汽车仪表电磁兼容测试及负载箱的设计

关宁林志雄朱先如 AI《汽车制造业》 2015-09-08

本文介绍了目前汽车仪表主要电磁兼容的测试项目，阐述了各测试项目的一般要求，同时提出一种适用于汽车仪表电磁兼容试验的负载箱的设计方案。从实际电磁兼容试验的效果来看，此负载箱完全能够满足仪表的电磁兼容测试要求，并取得了良好的效果。

现代社会汽车电子化程度越来越高，许多主机厂都打出了“智能汽车”的口号，这在给用户带来方便的同时也带来了汽车电磁兼容性(EMC)的问题。仪表作为汽车的主显示部件，其电磁兼容性的好坏直接关系到行车安全，除要采取措施减少电磁骚扰外，仪表本身也必须具备一定的抗扰能力。

汽车仪表电磁兼容测试项目

根据目前国内大部分电磁兼容试验室设备的现状，汽车仪表电磁兼容的主要测试项目有以下3类：

(1)发射：辐射发射、传导发射;

(2)抗扰：自由场、大电流注入;

(3)瞬态：电源线瞬态传导发射、电源线瞬态传导抗扰、控制/信号线耦合瞬态抗扰和静电放电。

1. 汽车仪表发射类电磁兼容试验

汽车仪表发射类电磁兼容试验项目主要包含辐射发射、电源线传导发射和控制/信号线传导发射三项，主要考核受试仪表及其电源线和控制/信号线上的电磁发射量(引用自GB/T 18655)。在发射限值上，从国内零部件供应商的平均水平出发考虑，一般这3项试验的限值等级要求为等级3。在测试频段上，由于现在蓝牙等车载无线通信的普及，辐射发射的测试频段一般为150 kHz～3 GHz，而传导发射测试一般为150 kHz～108 MHz。

2. 汽车仪表抗扰类电磁兼容试验

抗扰类试验主要包含自由场抗扰和大电流注入抗扰，主要是考核受试仪表的电磁辐射抗扰性的能力(引用自ISO11452-2和ISO11452-4)。由于测试频率范围不同，自由场抗扰的测试频率一般为80 MHz～3 GHz，大电流注入为1～400 MHz，在进行电磁辐射抗扰性的考核时，此两项试验均需进行测试，表1是测试频带及干扰信号的调制方式，值得注意的是频段的重叠部分，即两种干扰信号均需进行测试。

3. 汽车仪表瞬态类电磁兼容试验

瞬态类电磁兼容试验共包含以下4项：电源线瞬态传导发射、电源线瞬态传导抗扰、控制/信号线耦合瞬态抗扰和静电放电抗扰。其中前两项引用自ISO7637-2，第3项引用自ISO7637-3，第4项引用自ISO10605。

(1)电源线瞬态传导发射

由于仪表内部存在驱动指针的电动机，在通电的瞬间会在电源线上产生电压的波动，此波动可能会影响到其他电子设备的正常工作，该试验一般限制电压波动范围为：-100～+75 V。

(2)电源线瞬态传导抗扰

通过模拟整车不同工况下可能产生的超过仪表工作电压范围的瞬间高电压的脉冲，考核仪表的抗扰性能。参照ISO7637-2-2010，一般试验脉冲类型和要求如表2所示。

(3)控制/信号线耦合瞬态抗扰

通过模拟可能出现在车辆中的电瞬态脉冲，考核仪表的非电源电路的电瞬态抗扰度。一般使用快脉冲、电容耦合钳的测试方法，参照ISO7637-3，试验脉冲类型和要求如表3所示。

(4)静电放电抗扰

模拟人体作为静电电荷源与组合仪表发生电荷交换的过程中仪表的抗扰能力。主要分为接触放电和空气放电，根据不同的工况，需要在仪表在工作和非工作两种模式下进行测试，考虑到需要为整车静电放电试验留出预量，一般测试强度如表4所示。

需要注意的是，在进行静电测试时，需从低等级的强度开始，逐级向上进行测试，一般L1和L2要求组合仪表的试验中和试验后均可以正常工作;L3和L4仅要求试验后可以正常工作。

汽车仪表电磁兼容试验负载箱

由上述分析可知，汽车仪表共需要进行3大类共9项电磁兼容试验，然而试验中仪表的工况又是电磁兼容测试研究中不得不面对的问题。

从主机厂的角度出发，要求汽车仪表在进行电磁兼容试验时应处于电磁发射量最大、功能最大激活的工况下，即要求仪表在试验时实现全功能激活。

1. 汽车仪表电磁兼容试验架构

要使汽车仪表达到全功能激活，需要对被测汽车仪表进行信号统计，联合试验室资源在试验前实现统计信号的输入，其电磁兼容试验架构如图1所示。

2. 汽车仪表负载箱设计

负载箱是汽车仪表电磁兼容试验信号输入的核心，它能够模拟汽车仪表所需的各种类型的信号，负载箱模块分布设计如图2所示。该负载箱由9个模块组成，分别为仪表A插件引入模块、仪表B插件引入模块、高电平信号、CAN信号、LIN信号、低电平信号、PWM信号、电压信号和电阻信号。下面对各模块的功能和设计做简单介绍。