汽车电子零部件电磁兼容检测
摘要:为了全面检测汽车电子零部件电磁兼容能力,令汽车产业能够高效率生产,就此提出汽车电子零部件电磁兼容检测。明确国内外对于汽车电子零部件电磁兼容标准的设定,并分析国际标准与国内标准,为我国汽车产业提出后续指导。进行汽车电子零部件电磁兼容检测流程分析,分别为设计汽车电子零部件模型结构、设计模型接口、设计PCB地平面,进而实现对整体结构的设计,不仅加快了汽车电子零部件检测的效率,还确保了各个检测环节的有序进行,对我国汽车行业的快速发展存在积极意义。
关键词:汽车电子零部件;电磁兼容;电磁兼容检测
1.国内外汽车电子零部件电磁兼容标准
1.1汽车电子零部件电磁兼容国际标准
对于汽车电子零部件的电磁兼容问题而言,国外非常重视,在很早之前,就已经制订了汽车电子零部件电磁兼容性标准,该电磁兼容性标准大致分为4个部分,分别为IS011451、ISO 11451,以及IS011452的两个系列,目前该领域电磁兼容性标准体系,已经逐渐趋于完善。
为了更好的检测汽车电子零部件电磁兼容性,研发人员提供了完整的抗干扰方法,并对注意事项进行了细致说明, 详细分析了电磁辐射干扰的来源,为汽车制造企业提供了电磁辐射的相关测试。就当前国际汽车行业的发展情况而言,他们已经建立了较为完善的汽车电子零部件检测流程,相比国际上通用的电磁兼容标准,国际上各大汽车公司都有更加严格的检测标准,比如说德国大众公司、美国福特公司,他们成立国际标准化组织,并持续深入汽车电子零部件的科研工作,实时指导汽车电子零部件干扰信号的排查工作,并以此为基础,采用SAE J1113兼容标准体系,确保车辆各电子零部件的有序运行[1]
1.2国内汽车电子零部件电磁兼容标准
相较于西方国家,我国汽车电子零部件电磁兼容标准,仍然处于起步阶段。从上世纪九十年代开始,针对汽车无线电干扰问题,我国开设了汽车检测机构,用于控制无线电对汽车的干扰水平。随着汽车产业不断壮大,相关企业开始认识到汽车电子零部件的重要性,争相收购了电磁干扰测量接收机系统,并紧急制定电子电磁兼容标准。依据国际汽车电子零部件电磁兼容标准,我国的汽车电子零部件检测也设定了一系列技术标准,形成GB18655-2002、GB 14023-2006的电磁兼容系列,不仅提升了汽车电子零部件的电磁兼容性,还强
化了整体的电子抗干扰能力,使国内汽车电子零部件检测项目形成新的局面。伴随中国汽车技术标准委员会的批准,在一年的准备时间后,全国掀起了一场汽车电子零部件电磁兼容技术研究热潮,为我国汽车产业的发展,确立明确的指导[2]
2.汽车电子零部件电磁兼容检测
2.1汽车电子零部件模型结构设计
良好的结构设计,为进行汽车电子零部件电磁兼容检测的首要之选,作为产品设计的重要组成部分,结构设计能够更好的设计接地系统,进而避免电磁兼容检测过程中的藕合情况。对于汽车电子零部件电磁兼容检测而言,在该领域的的电磁兼容设计中,需要明确系统层面的设计概念,其中包含滤波设计、屏蔽设计,以及接地设计等一系列环节,在具体检测时,这些环节环环相扣,且不能独立存在。总的而言,在检测模型的结构设计中,不仅要确定各种电路在电子零部件中的分布,还要确定信号输入接口与信号输出接口的位置,要尽量避免共模干扰电流的错误流动,需使电流经过低阻抗的瞬态干扰泄放路径,减少因设计不当,对电磁兼容产生重要的影响。从电磁兼容的角度看,为了提升整体结构的接地效果,需要使接地点靠近电源输入口,并设计一个良好的PCB地平面,令整体结构无
过孔、无缝隙。
2.2设计汽车电子零部件模型的接口
在汽车电子零部件模型结构配备的基础上,在电缆辐射的作用下,需将各个电子零部件,以电缆的形式连接起来。实验室数据表明,如果电缆处置不当,就会影响整个检测流程的屏蔽效能,进而造成严重的电磁兼容问题。经过研究得出,电缆是电磁波辐射天线与接收天线,虽然所设计的屏蔽外壳很容易达到70-90dB,但是电缆端口处存在共模电压,如同一根单极天线,因此会辐射电磁波。为了解决这一问题,需要在开始汽车电子零部件检测之前,使用屏蔽电缆连接各个零件的接口,合理地连接系统的各个屏蔽层,并根据测试零部件的不同布置电缆,使高频共模电流的幅值大大提高。接口电路的电磁兼容设计,还包括接口电路的保护设计,以及接口电路的滤波电路设计,通过减小电缆对外产生的辐射,使电路能够承受过电流的冲击,最终解决这个问题。
2.3检测汽车电子零部件PCB的电磁兼容
在设计好汽车电子零部件项目的结构与接口之后,进行PCB的电磁兼容设计。总的而言,
PCB像一个完整产品的缩影,具有设备最高的工作频率,且是整个检测流程中最为敏感、最核心的部分。一个具备良好地平面的PCB,不但能够减小检测所产生的环路,还能降低共模电流所产生的压强,为电子产品最基本的部件,对于汽车电子零部件检测而言有着重要作用。在PCB电磁兼容设计中,在确定了前期的PCB之后,虽以实现了接地设计等环节,但仍需继续提高其电磁兼容特性。如果通过接口电路的滤波来提高特性,不仅增加了产品的复杂程度,还大大增加了产品的成本,为此对于PCB的设计需细细考量。为了解决大部分的电磁骚扰问题,就需要设计一个合理的PCB,在设计时应该明确线缆的环路控制结构,对整体流程进行串扰防范分析,并在结构的基础上,进一步优化地阻抗性,完成对整体检测流程的设计,且符合汽车工程研发的高效率要求[3]
3.结束语
汽车工业是我国的主要产业,其不仅能够展示汽车工业的先进研究程度,还能体现国家的综合实力,是一项重大的系统工程。而在这庞大而又系统的工程中,电子零部件电磁兼容检测则是其中重要一环。为了确保各类电子设备的运行,切实提高汽车电子零部件的电磁兼容性,需要建设和实施电波暗室,利用Solid Work等软件,开展有限元分析计算,并根
据以往汽车电磁兼容测试经验,对国内外的汽车电子零部件的电磁兼容标准,展开全面梳理,进而使汽车工业设计人员,可以了解到零件应力与应变的发展趋势,形成系统性认知。在暗室内部和外围,需实时修改相关的数据,采取行之有效地应对手段,最终完成零件的整个优化过程,是一件有意义的科研活动。
汽车辐射参考文献
[1]王中,李金龙,赵士桢.短时周期性工作的机动车零部件的传导发射检测方法[J].上海计量测试,2020,47(03):2-4+13.
[2].中国汽车工程研究院电磁兼容检测部[J].汽车工程学报,2016,6(06):388.
[3]陈旭波.汽车电子控制与零部件检测技术[J].科技创新与应用,2013(02):75.