汽车电磁兼容试验室规划与工艺设计.pdf

汽车科技 / July 2013 AUTO SCI-TECH 试验测试汽车电磁兼容试验室规划与工艺设计 doi: 10. 3969/j.issn.1005-2550.2013.04.010 收稿日期：2013-02-22 汽车电磁兼容试验室规划 与工艺设计 刘克涛，杨晓松，徐建超，倪新宇，程金华 （国家汽车质量监督检验中心襄阳，襄阳 441004） 摘要：随着汽车电子化技术的发展，电磁兼容问题成为影响汽车操纵、控制和安全等性能的重要因素。 本文阐述了建设汽车电磁兼容试验室的规划，并介绍了在电波暗室、转台转毂、空调及土建各方面的工艺设 计参数。 关键词：汽车；电磁兼容；试验室；测试；工艺 中图分类号：TB53 文献标志码： A 文章编号：1005-2550（2013）04-0042-06 Planning and Process Design on Automotive EMC Test Laboratory LIU Ke-tao, YANG Xiao-song, XU Jian-chao, NI Xin-yu, CHENG Jin-hua (National Automobile Quality Supervision And Test Center Xiangyang, Xiangyang 441004, China) Abstract：With the development of automobile computerize services, EMC problems have become one of the key factors to affect the handling, control and safety of vehicles. This paper demonstrates the planning of automotive EMC test laboratory. And the process parameters on anechoic chamber, turn table and dynamometer, HVAC and civil constructions are also introduced. Key words：automotive; EMC; laboratory; test; process ESA的工作频率（如车载雷达、GPS、蓝牙）和发射功率也 在逐步提高和增大。 ESA与传统的机械装置存在的根本不同在于ESA存 在电磁兼容问题。汽车本身作为一个集成的电磁环境 和 平 台 ， 各ESA之 间 的 电 磁 兼 容 性 能 ， 直 接 影 响 到 ESA的工作情况，而涉及操纵、控制和安全的ESA是否 正常工作，更是直接关乎汽车的安全性能。同时整车 及ESA在周围有强电磁场（如雷达站、高压线、广电发 射台和手机基站）的环境下不能受到干扰，而且不能 1 前言 干扰周围其它车辆和电气设备的正常工作。这些因素 随着电子技术的飞速发展，在汽车上越来越多地应用 导致电磁干扰和抗扰问题日益突出，带来了大量的汽 操纵、控制、安全、娱乐、显示等各种功能的汽车电子/电 车电磁兼容问题。 器零部件（ESA）。使用ECU/TCU等微处理器、电子传感 目前的电磁兼容理论的仿真和分析尚不成熟，最终还 器和电动执行机构取代传统的机械装置已成为汽车工业技 是需要通过电磁兼容测试来对汽车的电磁兼容性能进行试 术发展的趋势。目前，电子/电器零部件的成本已占汽车总 验验证。 成本的30%以上。一方面，ESA不断增多；与此同时， 刘克涛 浙江大学测试计量技术及仪器专业 硕士研究生毕业，任国家汽车质量 监督检验中心（襄阳）电磁兼容试 验室主任工程师。研究方向为汽车 电磁兼容及环境检测技术。 国的汽车电磁兼容标准主要是等效采用的各种国际标准和 2 汽车电磁兼容标准 欧洲标准。此外，军用汽车及装备还应满足GJB（等效采用 目前国际上主要的汽车整车和零部件电磁兼容标准包 美国军标MIL-STD）的相关要求。主要汽车电磁兼容标准 括国际标准（如ISO、IEC/CISPR）、国家标准（如欧盟指 如表1所示。 令及法规、美国SAE、日本JASO等体系）和企业标准。我 项 目分类频率范围国 标等效标准 整车对外骚扰EMI301000 MHzGB 14023-2011CISPR 12:2009 整车内部骚扰EMI150 k2.5 GHzGB/T 18655-2010CISPR 25:2008 零部件抗扰EMS201000 MHzGB/T 17619-199895/54/EC-1995附件IX 电动车对外骚扰EMI9 k30 MHzGB/T 18387-2008SAE J551-5 JAN 2004 整车、零部件抗扰ESDGB/T 19951-2005ISO 10605:2001 零部件瞬态GB/T 21437-2008ISO 7637:2004 整车抗扰EMS10 k18 GHz制订中ISO 11451 零部件抗扰EMS10 k18 GHz制订中ISO 11452 整车、零部件EMI+EMS20 M2 GHz制订中ECE R10 军标EMI+EMS10 k40 GHzGJB 151A-97MIL-STD-461D 军标EMI+EMS10 k40 GHzGJB 152A-97MIL-STD-462D 表1 汽车电磁兼容标准体系 除了上述国际、国家标准外，大型汽车企业如福特、2年），因此需要充分研究国内外相关标准和测试方法及 通用、大众、PSA、菲亚特等均制定有各自的企业标准，其发展趋势，而项目的规划建设应适度超前，不致出现试 通常称为OEM标准。OEM标准往往比相应的国际标准更为验室还未建成即落后的情况。 严格。试验室规划时，首先需要考虑试验对象及其尺寸、试 验类型、试验级别等，并考虑项目预算情况，合理选择试 验室的建设规模及资源配置，并需要考虑今后的扩展升级 3 试验室规划 能力。对于汽车整车试验，需要至少涵盖M1/M2/M3、 对汽车整车和零部件，由于背景噪声低的开阔场已很 N1/N2/N3各种车型，试验频率覆盖9 kHz18 GHz，抗扰度 难寻觅，而且抗扰度试验会对外界环境产生危害性场强， 试验电平至少达到ECE R10所要求的20 MHz2 Ghz频率范 此外试验检测需要全天候工作，因此需要建设汽车电磁兼 围和30 V/m试验场强。 容试验室，用于真实地模拟各种复杂的汽车电磁兼容环 新能源汽车的电磁兼容测试需求，是进行试验室规划 境，为整车和零部件的电磁兼容认证和研发、改进服务。 必须考虑的重要因素。传统汽车的电磁兼容性能，在不同 汽车电磁兼容试验室投资巨大、建设周期较长（约 4243 汽车科技 / July 2013 AUTO SCI-TECH 试验测试汽车电磁兼容试验室规划与工艺设计 doi: 10. 3969/j.issn.1005-2550.2013.04.010 收稿日期：2013-02-22 汽车电磁兼容试验室规划 与工艺设计 刘克涛，杨晓松，徐建超，倪新宇，程金华 （国家汽车质量监督检验中心襄阳，襄阳 441004） 摘要：随着汽车电子化技术的发展，电磁兼容问题成为影响汽车操纵、控制和安全等性能的重要因素。 本文阐述了建设汽车电磁兼容试验室的规划，并介绍了在电波暗室、转台转毂、空调及土建各方面的工艺设 计参数。 关键词：汽车；电磁兼容；试验室；测试；工艺 中图分类号：TB53 文献标志码： A 文章编号：1005-2550（2013）04-0042-06 Planning and Process Design on Automotive EMC Test Laboratory LIU Ke-tao, YANG Xiao-song, XU Jian-chao, NI Xin-yu, CHENG Jin-hua (National Automobile Quality Supervision And Test Center Xiangyang, Xiangyang 441004, China) Abstract：With the development of automobile computerize services, EMC problems have become one of the key factors to affect the handling, control and safety of vehicles. This paper demonstrates the planning of automotive EMC test laboratory. And the process parameters on anechoic chamber, turn table and dynamometer, HVAC and civil constructions are also introduced. Key words：automotive; EMC; laboratory; test; process ESA的工作频率（如车载雷达、GPS、蓝牙）和发射功率也 在逐步提高和增大。 ESA与传统的机械装置存在的根本不同在于ESA存 在电磁兼容问题。汽车本身作为一个集成的电磁环境 和 平 台 ， 各ESA之 间 的 电 磁 兼 容 性 能 ， 直 接 影 响 到 ESA的工作情况，而涉及操纵、控制和安全的ESA是否 正常工作，更是直接关乎汽车的安全性能。同时整车 及ESA在周围有强电磁场（如雷达站、高压线、广电发 射台和手机基站）的环境下不能受到干扰，而且不能 1 前言 干扰周围其它车辆和电气设备的正常工作。这些因素 随着电子技术的飞速发展，在汽车上越来越多地应用 导致电磁干扰和抗扰问题日益突出，带来了大量的汽 操纵、控制、安全、娱乐、显示等各种功能的汽车电子/电 车电磁兼容问题。 器零部件（ESA）。使用ECU/TCU等微处理器、电子传感 目前的电磁兼容理论的仿真和分析尚不成熟，最终还 器和电动执行机构取代传统的机械装置已成为汽车工业技 是需要通过电磁兼容测试来对汽车的电磁兼容性能进行试 术发展的趋势。目前，电子/电器零部件的成本已占汽车总 验验证。 成本的30%以上。一方面，ESA不断增多；与此同时， 刘克涛 浙江大学测试计量技术及仪器专业 硕士研究生毕业，任国家汽车质量 监督检验中心（襄阳）电磁兼容试 验室主任工程师。研究方向为汽车 电磁兼容及环境检测技术。 国的汽车电磁兼容标准主要是等效采用的各种国际标准和 2 汽车电磁兼容标准 欧洲标准。此外，军用汽车及装备还应满足GJB（等效采用 目前国际上主要的汽车整车和零部件电磁兼容标准包 美国军标MIL-STD）的相关要求。主要汽车电磁兼容标准 括国际标准（如ISO、IEC/CISPR）、国家标准（如欧盟指 如表1所示。 令及法规、美国SAE、日本JASO等体系）和企业标准。我 项 目分类频率范围国 标等效标准 整车对外骚扰EMI301000 MHzGB 14023-2011CISPR 12:2009 整车内部骚扰EMI150 k2.5 GHzGB/T 18655-2010CISPR 25:2008 零部件抗扰EMS201000 MHzGB/T 17619-199895/54/EC-1995附件IX 电动车对外骚扰EMI9 k30 MHzGB/T 18387-2008SAE J551-5 JAN 2004 整车、零部件抗扰ESDGB/T 19951-2005ISO 10605:2001 零部件瞬态GB/T 21437-2008ISO 7637:2004 整车抗扰EMS10 k18 GHz制订中ISO 11451 零部件抗扰EMS10 k18 GHz制订中ISO 11452 整车、零部件EMI+EMS20 M2 GHz制订中ECE R10 军标EMI+EMS10 k40 GHzGJB 151A-97MIL-STD-461D 军标EMI+EMS10 k40 GHzGJB 152A-97MIL-STD-462D 表1 汽车电磁兼容标准体系 除了上述国际、国家标准外，大型汽车企业如福特、2年），因此需要充分研究国内外相关标准和测试方法及 通用、大众、PSA、菲亚特等均制定有各自的企业标准，其发展趋势，而项目的规划建设应适度超前，不致出现试 通常称为OEM标准。OEM标准往往比相应的国际标准更为验室还未建成即落后的情况。 严格。试验室规划时，首先需要考虑试验对象及其尺寸、试 验类型、试验级别等，并考虑项目预算情况，合理选择试 验室的建设规模及资源配置，并需要考虑今后的扩展升级 3 试验室规划 能力。对于汽车整车试验，需要至少涵盖M1/M2/M3、 对汽车整车和零部件，由于背景噪声低的开阔场已很 N1/N2/N3各种车型，试验频率覆盖9 kHz18 GHz，抗扰度 难寻觅，而且抗扰度试验会对外界环境产生危害性场强， 试验电平至少达到ECE R10所要求的20 MHz2 Ghz频率范 此外试验检测需要全天候工作，因此需要建设汽车电磁兼 围和30 V/m试验场强。 容试验室，用于真实地模拟各种复杂的汽车电磁兼容环 新能源汽车的电磁兼容测试需求，是进行试验室规划 境，为整车和零部件的电磁兼容认证和研发、改进服务。 必须考虑的重要因素。传统汽车的电磁兼容性能，在不同 汽车电磁兼容试验室投资巨大、建设周期较长（约 4243 汽车科技 / July 2013 AUTO SCI-TECH 试验测试汽车电磁兼容试验室规划与工艺设计 4 工艺设计 4.1 电波暗室 电波暗室是汽车整车和零部件试验的主要场地，由屏 蔽体、吸波材料和附属设施组成，其中吸波材料的特性 至关重要。电波暗室的吸波材料有聚氨酯泡沫型、空心 2 高功率型、薄膜型、复合型等四种 。吸波材料的形状被 设计成使其阻抗与自由波阻抗相匹配。而吸波材料的有 效长度与暗室最低使用频率的四分之一波长相对应。使 用不同吸波材料、不同厂商所设计出来的暗室尺寸差别 较大，应在电波暗室供应商确定后，再进行母体建筑具 体参数的设计。 在暗室施工过程中，即使是薄膜型吸波材料，也会涉 及到粘接工艺，会包含一定的甲醛成份。而且一些吸波 材料本身也会释放有毒有害物质，在招标文件中可规定 室内空气质量的要求作为验收文件的一部分。 如果使用复合吸波材料，需要特别注意的是：铁氧体 瓦之间的缝隙大小对吸收性能影响极大，现场安装工艺 对低频性能影响非常大。由于汽车需要进行高场强的抗 扰度试验，吸波材料将电磁能转化为热能消耗掉，故吸 波材料工作时会产生热量，需要高度关注吸波材料的阻 燃性能。吸波材料的阻燃特性至少在B2级以上；暗室照 明光源附近的吸波材料环境温度较高，阻燃特性应达到 B1级以上。 需要在电波暗室内安装试验室标识logo的，最好能在 招标技术文件中明确由暗室供应商在设计时一并考虑并 负责安装，暗室完工后再行安装比较麻烦，特别是对薄 膜型吸波材料。 整车电波暗室的辐射发射试验（GB14023）对应的下 限检测频率是30 MHz（对应波长10 m），距点源大于1个 3 小于0.5 ，间隙为5 mm。波长可作为远场 ，则所有测试均符合远场测试的要求， 为实现汽车ABS/TCS等工况下的电磁兼容性能测试，而3 m法、5 m法都有部分频段为近场测试。所以，整车电 44独立驱动转毂是必要的（为满足现有标准中的行驶波暗室应选用10米法半电波暗室。 工况，最低限度也需要配备被动式转毂）。为满足电磁零部件电波暗室目前有CISPR 25暗室、3 m法暗室两 兼容试验极低的背景噪声和高试验场强的要求，需要配种类型。目前，CISPR 25标准已发布第4版草案，给出了 备为电磁兼容试验所特殊设计的使用直流测功机的转150kHz1GHz场地确认的方法：参考场地法和长线天线 毂。直流电机通过非金属轴与滚筒连接，或者通过采取法。根据国外现有试验结果，3 m法暗室基本能够符合草 两端使用接地铜刷的金属轴与滚筒相连，目的是阻隔电案要求，而CISPR 25暗室存在一定比例不符合草案要求。 机和滚筒之间的辐射影响。如果经费允许，尽量选用3米法暗室。零部件暗室的测试 为实现汽车轴距的调节，在轴距范围内使用可移动式桌宜采取水平接地的方式，防止暗室地面和棒天线的接 履带，各节履带之间有衬垫连接，保证转台的电连续地平面之间由于容性耦合而形成的谐振。如果要进行新 性。使用绝对位移传感器记录转台角度和轴距，并保证能源汽车高压部件的测试，还需在零部件暗室中增加高 断电也不会丢失数据，以防止停电后再上电时转台和轴电压、大电流的滤波器，并增大测试桌的尺寸。 距调整装置意外移动，损伤车辆。电波暗室试验频次较高的天线塔（如整车EMI天线 转台内配备迎面风系统，提供抗扰度扫频试验过程中塔），宜采用电动高度调节和极化转换方式。由于供气 的车辆冷却。带汽车尾气收集装置，尾排管采用绝缘材压力的原因和气动阀的特性，气动方式在启停过程中冲 料，并能耐受600 以上的高温。击较大，会造成天线的早期损坏。天线塔应适合所用天 抗扰度试验过程中，车辆内部有危害性高试验场强，线的重量，并带配重块和所使用天线相应的固定适配 为控制车辆运行，需要配备气动驾驶机器人，操作离合器。很多暗室供应商提供的天线塔是外包生产的，有些 器、变速器、油门踏板、点火开关等。还需要气动按钮制造商并不了解试验要求，存在着伺服电机背景噪声超 执行器对车内敏感设备进行操作。标、复合天线的振子之间或后方的部件（如固定螺钉） 使用金属等问题。4.3 空调 根据ISO 11451/11452系列标准的要求，电波暗室内电波暗室中接口板的数量、类型要事先在合同中规 的试验环境应满足温度 23 5 的要求。而ISO 定，相应规格需和测试设备供应商详细协商确定。特别 10605:2008标 准 要 求 静 电 放 电 的 湿 度 是 20%RH是控制室与转毂室、控制室与功放室之间，需要预留足 60%RH。试验室的温度控制可以通过中央空调系统来完够数量的光纤接口（包括GPIB光纤）和射频接口，以便 成，而暗室内的湿度控制不易实现，可以另行配备独立进行转毂和功放的控制和射频连接。 的除湿机。空调的选型可根据换气次数通过冷风渗透耗暗室中的光纤都应预埋在高架地板之下，经常移动的 4 光纤，如天线塔的光纤，尽量选用强度高的塑料光纤。热量公式 进行概算： 相当固定的光纤，可选用传输效率高的玻璃丝光纤。暗 （1） 室内要事先在高架地板内布置线缆通道，通道在转弯处 需使用135钝角过渡，避免直角转弯，通道端头的四周使式中，Q为制冷量，W；0.278为单位转化系数（1 kJ/h 用软橡胶等防护措施，通道内放置电缆拉索。0.278 W）；n为换气次数，次/小时；V为试验室体积， 33 需要在在屏蔽体建造完毕之后，安装铁氧体和吸波材 m ； 为空气密度，kg/m ；c 为空气定压质量比热， wp 料之前，先由暗室供应商进行初试检漏，然后再请计量 kJ/kg，一般取1.01；t为温升，。 机构进行屏蔽性能的测试。测试位置应选在屏蔽性能相 功放室的试验环境是汽车电磁兼容试验室中最为重要 对薄弱的位置，例如门缝、信号接口板、波导窗、滤波 的试验环境。有必要在功放室增加温度监控，防止空调 器等。测试时需特别注意低频磁场和高频微波点的结 故障导致价值昂贵的功放损坏。功放室空调设计时还须 果。涉及高电压应用的零部件暗室，必须进行电场的屏 考 虑 到 汽 车 带 状 线 测 试 所 需 要 的 10 kW（10 k220 蔽效能测试，需要提前与计量单位联系并支付额外的计 MHz）功放的散热问题，目前该类功放产品已从水冷散热 量费用。 （如AR的L系列）向风冷散热（如AR的A225系列）转 4.2 转台转毂 化，需要考虑因此带来的空调选型设计问题。 汽车电磁兼容试验室为模拟汽车行驶工况需要配置转 空调风管与暗室的通风波导之间连接时，必须使用防 毂，转毂嵌入在转台之中。因此，转台都是由转毂供应 火绝缘型软连接方式，以防止通过空调管道引入电磁骚 商集成提供。转台四周与暗室的过渡区和接口需要双方 扰。 进行协商确定。一般要求过渡区是正八边形的形状，圆 整车电波暗室中的主要热源为发动机的散热及轮胎与 形过渡会导致暗室施工困难。转台表面与电波暗室地面 转毂摩擦转化的热烈。空调系统采用下送风上回风的方 之间通过导电的电磁兼容性密封件来连接，其导电电阻 式，送风口在高架地板之内和转毂室，其结构如图5。 tcVnQ pw D=r278 . 0 转速、车速等工况下的差别不大，还可以不配置转毂或配 置被动转毂进行试验。而电动和混合动力汽车，在不同负 1 载下的电磁兼容性能有显著区别 。这主要是由于电动机 在不同负载下的dI/dt、dV/dt的巨大差别所导致的。因 此，配备主动式转毂已成为新能源汽车测试的必要条件。 汽车电磁兼容试验室主要由电波暗室、转台转毂、测 试设备、空调、土建及公用动力等各系统构成。 电波暗室包括整车半电波暗室、零部件半电波暗室、 零部件测试室、转毂室、功放室、控制室等，为汽车电磁 兼容试验提供必要的试验环境。为模拟电磁波在地面上的 传播规律，整车和零部件的暗室均为半电波暗室。 转台用于测量汽车不同方向的辐射发射，转毂用于模 拟汽车行驶工况，包括加减速、滑行、制动等，并可施加 预设的道路阻力。 测试设备用于进行EMI、EMS、ESD、瞬态等各种试 验项目的程控自动化测试。 空调为电磁兼容提供必要的通风、温湿度控制、汽车 尾气的排出等。 4445 图1 整车EMI测试用宽带复合天线 图2 固定在转毂转台上准备测试的轿车 图3 整车辐射抗扰度测试（20 MHz200 MHz） 图4 汽车电磁兼容试验室地面一层照片 汽车科技 / July 2013 AUTO SCI-TECH 试验测试汽车电磁兼容试验室规划与工艺设计 4 工艺设计 4.1 电波暗室 电波暗室是汽车整车和零部件试验的主要场地，由屏 蔽体、吸波材料和附属设施组成，其中吸波材料的特性 至关重要。电波暗室的吸波材料有聚氨酯泡沫型、空心 2 高功率型、薄膜型、复合型等四种 。吸波材料的形状被 设计成使其阻抗与自由波阻抗相匹配。而吸波材料的有 效长度与暗室最低使用频率的四分之一波长相对应。使 用不同吸波材料、不同厂商所设计出来的暗室尺寸差别 较大，应在电波暗室供应商确定后，再进行母体建筑具 体参数的设计。 在暗室施工过程中，即使是薄膜型吸波材料，也会涉 及到粘接工艺，会包含一定的甲醛成份。而且一些吸波 材料本身也会释放有毒有害物质，在招标文件中可规定 室内空气质量的要求作为验收文件的一部分。 如果使用复合吸波材料，需要特别注意的是：铁氧体 瓦之间的缝隙大小对吸收性能影响极大，现场安装工艺 对低频性能影响非常大。由于汽车需要进行高场强的抗 扰度试验，吸波材料将电磁能转化为热能消耗掉，故吸 波材料工作时会产生热量，需要高度关注吸波材料的阻 燃性能。吸波材料的阻燃特性至少在B2级以上；暗室照 明光源附近的吸波材料环境温度较高，阻燃特性应达到 B1级以上。 需要在电波暗室内安装试验室标识logo的，最好能在 招标技术文件中明确由暗室供应商在设计时一并考虑并 负责安装，暗室完工后再行安装比较麻烦，特别是对薄 膜型吸波材料。 整车电波暗室的辐射发射试验（GB14023）对应的下 限检测频率是30 MHz（对应波长10 m），距点源大于1个 3 小于0.5 ，间隙为5 mm。波长可作为远场 ，则所有测试均符合远场测试的要求， 为实现汽车ABS/TCS等工况下的电磁兼容性能测试，而3 m法、5 m法都有部分频段为近场测试。所以，整车电 44独立驱动转毂是必要的（为满足现有标准中的行驶波暗室应选用10米法半电波暗室。 工况，最低限度也需要配备被动式转毂）。为满足电磁零部件电波暗室目前有CISPR 25暗室、3 m法暗室两 兼容试验极低的背景噪声和高试验场强的要求，需要配种类型。目前，CISPR 25标准已发布第4版草案，给出了 备为电磁兼容试验所特殊设计的使用直流测功机的转150kHz1GHz场地确认的方法：参考场地法和长线天线 毂。直流电机通过非金属轴与滚筒连接，或者通过采取法。根据国外现有试验结果，3 m法暗室基本能够符合草 两端使用接地铜刷的金属轴与滚筒相连，目的是阻隔电案要求，而CISPR 25暗室存在一定比例不符合草案要求。 机和滚筒之间的辐射影响。如果经费允许，尽量选用3米法暗室。零部件暗室的测试 为实现汽车轴距的调节，在轴距范围内使用可移动式桌宜采取水平接地的方式，防止暗室地面和棒天线的接 履带，各节履带之间有衬垫连接，保证转台的电连续地平面之间由于容性耦合而形成的谐振。如果要进行新 性。使用绝对位移传感器记录转台角度和轴距，并保证能源汽车高压部件的测试，还需在零部件暗室中增加高 断电也不会丢失数据，以防止停电后再上电时转台和轴电压、大电流的滤波器，并增大测试桌的尺寸。 距调整装置意外移动，损伤车辆。电波暗室试验频次较高的天线塔（如整车EMI天线 转台内配备迎面风系统，提供抗扰度扫频试验过程中塔），宜采用电动高度调节和极化转换方式。由于供气 的车辆冷却。带汽车尾气收集装置，尾排管采用绝缘材压力的原因和气动阀的特性，气动方式在启停过程中冲 料，并能耐受600 以上的高温。击较大，会造成天线的早期损坏。天线塔应适合所用天 抗扰度试验过程中，车辆内部有危害性高试验场强，线的重量，并带配重块和所使用天线相应的固定适配 为控制车辆运行，需要配备气动驾驶机器人，操作离合器。很多暗室供应商提供的天线塔是外包生产的，有些 器、变速器、油门踏板、点火开关等。还需要气动按钮制造商并不了解试验要求，存在着伺服电机背景噪声超 执行器对车内敏感设备进行操作。标、复合天线的振子之间或后方的部件（如固定螺钉） 使用金属等问题。4.3 空调 根据ISO 11451/11452系列标准的要求，电波暗室内电波暗室中接口板的数量、类型要事先在合同中规 的试验环境应满足温度 23 5 的要求。而ISO 定，相应规格需和测试设备供应商详细协商确定。特别 10605:2008标 准 要 求 静 电 放 电 的 湿 度 是 20%RH是控制室与转毂室、控制室与功放室之间，需要预留足 60%RH。试验室的温度控制可以通过中央空调系统来完够数量的光纤接口（包括GPIB光纤）和射频接口，以便 成，而暗室内的湿度控制不易实现，可以另行配备独立进行转毂和功放的控制和射频连接。 的除湿机。空调的选型可根据换气次数通过冷风渗透耗暗室中的光纤都应预埋在高架地板之下，经常移动的 4 光纤，如天线塔的光纤，尽量选用强度高的塑料光纤。热量公式 进行概算： 相当固定的光纤，可选用传输效率高的玻璃丝光纤。暗 （1） 室内要事先在高架地板内布置线缆通道，通道在转弯处 需使用135钝角过渡，避免直角转弯，通道端头的四周使式中，Q为制冷量，W；0.278为单位转化系数（1 kJ/h 用软橡胶等防护措施，通道内放置电缆拉索。0.278 W）；n为换气次数，次/小时；V为试验室体积， 33 需要在在屏蔽体建造完毕之后，安装铁氧体和吸波材 m ； 为空气密度，kg/m ；c 为空气定压质量比热， wp 料之前，先由暗室供应商进行初试检漏，然后再请计量 kJ/kg，一般取1.01；t为温升，。 机构进行屏蔽性能的测试。测试位置应选在屏蔽性能相 功放室的试验环境是汽车电磁兼容试验室中最为重要 对薄弱的位置，例如门缝、信号接口板、波导窗、滤波 的试验环境。有必要在功放室增加温度监控，防止空调 器等。测试时需特别注意低频磁场和高频微波点的结 故障导致价值昂贵的功放损坏。功放室空调设计时还须 果。涉及高电压应用的零部件暗室，必须进行电场的屏 考 虑 到 汽 车 带 状 线 测 试 所 需 要 的 10 kW（10 k220 蔽效能测试，需要提前与计量单位联系并支付额外的计 MHz）功放的散热问题，目前该类功放产品已从水冷散热 量费用。 （如AR的L系列）向风冷散热（如AR的A225系列）转 4.2 转台转毂 化，需要考虑因此带来的空调选型设计问题。 汽车电磁兼容试验室为模拟汽车行驶工况需要配置转 空调风管与暗室的通风波导之间连接时，必须使用防 毂，转毂嵌入在转台之中。因此，转台都是由转毂供应 火绝缘型软连接方式，以防止通过空调管道引入电磁骚 商集成提供。转台四周与暗室的过渡区和接口需要双方 扰。 进行协商确定。一般要求过渡区是正八边形的形状，圆 整车电波暗室中的主要热源为发动机的散热及轮胎与 形过渡会导致暗室施工困难。转台表面与电波暗室地面 转毂摩擦转化的热烈。空调系统采用下送风上回风的方 之间通过导电的电磁兼容性密封件来连接，其导电电阻 式，送风口在高架地板之内和转毂室，其结构如图5。 tcVnQ pw D=r278 . 0 转速、车速等工况下的差别不大，还可以不配置转毂或配 置被动转毂进行试验。而电动和混合动力汽车，在不同负 1 载下的电磁兼容性能有显著区别 。这主要是由于电动机 在不同负载下的dI/dt、dV/dt的巨大差别所导致的。因 此，配备主动式转毂已成为新能源汽车测试的必要条件。 汽车电磁兼容试验室主要由电波暗室、转台转毂、测 试设备、空调、土建及公用动力等各系统构成。 电波暗室包括整车半电波暗室、零部件半电波暗室、 零部件测试室、转毂室、功放室、控制室等，为汽车电磁 兼容试验提供必要的试验环境。为模拟电磁波在地面上的 传播规律，整车和零部件的暗室均为半电波暗室。 转台用于测量汽车不同方向的辐射发射，转毂用于模 拟汽车行驶工况，包括加减速、滑行、制动等，并可施加 预设的道路阻力。 测试设备用于进行EMI、EMS、ESD、瞬态等各种试 验项目的程控自动化测试。 空调为电磁兼容提供必要的通风、温湿度控制、汽车 尾气的排出等。 4445 图1 整车EMI测试用宽带复合天线 图2 固定在转毂转台上准备测试的轿车 图3 整车辐射抗扰度测试（20 MHz200 MHz） 图4 汽车电磁兼容试验室地面一层照片 项 目频率范围性能测试结果 屏蔽效能14 k18 GHz 100 kHz以下，80 dB 100 kHz以上，100 dB 包括磁场、电场、平面波、微波 归一化场地衰减 NSA 30 M1 GHz 10 m距离： 3.5 dB （7 m直径） 3 m距离： 3.0 dB （2 m直径） 场地电压驻波比S-VSWR1 G18 GHz3 m距离： 6 dB 场均匀性FU26 M18 GHz 整车暗室：16个测试点中至少75%不超过6 dB 零部件暗室：16个测试点中至少75%不超过6 dB 背景噪声30 M18 GHz 低于CISPR 22 class B 限值线 6 dB （迎面风系统全负荷运转，尾排系统运转，转毂0120 km/h加 速及减速，转台运行的情况下测试） 表2 试验室性能测试结构 后经试验室自行测试，30 MHz以下的磁场和电场背景特别是电子电器产品的质量和可靠性，具有非常重要的现 噪声也低于GB/T 18387-2008限值线10 dB。实意义。 其后，又陆续建成了汽车整车及零部件EMI测试 系统、零部件EMS测试系统、零部件传导及BCI屏蔽参考文献： 室、整车EMS测试系统等，全面形成了汽车电磁兼容1 SAE J551-5-2012. Performance Levels and Methods of 试验能力。Measurement of Magnetic and Electric Field Strength from Electric Vehicles, 150 kHz to 30 MHzS.2012. 2 高攸刚,张苏慧. 5米法电波暗室J. 安全与电磁兼容, 6 结束语 2003(2): 30-31. 本文是对汽车电磁兼容试验室建设及工艺设计过程中 3 F.W. Trautnitz. 暗室吸波材料的进展与场地电压驻波比验 相关经验和教训的一些总结，期冀对汽车电磁兼容试验室 证方法J. 安全与电磁兼容, 2008(4): 45-48. 的建设者有所裨益。 4 GB 50019-2003 采暖通风与空气调节设计规范S. 北 汽车电磁兼容试验室的建设，形成了汽车电磁兼容试 京:中国计划出版社,2003. 验研究的环境及试验条件，对于提升汽车电磁兼容性能， 图5 汽车电磁兼容试验室空调结构图 汽车科技 / July 2013 AUTO SCI-TECH 试验测试汽车电磁兼容试验室规划与工艺设计 4647 4.4 土建及公用动力涉及面到包括测试设备在内的各个供应商。各方在工艺、 电波暗室最忌进水和灰尘。土建设计尽量采用钢筋混实施进度等各方面的配合、协调是项目正常开展的必要条 凝土结构，而不要使用钢构型式，前者的防雨、隔音和保件。其中，电波暗室与土建、电波暗室与测试设备、电波 温性能更好而且不需每年进行保养。暗室与转台转毂之间的接口是最重要的。 对土建的要求除根据工艺要求的承载外，需要考虑到电 业主方要根据项目的实施情况，在合适的阶段牵头召 集各方进行项目的工艺、进度、接口的协调会，明确各方 波暗室地面的平整度不超过5 mm/5 m，而且不允许有累计误 的职责和要求，是项目建设推进的必要条件。项目协调会 差、地面不得朝某个方向倾斜。土建需要提供接地电阻0.5 需要召开多次，尤其是对专业经验欠缺的土建设计方和施 的接地铜带给暗室接地，可使用四线探棒法通过电桥测试。 工方来说，可从其他各方的经验中得到启发，且有效避免 试验室配电采用3相5线制，每相的负载尽可能平均分配，电 推诿、扯皮现象。 波暗室滤波器的进线端之前不能安装漏电保护开关。 汽车电磁兼容试验室一般将转毂室、功放室都放置在 5 性能测试 地下一层。在南方地区，尽管采取多种防潮措施，夏秋两 国家汽车质量监督检验中心（襄阳）自2008年底启动 季地下室的潮气很难避免。地下室可采用通透结构，而且 建设汽车电磁兼容试验室，于2010年7月完成了电波暗室屏 在暗室施工前在地下室配备足够容量的除湿机非常必要。 蔽效能的测试，同年12月经奥地利Seiberdorf试验室完成场 电波暗室的滑动门、转毂的刹车系统需要使用压缩空 均匀性测试、场地电压驻波比的测试，2011年4月由中国计 气，需要配备足够容量的气源和冷干机等过滤装置。 量院进行了场均匀性测试和背景噪声测试。相关测试结果 4.5 项目协调 如表2。 汽车电磁兼容实验室的建设是一个复杂的系统工程。 项 目频率范围性能测试结果 屏蔽效能14 k18 GHz 100 kHz以下，80 dB 100 kHz以上，100 dB 包括磁场、电场、平面波、微波 归一化场地衰减 NSA 30 M1 GHz 10 m距离： 3.5 dB （7 m直径） 3 m距离： 3.0 dB （2 m直径） 场地电压驻波比S-VSWR1 G18 GHz3 m距离： 6 dB 场均匀性FU26 M18 GHz 整车暗室：16个测试点中至少75%不超过6 dB 零部