保护车载接收机EMC测试问题分析与整改

戎 辉，赵明丽，刘 喆，汪春华，王子龙

（中国汽车技术研究中心汽车工程研究院，天津 300162）

保护车载接收机EMC测试问题分析与整改

戎 辉，赵明丽，刘 喆，汪春华，王子龙

（中国汽车技术研究中心汽车工程研究院，天津 300162）

通过对某款车型EMC性能摸底试验保护车载接收机的测试，确定车辆车载末端骚扰超标原因，并协助整车厂进行整改实施；整改后验证测试表明，有效解决了保护车载接收机超标问题。详细阐述保护车载接收机的测试方法、评判准则及相应的整改措施，建议整车性能开发要注重EMC正向开发设计。

EMC；摸底测试；骚扰；整改

近几年来，汽车电子设备及产品在汽车产业中呈现快速发展的形势，其中包括蓝牙、全球定位系统（GPS）、通信设备（3G、4G）等，这些设备在设计上相对复杂，而且又属于敏感器件。在整车电磁干扰环境下，暖风电机、刮水电机这类大功率骚扰器件工作，会产生电磁兼容干扰问题，因此需要给供应商提出合理性能指标要求，并在开发设计阶段进行EMC设计审核。

整车EMC保护车载接收机测试需满足如下相关标准：①GB 18655—2002《用于保护车载接收机的无线电骚扰特性的测量方法及限值》；②GB/T 18655—2010《车辆、船和内燃机 无线电骚扰特性 用于保护车载接收机的限值和测量方法》；③CISPR 25—2008《Vehicles,boats and internal combustion engines—Radio disturbance characteristics -Limits and methods of measurement for the protection of on-board receivers》［1］。

1 保护车载接收机排查测试

由于整车企业在选定供应商时，并未对暖风电机提出EMC性能要求，某车型在进行保护车载接收机测试时，当暖风电机工作，收音机FM（76～108 MHz）频段测试数据超标。初步分析是暖风电机工作引起的电磁干扰，通过线束耦合到收音机天线线束。进行排查测试。

1）将整车蓄电池断电，给收音机天线单独供电，确保收音机天线及放大器正常工作，测试结果并未超标，说明天线本身设计并未出现问题。

2）车辆状态至ON挡，重新进行测试，测试数据也并未出现超标现象。

3）对比2）与暖风电机工作数据，确定暖风电机引起超标现象。

2 问题整改

2.1 整改过程

暖风电机工作时，导致保护车载接收机测试不合格。整改过程如图1所示，首先确定零部件本身符合EMC性能要求，在确保零部件符合要求的前提下，再进行整车相关走线整改，最终对测试结果进行验证。

2.1.1 整车保护车载接收机测试结果

整车测试根据标准GB 18655—2002、GB/T 18655—2010分别进行，其中在76～108 MHz频段超标，测试结果如图2所示。

图2 整车测试结果

2.1.2 暖风电机传导发射测试结果

电源线传导骚扰的测试结果如图3所示，在50～60 MHz最大超标15 dB。由于暖风电机本身不合格，所以优先对零部件进行整改。

2.1.3 暖通电机的整改

整改过程中，暖通电机电源端增加如图4所示的滤波器。

图4 整改采用的滤波器

增加上述滤波器后，供应商提供的测试报告表明，其传导和辐射发射均能够达到标准等级3级限值要求，测试结果如图5所示。

图5 整改暖风电机测试结果

2.1.4 整车第2轮测试

采用整改后的暖通电机，保护车载接收机测试结果仍不能满足要求。此时，如果进一步进行暖通电机进行整改，难度较大、成本高，所以从暖风电机相关的布线角度进行分析和整改。

2.1.5 电气系统整改

电气系统整改时，尝试多种方法，如改变走线等。最终有效的方式为：①将空调控制器与调速模块之间的连接线束加长186 mm；②将暖风电机的正负极线束均增加72 cm左右。

电气系统整改后的测试结果如图6所示，能够满足GB 18655—2002标准要求。测试状态为：空调控制器与调速模块间线束加长186 mm，打开暖风电机，且最大风量。

2.2 原因分析

2.2.1 控制系统原理

暖风电机控制系统原理如图7所示，空调控制器紧靠收音机布置，收音机的搭铁点为IP-G2。

图7 暖风电机控制系统

从上述原理可以看出，与馈线可能平行布置且距离较近的导线主要为：①暖风电机与调速模块的连接线；②调速模块到IP-G3的连接线；③空调控制器到IP-G3的连接线；④暖风电机的正极线。

2.2.2 问题定位

考虑如下原因，暖风电机整改后导致保护车载接收机超标的原因可能主要为调速模块：①在超标频段，暖风电机达到了标准等级3限值要求；② 暖风电机靠近中控布置，其正负极线与馈线平行布置的长度相对较短；③进行电气系统整改时，改变的线束都与调速模块相关。若主要原因仍为暖风电机，改变调速模块与空调控制器的线束应不会产生改善效果。而且，该导线传输的是模拟信号，本身不应存在过大的电磁骚扰。

2.2.3 干扰耦合分析

2.2.3.1 差模干扰

调速模块的差模干扰的传输路径如图8所示（红色和黑色箭头线）。

图8 差模干扰

从图8可以看出：由于调速模块的搭铁点为IPG3，在右侧A柱，导致调速模块差模干扰的辐射回路大大增加，将调速模块的搭铁点调整到左侧A柱，如图9所示,。

图9 调整后的差模回路

改变搭铁点后，具有如下的优点：①降低差模干扰的回路；②差模干扰的回路远离馈线，主要在车左侧；③鼓风机供电的正极和负极回路几乎平行，有利于降低回路面积。

进行电气系统整改时，同时增加了暖通电机的正极线和负极线，且两者基本平行走线，如图10所示。虽然会增加回路面积，增加差模干扰与馈线的耦合，但影响不大。

图10 增加暖通电机正负极线

电气系统整改过程中，并未改变调速模块的搭铁点，所以采取的整改方案对差模干扰与馈线的耦合影响不大。

2.2.3.2 共模干扰

调速模块共模干扰的传输路径如图11所示（红色箭头线）。

图11 共模干扰

从图11可以看出，下列线束都会传播共模干扰：①暖风电机与调速模块的连接线；②调速模块到IP-G3的连接线；③空调控制器到调速模块的连接线；④暖风电机的正极线。

但是考虑暖风电机距离中控较近，暖风电机的正负极线与馈线的平行布置长度较短。调速模块与空调控制器的连接线基本未与馈线平行布置。所以，相对而言，与馈线耦合最强的应为调速模块到IP-G3的连接线。

通过改变调速模块的搭铁点，将其布置到车左侧A柱，可以避免其与馈线平行布置，消除两者之间的耦合。但在进行电气系统整改时，未改变调速器的搭铁点，所以该方案效果无法评估。

为分析实际实施方案，调速模块共模干扰与馈线的耦合模型可以简化为图12所示。

图12 共模干扰与馈线耦合模型

实施的有效整改方案为： ①将空调控制器与调速模块之间的连接线束加长186 mm； ②将暖风电机的正负极线束均增加72 cm左右。

两种方案都增加了共模干扰发射天线的长度，但增加的发射天线长度与馈线之间的耦合并不大。方式②的实际实施情况如图10所示，基本未与馈线平行布置。方式①的实际实施方式如图13所示，增加的导线在车辆左侧，而馈线在车辆右侧，所以基本无影响。

图13 增加调速器到空调控制器连接线

另一方面，考虑到增加天线长度可以增加通过该天线发射出去的EMI，且调速模块共模干扰的大小固定，所以两种方式都会减小由调速模块到IP-G3连接线辐射出去的EMI。3根共模干扰发射天线中，到IP-G3连接线与馈线平行布置长度最长，距离最近，所以两者耦合也最多。综上：电气系统整改时采用的方式①或方式②都有利于降低耦合车载天线末端的EMI；在增加导线长度相同的情况下，方式①的效果应更好，因为调速模块与空调控制器连接线本身距离馈线较远；最佳的方案应是将调速模块的搭铁点布置到车辆左侧A柱，此时共模干扰如图14所示。

图14 更改搭铁点后的共模干扰

采用这种整改方式，具有优点：①彻底消除了与馈线耦合最强的共模干扰发射天线；②与原先连接到IP-G3相比，连接到左侧A柱也会缩短调速模块的搭铁线长度，意味着缩短了共模干扰发射天线的长度，也有利于减小共模的耦合。

3 结束语

对于整车电磁环境来说，汽车上的暖风电机属于骚扰源。尤其在收音机天线FM频段超标，会导致整车收音机效果不佳、有杂音等问题，从而影响乘车的主观感受。而为了解决EMC干扰问题，往往需要零部件供应商配合整改、验证，可能延长整车开发周期、成本增加。因此在整车开发过程中增加前期的设计和优化，以减少后期的测试与整改，开发阶段措施介入得越早可采取的措施手段越多，所需成本越低。通过合理的电源/搭铁、线束设计、零部件布置审核、零部件EMC目标要求制定，有效保证整车EMC性能。

［1］ GB 18655—2002，用于保护车载接收机的无线电骚扰特性的限值和测量方法[S]. 北京：中国标准出版社，2002.

［2］ 郑军奇.EMC电磁兼容设计与测试案例分析（第2版）[M].北京：电子工业出版社，2010.

［3］ 陈训龙，郑洪波，宜密莉，等.电源EMI滤波器的技术参数及其应用（上）[J].电气时代，2007（9）：130-132.

（编辑 凌 波）

EMC Test Problem Analysis and Improvement for Protection of On-Board Receivers

RONG Hui, ZHAO Ming-li, LIU Zhe, WANG Chun-hua, WANG Zi-long
（Automotive Engineering Research Institute, China Automotive Technology and Research Center, Tianjin 300162, China）

Through the EMC pre-compliance test the on-board receiver protection test, the reason for excess interference on vehicle terminal is identified, which assists improvement implementation of manufacturers, and the verification test proved its effectiveness. In this article, the vehicle-mounted receiver test method, evaluation criteria and the corresponding improvement are discussed in detail. Finally, a suggestion is given that more attention is needed on EMC positive development design during the vehicle performance improvement.

electromagnetic compatibility; pre-compliance test; interference; improvement

U463.67

A

1003-8639（2017）04-0051-04

2017-03-06

戎辉（1981-），男，河北邯郸人，博士，主要研究方向为汽车电磁兼容。