼容實(shí)驗(yàn)設(shè)施包括野外開(kāi)闊場(chǎng)、電磁波暗室、傳導(dǎo)屏蔽室、放大器室和測(cè)量控制系統(tǒng)。電波暗室作為電磁兼容實(shí)驗(yàn)室的主體，可以實(shí)現(xiàn)室內(nèi)的電磁場(chǎng)具有均勻性和衰減性，可以模擬室外開(kāi)闊場(chǎng)地的電磁分布，完成與電磁場(chǎng)相關(guān)的各種試驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)室通過(guò)了美國(guó)SIS檢測(cè)機(jī)構(gòu)的測(cè)試，性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求。

    從國(guó)內(nèi)情況來(lái)看，由于我國(guó)汽車工業(yè)整體水平落后，對(duì)汽車電磁兼容性的重要性認(rèn)識(shí)不足，因此，對(duì)電磁兼容的研究還很少。汽車電磁兼容法規(guī)不健全，而且執(zhí)行也不夠嚴(yán)格。1992年我國(guó)頒布了GB14O23—92《車輛、機(jī)動(dòng)船和火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置無(wú)線電干擾特性的測(cè)試方法及允許值》強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)汽車向環(huán)境輻射的電磁波干擾作了限制。1998年頒布了GB 17619—98《機(jī)動(dòng)車電子電器組件的電磁輻射特性限值和測(cè)量方法》。2001年發(fā)布了GB／T 18387-2001《電動(dòng)車輛的電磁場(chǎng)輻射強(qiáng)度的限值和測(cè)量方法寬帶9 kHz~30 MHz》。

    未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

    隨著汽車電子化程度的提高，汽車電磁兼容技術(shù)作為汽車技術(shù)的一個(gè)重要分支正在確立。人們關(guān)心和重視汽車電磁兼容性的程度正在提高。我國(guó)汽車電磁兼容技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程將會(huì)加快，新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)會(huì)不斷地制定，舊標(biāo)準(zhǔn)也會(huì)不斷地被修訂。未來(lái)2年內(nèi)將要制定的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有：GB《道路車輛一由傳導(dǎo)和耦合引起的電騷擾限值和測(cè)量方法》；GB《道路車輛一由靜電放電引起的電磁騷擾限值和測(cè)量方法》；今后一段時(shí)期，將重點(diǎn)開(kāi)展汽車零部件的電磁兼容性研究與測(cè)試,以推動(dòng)國(guó)內(nèi)汽車電子電器部件技術(shù)的加速發(fā)展，提高國(guó)內(nèi)企業(yè)汽車電子電器部件的生產(chǎn)水平，加快我國(guó)汽車生產(chǎn)的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程在汽車電子電器部件的電磁兼容技術(shù)取得階段性成果的基礎(chǔ)上，我們將加強(qiáng)汽車整車的電磁抗擾性研究與測(cè)試，趕上國(guó)際汽車技術(shù)發(fā)展水平，提高國(guó)產(chǎn)汽車的整體水平。

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