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汽车电子EMC实验室建设规划的必要性
2020-07-07 来源:劲浩伟业
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汽车EMC实验室建设必要性

汽车工业的快速发展和汽车市场的激烈竞争极大地促进了各类电气、电子、信息设备和电子设备在汽车上的广泛应用。目前,电子、电器设备广泛应用于汽车发动机控制系统、自动变速系统、制动系统、调节系统以及行驶系统中,对汽车的安全性、可靠性、舒适性起着至关重要的作用。

然而,随着汽车电子设备数量和种类的不断增加,其工作频率的不断增加,汽车内的电磁环境日益复杂。同时,汽车上的电子设备和器件,特别是半导体逻辑器件对电磁干扰十分敏感,经常发生汽车内部电子设备相互干扰的情况。即使如此,更广泛应用汽车电气设备仍增加,其内部的电磁环境会更加恶劣,相互间的电磁兼容干扰也亦将愈加严重。

国外任何电子产品在应用到汽车上之前,都必须经过性能试验和EMC试验;在商业化之前必须经过各项严格的匹配试验和最为关键的EMC认证。对未经过严格试验的电子产品,任何整车绝对不会采用,这也是国内企业的产品难以进入国外汽车零部件供应链的关键所在。由于EMC涉及到整车的安全性和可靠性,因此国外汽车整车企业不会轻易采用未经可靠性试验的零部件产品。

EMC实验室建设

浅谈汽车EMC实验室规划与建设中,整车级别实验室除了增加了整车转台系统外,剩下只有规模大小的区别。这两种实验室都包括测试环境和测试系统两部分,测试环境即汽车EMC测试所必须的半电波暗室,简称暗室。测试系统分为EMI测试系统和EMS测试系统,即电磁骚扰测试和电磁抗扰度测试。

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2.1、EMC测试环境规划

测试环境——半电波暗室一般情况下由暗室,控制室、功放室组成。暗室是内部铺设了吸波材料的屏蔽室,屏蔽室的功能是避免室外的电磁波进入实验室内部,同时阻断实验室内部电磁波传到室外;吸波材料的功能是吸收实验室内被测件发射出的电磁波,避免产生反射造成的测试结果错误;控制室用来放置全兼容接收机、信号发生器和监测计算机等设备,用来完成对测试过程和结果的监控;功放室内放置功率放大器。功率放大器本身具有很强的辐射,对人有损害,所以单独放置。

本身电波暗室就是模拟空旷无电磁干扰的空旷场所,所以EMC实验室建议建设在相对安静无振动和强电磁环境中。同时专门为汽车零部件或整车建设的EMC实验室必须考虑排烟的问题。针对汽车零部件EMC实验室建议在暗室墙壁上多留出一个波导管,作用是提供光电传输通道或者给压缩空气管路的引入提供方便,该波导管将在日后实验中会发挥巨大作用控制室建议安装电话滤波器和信号滤波器,因为控制室也是一个屏蔽室,这两个滤波器的安装可以解决与外界沟通的问题。

2.2、 EMC测试系统规划

EMC测试系统的选择直接会影响到所能完成的测试标准和该实验室测试能力,所以有目的的调研与选择显得格外重要。汽车EMC标准包括国际、地区、汽车工业协会等标准化组织制定的相关标准。汽车EMC标准从20世纪60年代至今,已经经历了50多年左右的发展,各个标准组织的标准基本都包括了整车和零部件测试标准,而且各个标准之间都形成了相互对应,相互参考的关系,也就是除了在标准的严苛程度上的区别外,在试验内容和试验方法上有趋同的趋势。

CISPR组织和150制定标准涵盖了所有汽车类EMC测试的内容,同时也给其他地区性组织和企业标准提供了范本和基础。

ISO和CISPR制定的有关汽车EMC标准包括下表l中内容:

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因为除了在标准的严苛程度上的区别外,试验内容和试验方法趋同,所以这也为资金相对缺乏的公司或机构提供了可以分步建设的机会,这个时候就需要在规划中详细考虑哪些设备必须一次到位,哪些设备可以分步提升。对于我们讨论的测试系统,如果计划分步实施,可以考虑从测试项目或者测试强度上进行统筹,例如 :可以把独立于暗室之外的瞬态干扰及抗干扰设备单列,可以把静电放电设备单列,也可以把对昂贵的功率放大器分步购置。


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由于项目的实施一般也都是环境与系统分开,所以这里也分开讨论在各自建设或者选择过程中应注意的问题。

3.1 EMC测试环境(半电波暗室)建设中应注意问题

半电波暗室建设前会有如下要求必须满足:

(1)3米法暗室L*W*H大约为9m*6m*6m,十米法暗室L*W*H大约为21m*13m*9m,实验室要求建筑母体未被分割,且没有任何建筑或构筑物的梁、柱;

(2)供电系统在接入滤波器前没有漏电保护装置或有隔离变压器隔离;电力系统容量供应满足测试和暗室配电要求,同时要考虑被测物用电方式和容量;

(3)地面平整度在任意3米的距离不超过3rn,不允许有累计误差。在暗室的安装范围内,地面平整度不得有累积误差而引起地面倾斜,因为拼接的屏蔽板都是工厂成品标准尺寸,如果地面不平则会造成难以拼装并且屏蔽效果受到影响;

(4)提供暗室独立接地系统,地线地阻小于0.5欧姆;

(5)无论是为整车或者零部件测试的实验室都必须考虑整车或者零部件进入实验室的方法,即对屏蔽门的形式要做好规划;

(6)地基以及实验室地面的承重要考虑达到测试设备以及车辆或零部件承重要求。暗室建设过程中必须考虑如下问题:

(7)实验室周边及顶部防水,因为屏蔽材料直接的接缝处填充的屏蔽衬垫见水可能生锈,可以造成屏蔽效果变差;

(8)铁氧体背板需要选择环保木工板,因为实验室环境相对密闭,非环保的材料会直接造成测试环境污染;

(9)一定要确认吸波尖劈的安装方法,不合适的安装方法会造成安装不牢靠或者对测试环境的污染;

(10)各个相隔屏蔽室的接口板尽量选择保守的接口形式,因为接口板处的屏蔽效能比较容易出问题;

(11)暗室和功放室的门要实现和测试系统的关联,以保证测试人员的安全。

3.2测试系统应注意:

问题如果选择合适的供应商EMC测试系统一般都不会存在问题,唯一需要注意的是该测试系统关键仪器与设备都是从国外进口,国内规定进口设备需要重新在国内计量机构重新计量方可使用,所以这部分费用在采购前应明确。