汽车电磁兼容基础知识及问题排查方法
一、电磁兼容简介
1、电磁兼容现象
- 开车听收音机时，经常会出现短时间的收不到电台。
- 手机来电时，话筒会出现失真伴有电流的杂声干扰。
- 打电话时，CRT显示器屏幕的雪花干扰、闪动等现象。
- 电动汽车整车总线错误帧多、崩溃等现象。
- 挂倒挡时，中控屏花屏。扭矩响应错误等。
2、电磁兼容定义
按照GB 4365-2003，电磁兼容性（EMC），是指设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。
- 不受环境影响，可正常工作（抗扰）。
- 不影响环境中其他部件的正常工作（骚扰）。
- 电磁兼容要素
- 电磁兼容环境
- 常见的车内电磁环境
- 常见的车外部电磁环境
二、电磁兼容标准
1、国际标准
- ISO标准
- IEC/CISPR标准
2、中国标准
三、整车电磁兼容要求—新能源车
1、GB 34660-2017 道路车辆 电磁兼容性要求和试验方法、 GB/T 18387-2017 电动车辆的电磁场发射强度的限值和测量方法
- 电场辐射发射
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频率，f/MHz |
峰值限值/dB(µV/m) |
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0.15~4.77 |
88.89-20lg(f) |
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4.77~15.92 |
116.05-80lg(f) |
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5.92~20 |
67.98- 20lg(f) |
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20~30 |
41.95 |
2、GB/T 18387-2017 电动车辆的电磁场发射强度的限值和测量方法
- 磁场辐射发射
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频率，f/MHz |
峰值限值/dB(µV/m) |
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0.15~4.77 |
37.36-20 lg(f) |
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4.77~15.92 |
64.52-60 lg(f) |
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5.92~20 |
16.45-20 lg(f) |
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20~30 |
-9.57 |
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运行模式 |
说明 |
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低速 |
车速为16km/h,道路负载按照车辆满载情况设置。 |
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高速 |
踩下加速器或设置巡航控制系统产生额定车速70km/h，道路负荷按照车辆满载情况设置。 |
四、电磁兼容测试常用的设备及术语
1、天线类
双锥天线：30MHz~300MHz
对数天线：30MHz~1GHz
喇叭天线：1GHz~18GHz
环形天线：9KHz~30MHz
- 频谱分析仪、示波器、接收机。
3、检波器、电流探头、近场探头 和静电枪。
4、电磁兼容常见的术语
- EMI（电磁干扰）：电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降。
- EMS（电磁抗扰性）：设备或者系统在一定环境中正常工作时能承受的环境电磁骚扰的能力。
- RE：辐射发射
- CE：传导发射
- RS：辐射抗扰
- 电场：电场是指电荷周围的力场，它对其他电荷施加电力。
- 磁场：磁场是由运动电荷产生的力场，它对其他运动电荷施加磁力。
- 分贝：用于表示能量、功率和强度的一个单位。EMC测试领域的一个通用的单位。常用的分贝，有表示功率（ dBmW，通常写作dBm ）、电压的 （dBμV）。 30dBm＝1W ，+3dBm，功率乘2倍；－3dBm，功率乘1/2； ＋10dBm，功率乘10倍；－10dBm，功率乘1/10；
- 时域：是描述数学函数或物理信号对时间的关系。例如一个信号的时域波形可以表达信号随着时间的变化。
- 频域：阐述的是不同频率点上的电压或电流信号的幅值。
如上图, 蓝色信号是在两根导线内部作往返传输的，我们称之为“差模”。黄色信号是在信号与地线之间传输的，我们称之为“共模”。
- 共模干扰电流（CM）
电源线和地之前的电位差所形成的干扰电流。
- 差模干扰电流（DM）
两条任意的电源线之间的电位差所形成的干扰电流。
五、常见电磁兼容问题的排查
1、电磁兼容问题发生时的现象
- 整车零部件工作异常
- 中控花屏、黑屏、自动重启。
- 按喇叭雨刮动作
- 遥控器失效
- 整车CAN线错误帧增多 ，比如CAN错误帧引起无法换挡，电机扭矩不响应，转速控制不准确等。
- 人身安全，腿毛掉光、失眠、记忆力下降等。
2、电磁兼容问题排查方法
现场最常用的做法为排除法和定位分析法 分析，找出问题的根源。解决方法有抑制干扰、隔断路径、屏蔽敏感体。
- 电磁兼容问题排查所用的设备
4、电磁兼容问题排查实例
问题1描述：牵引车车试验过程中发现行车状态时换挡使能的情况下总线错误帧过多，导致车辆无法挂倒挡。
问题1分析排查：
a、排查该条CAN线节点，发现移除TCU控制器节点，错误帧消除。同时，在不移除控制器时，将TCU换挡的电磁阀移除，会消除大量错误帧。初步判定错误可能和TCU控制器及电磁阀相关。
b、现场对TCU控制器、低压电源线及TCU线束布局情况进行分析，初步判断，干扰应为主驱电机使能后电机产生的辐射引起，线束屏蔽较差，对辐射干扰比较敏感。
c、TCU控制器重新车架接地验证，总线错误帧数量减少。
d、对TCU线束进行排查，发现TCU线束的CAN双绞线的屏蔽层悬空，未进行接地连接，屏蔽失效。线束进行屏蔽层接地处理后错误帧消除。
问题2描述：电机冷却机组在电机使能工作时，产生错误帧现象。
问题2分析排查：
a、电机冷却机组重新进行接地，错误帧未消除。
b、电池冷却机组CAN线进行增加磁环，部分线束进行铜箔包裹。错误帧减少但未消除，判定是CAN总线抗扰能力差。
c、将底盘总线束至电池冷却机组节点处线束刨开，发现CAN总线未做双绞处理，且该段线束直接与电池冷却机组低压电源线平行走线，锁定问题原因。
d、重新更换合规线束后错误帧消失。
经验总结：在进行整车CAN线设计及制作时，一定要注意CAN的双绞以及CAN屏蔽层的双端接地进行针对性测试。
讲解挺好
对汽车电子方面的新人十分友好
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