一种电磁兼容正向开发验证体系*

唐 伟， 陈 拯， 陆云峰， 孙小宝， 叶 青， 王志强

（奇瑞商用车（安徽） 有限公司， 安徽 芜湖 241003）

2020年1月1 日， 工信部发布新版本 《道路车辆 电磁兼容性试验要求和方法》 的电磁兼容新法规， 该法规更新试验项目、 强化测试等级， 明确如果整车电磁兼容测试不合格， 产品不能上市。 由于近年我司汽车开发周期变短， 项目预算减少， 电子化应用程度高， 整车电磁兼容一次性通过率低， 测试成本高， 在新法规执行后， 整车EMC一次性通过率会更低， 整改验证费用会更高。 为此， 建立电磁兼容正向开发验证体系， 可降低整车EMC测试费用， 提升整车电磁兼容合格率。

1 整车电磁兼容合格率低原因分析

通过对整车电磁兼容合格率低进行5mt原则分析， 确定了以下5个末端要素。

1） 工程师能力不足： 大部分工程师对电磁兼容试验不了解， 无法进行试验验证体系管控。

2） 奇瑞试验验证设备不全： 试验中心仅有7637-2脉冲机 （仅能测部件）、 ESD发生器， 仅能做两项测试， 不能满足整车测试的需求， 无法进行充分电磁兼容整改验证。

3） 外协件品质不达标： 部分外协不能提供合格的试验数据， 80%整车电磁兼容不合格是由单件不合格造成， 单件电磁兼容品质差对整车造成极大风险。

4） 未使用电磁屏蔽材料： 电磁屏蔽材料可以有效屏蔽电磁波， 保障试验合格率， 奇瑞商用车因成本考虑， 未使用相关材料， 从而降低了整车合格率。

5） 电磁兼容整改方法不明确： 合格的单件装车后会发生能量耦合、 叠加， 导致系统级试验不合格， 需要依据整改方法确定异常电磁波， 快速处理异常能量源头。

2 电磁兼容正向开发验证体系

2.1 建立单件电磁兼容管控机制

1） 目标分解设定： 基于新法规， 对整车电磁兼容目标进行区域化、 功能性电磁兼容目标分解， 设定不同零件的电磁兼容指标， 见图1。

图1 指标图

2） 建模仿真： P3阶段对零件PCB进行建模仿真， 分析磁感应线、 电波强度等参数， 确定能否满足电磁兼容指标要求， 如图2所示。

图2 能量图

3） 供应商及第三方试验资源能力确定： 通过能力验证比对， 确定不同实验室的差距， 择优而用， 最大程度减少单件测试误差。 表1为比对方式， 图3为比对结果。

表1 比对方式

图3 比对结果

4） 关键件测试指导： 针对新技术电器件的电磁兼容试验方法进细化研究， 指导工程师编制测试指导书 （图4），提升测试品质。

图4 产品测试指导书

5） 供应商电磁兼容测试支持： 对供应商提供现场测试支持， 辅助测试， 提升品质和效率， 如图5所示。

图5 测试进展及结果

6） 零件状态一致性确认： 明确试验件的样品状态要求， 对整车电磁兼容车辆状态点检确认， 确保试验件与供货件一致性， 如图6所示。

图6 整车EMC试验车辆状态点查表

2.2 新电磁兼容整改方法

2.2.1 数据离群分析法

将整个项目沿用报告基于 “源头标准、 试验报告/数据” 进行全局核查， 基于规定的离群分析法， 筛除出可疑数据量， 如表2所示。

表2 数据分析表

2.2.2 系统集成仿真测试法

1） 对多个关键零部件进行建模仿真， 分析磁感应线、电波强度等参数， 优化异常能量源。

2） 将优化后的零件仿真结果导入到整车模型中， 通过线束发射模型分析、 敏感体系统信号分析等措施确定整车异常发射源， 可以便捷地从源头进行整改。 图7为车身表面发射电流分布图示。

图7 车身表面发射电流分布图示

2.2.3 电磁转移法

针对高强电磁波， 在不能使用昂贵电磁吸收材料的前提下， 采用多点搭铁、 蓄电池滤波等方式转移异常电磁波。

2.2.4 建立EMC近场频谱测试方法

通过建立新的测量框架， 形成实际应用的近场探头测量方法。 EMC近场频谱法相比标准EMC测试结构简单， 对异常区域可定性锁定。 图8为方法框图， 图9为执行曲线。

图8 方法框图

图9 执行曲线

3 应用及推广

该改善成果已应用在奇瑞商用车开发的各类车型上，包括捷途、 开瑞等品牌， 通过售后跟踪以及国家抽查结果反馈， 未出现电磁兼容失效的情况， 改进成果有效， 并对各个车型特点形成一车一案的技术创新案例指导书， 对奇瑞股份、 奇瑞新能源进行技术宣贯、 传授， 提升了整体奇瑞集团的电磁兼容开发验证能力。 经财务核算， 2020 年EMC整 改 验 证 费 用 降 低411.2 万 元， 降 幅 达93%； 2021 年EMC整改验证费用降低167万元， 降幅达93%。

通过建立单件电磁兼容管控机制及电磁兼容正向开发验证体系， 提升了整车电磁兼容开发验证能力， 降低了项目开发成本， 确保了奇瑞商用车符合上市准则。

基于该改善成果的建立， 已形成了发明专利二项： ①ZL 2018 1 0870403.X一种TBOX天线方向性测试用工装及其测试方法； ②ZL 2016 1 0503405.7遥控钥匙专用的杂散发射测试专用机器手专利。