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国外车辆电磁兼容研究:历史与前景

时间:2023-08-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:1906年,国外研究人员提出了对汽车产生的电磁干扰加以限制,提出点火系统作为主要的电磁干扰源应成为研究的重点。一些技术先进的国家开始深入地进行电磁兼容的研究工作,完善电磁兼容学科体系。EMC涉及整车的安全性和可靠性。此外,全球的各大汽车厂商都投资建立了相应的电磁兼容研究中心。

国外车辆电磁兼容研究:历史与前景

早在1881年,英国科学家希维塞德就发表了文章《论干扰》,它标志着研究干扰问题的开端。1906年,国外研究人员提出了对汽车产生的电磁干扰加以限制,提出点火系统作为主要的电磁干扰源应成为研究的重点。1934年,国际电工委员会(IEC)发起并联合一些国际组织成立国际无线电干扰特别委员会(CISPR),当时主要是为了保护音频广播免遭干扰。1945年,美国军方制定了世界上最早的军用电磁干扰标准JAN-I-225,用于控制车载电气设备的电磁干扰。到了20世纪60年代,电磁兼容作为一门学科开始发展。一些技术先进的国家开始深入地进行电磁兼容的研究工作,完善电磁兼容学科体系。

随着汽车电气设备大量增加,电磁干扰与电磁兼容的问题越来越突出。许多国家和国际性组织都针对汽车推出了产品电磁骚扰发射(EMI)标准和电磁抗扰性(EMS)标准,以保证车辆在复杂的电磁环境下能够保持自身正常的工作,并对外界不产生干扰。国外著名的汽车制造商也愈加重视对汽车电磁兼容性的研究,基本上都建立了自己的电磁兼容研究中心,并且结合CISPR、SAE、IEC等国际标准形成了自己企业在电磁兼容性方面的规范。第三方测试认证机构、汽车研究机构等也都开展了汽车电磁兼容方面的研究,并相继建立了自己的电磁兼容实验室,或者与大学等科研院所合作成立研究测试中心。

美国汽车行业很早就有自己的一套测试标准,如SAEJ551,SAEJI113等,充分说明他们在汽车电磁兼容测试方面的重视。他们在电磁兼容仿真预测方面开展研究工作,并将研究成果从军工行业应用到民用行业,如汽车等。

欧洲很早就颁布了汽车EMC指令72/245/EEC,于1995年11月修订为95/54/EC(EC-ER10),1996年1月1日开始实施,2002年10月1日全面强制实施。凡不符合该指令要求的新车被拒绝登记、销售、进入市场;2004年11月,该指令再次修订为2004/104/EC,增强了抗扰性内容,于2006年1月1日开始执行,2009年1月1日全面执行。

在2004年以前,日本出口到欧洲的汽车执行ECER10;2004年1月1日起,日本全面执行ECER10。日本汽车行业在电磁兼容测试和仿真方面进行了大量的工作,有一批专家学者长期从事电磁仿真预测的工作,建立了自己庞大的测试分析体系,处于汽车电磁兼容领域的领先地位。

目前,国外任何电子产品应用到汽车上之前必须经过性能试验和电磁兼容(EMC)试验;商业化前,必须经过各项严格的匹配试验和最为关键的技术认证——EMC认证,对未经过严格试验的电子产品,任何整车都不会采用。EMC涉及整车的安全性和可靠性

此外,全球的各大汽车厂商都投资建立了相应的电磁兼容研究中心。德国大众汽车公司于1965年起开始着手建立露天的汽车防无线电干扰试验台,于1987年成立了自己的汽车电磁兼容中心,对其车载电子零部件进行检测并对整车电磁环境进行分析,提出了企业内部整车电气系统和汽车电子产品的电磁兼容性设计的技术要求;意大利菲亚特公司于1992年建成了欧洲最大、最具现代化的汽车电磁兼容测试中心,该中心可完成现有全部汽车电磁兼容性标准规定的测试。还有,丰田等世界著名的汽车公司也都有自己的电磁兼容测试实验室及相应的设备。事实上,几乎所有的大型国际汽车公司都设有企业内部的电磁干扰标准或技术要求,其规定的技术要求往往高于国际通用标准。

作为一门学科,车辆电磁兼容技术的发展大致分为三个阶段:

(1)早期阶段 20世纪80年代以前,研究汽车高压点火系统产生的电磁干扰对汽车周围无线电设备的影响;限制汽车产生的电磁辐射,保护电磁环境;主要保护车辆两侧建筑物内的无线电接收机。此阶段主要考虑汽车无线电骚扰问题。

(2)中期阶段 进入20世纪90年代,研究的对象扩大了,包括车辆、(内河)船、内燃机驱动装置的无线电骚扰(仅CISPR/D)。此阶段主要研究如何保护车辆、船、内燃机周围的接收机,如建筑物内的、路边的、户外的接收机;考虑的无线电骚扰主要是车辆,包括内燃机汽车、电动车辆、摩托车、物资装卸设备、农用车辆等。

(3)发展阶段 20世纪90年代中期以后,由于电子设备和电子控制技术广泛应用于汽车,车内的电磁骚扰问题表现突出,车辆内部的电磁干扰防制问题被提到日程。此阶段主要研究保护车载接收机及其相互间的电磁兼容问题,保护的范围包括车辆内部和临近车辆的接收机。

解决车辆电磁兼容问题的方法也大致经历了以下三个阶段:(www.xing528.com)

(1)问题解决法 出现干扰问题再解决,这是在早期采用的方法。

(2)标准规范法 以标准规范中所规定的技术参数指标作为最终实现的目标,这是经过一定时间实践后所采用的主要方法。

(3)系统工程法 应用现代先进计算机技术,以标准规范为指导,对未来的电磁兼容性控制目标进行不断的优化预测设计,同时对整个设计过程实施控制管理。

从目前的应用情况看,车辆电磁兼容问题对汽车工业生产来说,一般性问题已经解决。但是随着微电子设备在汽车中的应用日益增多,特别是电动汽车的发展,加上设备工作频率的不断提高,外界电磁环境的日趋恶化,车辆电磁兼容问题仍然需要进一步的深入研究。

目前,世界上发达国家对车辆电磁兼容性的研究已经取得了令人瞩目的成就,形成了一整套车辆电磁兼容体系,这主要表现在:

1)具有完善的车辆电磁兼容标准和规范。

2)具有有效对整车和零部件进行电磁兼容检测、管理和认证的机构。

3)具有高精度的车辆电磁兼容测试系统。

4)研制出了大型的车辆电磁兼容预测、分析和设计软件

5)车辆电磁兼容控制技术使用的新材料、新工艺、新产品不断出现。

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