ECU的车规级试验：DV试验（七：EMC标准及测试-2）

原创汽车电子与软件 2025-02-25 18:36 889浏览 0评论 0点赞

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本文约7,600字，建议收藏阅读

作者 | 左成钢

出品 | 汽车电子与软件

前言：

《ECU的车规级试验》系列文章：

ECU的车规级试验：DV试验（一：标准概述）已发布

ECU的车规级试验：DV试验（二：电气环境标准简介）已发布

ECU的车规级试验：DV试验（三：电气负荷标准及测试）已发布

ECU的车规级试验：DV试验（四：机械负荷标准及测试）已发布

ECU的车规级试验：DV试验（五：气候及防护、化学标准及测试）已发布

ECU的车规级试验：DV试验（六：EMC标准及测试-1）已发布

ECU的车规级试验：DV试验（七：EMC标准及测试-2）本篇

书接前文，EMC相关知识，包括标准及测试等内容较多，上篇文章初步介绍了ECU的车载电磁环境如辐射、传导、静电放电等，以及传导干扰及辐射干扰的产生的原因，同时初步介绍了下EMC相关标准。本篇将详细介绍相关EMC标准及测试，因标准数量较多，且内容也很多，为便于大家理解，按照前篇的思想，后续的标准介绍将按照干扰/发射（骚扰）与抗干扰的维度去进行划分，然后逐步讲解。

本篇将从干扰/发射（骚扰）相关标准GB/T 18655（采标IEC CISPR 25）及GB/T 21437（采标ISO 7637）开始讲解，本文先初步介绍一下GB/T 18655，包括标准简介以及测量的基本要求，关于具体干扰及辐射测试相关部分将在接下来的文章中进行介绍，敬请期待。

*注：本文部分内容节选自作者新书《广义车规级电子元器件可靠性设计与开发实践》，由机械工业出版社于2024年6月份出版，节选时进行了改编。本文内容较多，建议大家收藏阅读。

本文目录如下：

1. EMC标准介绍

2. 干扰/发射部分

3. GB/T 18655简介

3.1 标准的更新点

3.2 标准的测试方法

3.3 标准的范围

3.4 引用文件

3.5 术语和定义

3.6 人工网络AN与人工电源网络AMN

3.7 标准的适用性检查流程图

4. 测量的一般要求

4.1 骚扰源种类

4.2 辐射骚扰的限值

4.3 试验计划及判定标准

4.4 运行条件

4.5 屏蔽室与ALSE

4.6 供电电源

#01

EMC标准介绍

EMC标准在上篇文章已经做了初步介绍，本篇将基于标准进行详细介绍。汽车电子零部件产品相关的EMC试验标准按干扰（骚扰）/发射和抗干扰划分，如下图所示：

汽车电子零部件EMC试验标准（来源：左成钢《广义车规级》）

上图可以拆分为干扰、传导抗扰、辐射抗扰及静电放电ESD等四部分，我们分开详述。

#02

干扰/发射部分

上篇文章初步介绍了一下，干扰（骚扰）/发射的相关标准比较少，实际上经常用到的也的确不多。如下图所示：

EMC干扰相关标准（来源：左成钢《广义车规级》）

干扰（骚扰）/发射相关的标准常用的实际上也就两个，分别是：

1) IEC CISPR 25，相应的国标是GB/T 18655 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。

2) ISO 7637，相应的国标是GB/T 21437 道路车辆电气/电子部件对传导和耦合引起的电骚扰试验方法。

但GB/T 21437这个标准比较复杂，标准一共有三部分，分别为GB/T 21437.1、GB/T 21437.2、GB/T 21437.3，GB/T 21437.2前面一部分是讲瞬态传导发射的，后一部分是讲抗扰的，而GB/T 21437.3则是全部讲抗扰的，如下图所示：

EMC干扰相关标准（来源：左成钢《广义车规级》）

GB/T 18655（采标IEC CISPR 25）和GB/T 21437（采标ISO 7637）两个标准我们分开一个个来讲。标准名称及详细的实施日期，采标情况如下表所示：

EMC干扰相关标准（来源：左成钢）

#03

GB/T 18655简介

GB/T 18655（采标IEC CISPR 25）只有一个标准，而不像GB/T 21437，标准有三部分（共计71页）。但是GB/T 18655标准的内容却非常多，一个标准就有132页，比GB/T 21437三个标准加一起的内容还要多得多。

3.1 标准的更新点

GB/T 18655-2018实施日期为2019年2月1日，用于替代GB/T 18655-2010，针对这近十几年间我国新能源技术的快速发展，标准也做出了更新，新标准中这些技术变化我们需要关注一下：

增加了电动和混合动力车辆的充电模式；

增加了电动和混合动力车辆内屏蔽的高压电源系统的试验方法。

另外，依据我国车载接收机的载波频率实际使用情况，相比CISPR 25:2016中业务/频率范围进行调整如下，增加了BDS，B1I北斗民用波段1553MHz～1569MHz。

我们先看一下标准的引言部分。标准开头就说明了标准是用于保护车载接收机免受车内产生的传导和辐射发射的骚扰。注意下，这里说的车载接收机，并不仅限于车，还包括船，毕竟标准名称里就有船。具体标准的适用性后面在适用性检查流程里会讲。

另外，标准给出的试验程序和限值，是对车辆辐射发射的预防性控制，且对控制零部件/模块的长、短持续时间的传导/辐射发射同样有效。

标准通过以下方面来达到这些目的：

1) 建立一套试验方法，用以测量车辆电气系统的电磁发射;

2) 给车上的电气系统的电磁发射设定限值;

3) 建立一套不依赖整车的车载零部件和模块的试验方法;

4) 为零部件的电磁发射设定限值，用以保护车载接收装置免受干扰;

5) 将车辆零部件按骚扰持续时间分类，设定限值的范围。

同时标准还强调了，零部件的试验并不能代替整车的试验，二者的确切联系依赖于零部件的安装位置、线束长度、线束布置、接地位置和天线位置。在实际整车可用之前可以先行对零部件进行评价。

3.2 标准的测试方法

标准规定的测试方法总共有以下五种，至于我们经常用到的也就是前面三种，后面两种较少用到。

1) 零部件/模块的传导发射-电压法

2) 零部件/模块的传导发射-电流探头法

3) 零部件/模块的辐射发射-ALSE法

4) 零部件/模块的辐射发射-TEM小室法

5) 零部件/模块的辐射发射-带状线法

所以你去看标准也会发现，标准中对ALSE法进行了非常详细的介绍，包括整车和零部件，而对TEM小室法及带状线法则放到了附录中去。比如在附录G中关于带状线法，标准是这样描述的“研究和实践这种试验方法来扩大对这种试验方法的认可范围，以便将来能有机会达成一致的意见后把这种方法加入到本标准主体中”。

标准正文对TEM小室法及带状线法的描述

另外，不同的测试方法根据其测试范围及目的等可以整理为下面的表格：

GB/T 18655标准测试项目、范围及目的汇总（整理：左成钢）

从这里可以看到，GB/T 18655标准主要是用于测试零部件的干扰/发射，干扰/发射又分为传导和辐射（也就是干扰的两种途径），其中传导有两种测试方法：电压法和电流探头法。而辐射发射则有三种测试方法，分别是ALSE法、TEM小室法及带状线法，如下图所示：

GB/T 18655中规定的测试方法（来源：左成钢《广义车规级》）

所以GB/T 18655标准除了能测试零部件外，还可以用来对整车的辐射发射进行测试，比如对于电动车，标准就给出了车辆插座在车体侧面/前/后部的车辆试验布置示例，同时标准还规定了交流充电电源应通过50μH/50Ω人工电源网络与车辆相连，直流充电电源应通过5μH/50Ω高压人工网络与车辆相连。

3.3 标准的范围

标准规定了从150kHz～2500MHz频率范围内的无线电骚扰限值和试验方法。标准适用于任何用于车辆、挂车和装置的电子/电气零部件。标准中频率分布的细节参考了国际电信联盟(ITU)出版物及在中国的实际应用情况。标准中的限值用于保护车载接收机，使其免受同一车内零部件/模块产生的骚扰。第5章提供了整车(无论连接到电网充电与否)测量的方法和限值，第6章提供了零部件/模块测量的方法和限值。

最后标准还强调了，只有根据车辆限值进行的整车试验才能被用于最终评价零部件的兼容性，这点需要标准使用者重点关注。也就是说，单独零部件通过了EMC试验并不能说明产品可以满足车载要求，必须等到OEM进行整车测试通过后才行。所以有实际项目开发经验的同学们应该都知道，零部件DV通过后需要把报告提交给OEM，如果零部件的EMC有问题，OEM肯定不允许，因为很可能会影响到整车的EMC；但即使零部件过了，也不能保证整车就没问题，OEM最后也必须进行整车EMC测试。

标准明确了被保护的接收机类型包括：

广播接收机(声音和电视)

地面移动通信

无线电话

业余的、民用的无线电设备

卫星导航系统(北斗、GPS等)

Wi-Fi和蓝牙设备

举例来讲，如果没有这个标准，某个EMC性能很差的零部件可能就会干扰到你收听车载广播，使用蓝牙听歌，甚至使用手机打电话都会被干扰，更不用说使用卫星导航了。说到这里就顺便提一下以前遇到的一个案例，一个LED大灯模块的EMC性能超标，装车后就干扰到了收音机。具体表现为车灯一开收音机就收不到信号了，全是干扰，最后就查出来是LED大灯的EMC问题，辐射发射超标，经过EMC测试整改后再装车就好了。

标准中的车辆是以内燃机、电力或二者共同实现自行驱动的装置。车辆包括(但不限于)乘用车、货车、农用拖拉机及雪地车。可参照附录A中的流程图判定装置或设备是否适用于本标准（后面会讲）。

另外需要注意的是：标准不包括保护电控系统免受射频(RF)发射、瞬态或脉冲电压波动影响的内容。这些内容包括在其他标准化委员会出版物中。也就是说，如果是一个电控模块，类似于BCM、ECU等这类控制单元，是不在该标准保护范围内的。

另外需要注意的是，标准中的限值为推荐值，在车辆制造商和零部件供应商达成一致的条件下可以更改。本标准也适用于车辆制造商、零部件和设备供应商在车辆交付使用后，附加和连接在车辆线束或车载电源连接器上的零部件和设备，也就是说，后装件也适用此标准。

由于安装位置、车身结构和线束设计会影响无线电骚扰对车载接收机的耦合，第6章定义了多种限值等级。使用的限值等级(作为频带的函数)需经车辆制造商和零部件供应商一致同意。本标准定义的试验方法用于帮助车辆制造商和供应商改善整车和零部件设计，以确保车载射频发射控制在一定水平。

整车试验限值作为指导，其制定基于典型无线电接收机使用车载天线这一情况，如果未配备该特定天线，则使用试验天线。出于经济原因，车辆制造商应自主确定哪些频段用于车内可能的无线电业务。例如，虽然电视波段占用了无线电频谱的一段重要部分，但是许多车型可能不会安装电视接收机，在这样的车上试验和改善该频段噪声源是不经济的。也就是说，标准的具体使用者需要考虑车辆实际的车载应用环境，而非一味遵循标准，不知变通。这和之前几篇文章里笔者对于标准解读和应用的观点是一致的，标准是用来用的，是可以也是应该根据应用来做调整的，标准是灵活的，而非死板的。

另外，1979年，世界管理无线电通信大会(WARC)将第一区域的低频限制到148.5kHz。就车辆而言，150kHz试验就足够了。

在标准附录I部分还介绍了关于电动和混合动力车辆内屏蔽的高压电源系统的试验方法，高压和低压部分的试验有较大的相似性，了解了低压零部件的测试后，再去看高压部分会有很大帮助。本文着重于介绍低压零部件的测试，对高压电源系统测试感兴趣的同学可以去看标准原文，本文在此不再赘述。

3.4 引用文件

GB/T 18655-2018标准主要引用了以下标准：

GB/T 4365—2003 电工术语电磁兼容

GB/T 6113.104—2016 无线电骚扰和抗扰度测量设备和测量方法规范，第1-4部分

GB/T 6113.203—2016 无线电骚扰和抗扰度测量设备和测量方法规范，第2-3部分

GB/T 29259—2012 道路车辆电磁兼容术语

ISO 7637-3:2016 道路车辆由传导和耦合引起的电骚扰，第3部分：除电源线外的导线通过容性和感性耦合的电瞬态发射

ISO 11452-4:2011 道路车辆窄带辐射电磁能量产生的电骚扰零部件试验方法第4部分：线束激励法

CISPR16 无线电骚扰和抗扰度测量设备和测量方法规范，包括1-1、1-2、和2-1部分

SAE ARP 958.1 RevD:2003-02 电磁干扰测量天线标准校准法

从上述引用文件，也就是参考标准能看出来，标准是从大到小的，比如上述标准就是从电工到无线电，再到道路车辆逐渐进行了细化，然后再参考行业内的相关标准，汽车就参考道路车辆。比如未来你需要起草一个标准，道理也是一样的，你需要先把范围放大，电子电气相关的，去找电工电子，涉及到无线的去找无线电，然后再找道路车辆，以此类推。

3.5 术语和定义

标准涉及到的术语较多，我就简单介绍几个，需要详细了解的具体去看标准吧。

1) 人工电源网络 Artificial Mains Network,AMN：为DUT（即被测设备，也叫EUT）提供规定射频阻抗的网络。它将骚扰电压耦合至测量接收机，并且使试验电路与供电电源相隔离。标准规定，对于连接到交流电源与充电模式有关的零部件(如充电机)，及处于充电模式的车辆，应使用标准所述的50μH/50Ω人工电源网络。

2) 人工网络 Artificial Network，简称AN：串联在被测装置电源线处或信号/负载线处，在给定频率范围内为测量骚扰电压提供规定负载阻抗并使被测装置与电源或信号/负载线相互隔离的装置。

3) 等级Class：由采购方和供应商协商，并在试验计划中确定的执行级别。

4) 参考接地平面Reference Ground Plane：一个导电平面，其电位作为公共参考电位。

5) 屏蔽壳体Shielded Enclosure：专门设计用来隔离内外电磁环境的网状或薄板金属壳体。

3.6 人工网络AN与人工电源网络AMN

按照GB/T 18655的规定，人工网络（AN）可分为以下几种：

1) 用于LV供电零部件的人工网络

2) 用于HV供电零部件的人工网络

3) 用于直流电源充电模式下零部件的人工网络

4) 用于直流电源充电模式下车辆的人工网络

关于人工网络AN，这里详细介绍下用于LV供电零部件的人工网络，也就是我们最常用到的。AN的原理图如下图所示：

GB/T 18655对5μH人工网络的规定（整理：左成钢）

上图即为一个典型的5μH/50Ω人工网络(AN)，AN应直接安装在接地平面上，AN的接地线应与接地平面搭接。另外，AN的测量端口应端接一个50Ω的负载。下表和下图给出了在0.1MHz～100MHz的频率范围内AN的阻抗ZPB(允差为±20%)。阻抗ZPB在上图所示的P端与B端测得，测量时测量端口端接一个50Ω负载，且A端与B端之间短路。

标准对人工网络AN阻抗频率特性曲线的规定（整理：左成钢）

标准对人工网络(AN)阻抗(ZPB)值的规定（整理：左成钢）

另外，我们也简单介绍下人工电源网络（AMN），AMN可分为以下几种：

1) 用于零部件的AMN

2) 用于连接到交流电源处于充电模式车辆的AMN

按照GB/T 18655的规定，对于连接到交流电源与充电模式有关的零部件(如充电机)，以及于连接到交流电源处于充电模式的车辆，应使用标准规定的相应的AMN。

另外还有不对称人工网络(AAN)，可分为以下几种：

1) 用于对称通信线路的AAN

2) 用于电源线上电力线通信(PLC)的AAN

3) 用于控制导引上PLC(技术)的AAN

按照GB/T 18655的规定，用于充电站/充电桩与零部件(如充电机)或车辆之间通信的通信系统，应使用标准规定的相应的AAN。

3.7 标准的适用性检查流程图

关于标准的适用性检查流程图，这部分内容本来是在标准的附录A部分，但是我认为提到这里介绍会比较合适，会更方便大家对标准的理解和使用。下图的目的在于帮助标准的使用者判定一个特定产品是否属于GB/T 18655标准的适用范围。若该流程图和第1章规定的范围发生冲突时，应以第1章为准。标准的适用性检查流程图如下：

GB/T 18655标准适用性检查流程图（整理：左成钢）

#04

测量的一般要求

4.1 骚扰源种类

GB/T 18655标准中规定的电磁骚扰源可划分为两类:

窄带骚扰源(例如具有时钟、晶振、微处理器和显示器中的数字逻辑的车辆电子零部件)；

宽带骚扰源(例如电机和点火系统)。

需要注意的是，大多数车辆或电子/电气零部件既是宽带骚扰源，同时也是窄带骚扰源，而有些只是某单一的骚扰源。另外，宽带骚扰源可以分为短时宽带(如洗涤器电机、电动后视镜、电动窗)和长时宽带(如刮水器电机、暖风电机、发动机冷却系统等)。

标准对骚扰源进行分类的目的仅仅是用于简化试验要求，减少使用的检波器数量(例如如果知道是宽带类型的骚扰源，诸如直流电刷整流电机，则可以不使用平均值检波器)。否则标准将要求骚扰源同时符合两种检波器的限值要求，而不考虑该骚扰属于何种类型。

4.2 辐射骚扰的限值

车辆及零部件的辐射骚扰的限值详见标准。以整车为例，限值的频段涵盖了广播如FM、TV等，移动通信如VHF、RKE、UHF、GSM、GPS、北斗、GLONASS、3G、蓝牙等，下表为车辆ALSE法辐射骚扰限值示例的广播部分。

骚扰限值（广播部分）示例-整车法

4.3 试验计划及判定标准

GB/T 18655标准中要求应为每个试验任务建立试验计划。试验计划应规定试验频率范围、发射限值、天线类型和安放位置、试验报告要求、电源电压和其他相关参数。另外，试验计划中应写明各个频段是适用平均值和峰值限值还是平均值和准峰值限值。

标准要求，屏蔽室内的环境电磁噪声电平应比试验计划所规定的限值至少低6dB，所以在实际的DV测试中，试验室都会先进行底噪测量，然后才会进行正式测量（即工作模式测量）。

标准要求，在任何情况下，被测件都应符合平均值限值的要求。另外，被测件还应符合峰值或准峰值限值的下列两项要求：

1) 对于峰值和准峰值限值都规定的频段，被测件应符合峰值限值要求或准峰值限值要求(视试验计划中写明而定)；

2) 对于仅规定峰值限值的频段，被测件应符合峰值限值的要求。

标准中规定的限值已经考虑了不确定度。标准给出了适合所有频段的符合性判定流程图，如下图所示。

GB/T 18655中对所有频段的符合性判定方法的规定（整理：左成钢）

4.4 运行条件

对于电子零部件尤其是ECU来讲，ECU通常有很多功能，同时还有很多种运行模式，一个工作模式又可以有几种状态，被测件不同的运行条件均能够影响发射测量的结果。所以基于这种考虑，标准要求被测件运行应参考车辆实际情况，确定典型负载和其他条件，以便得到最大发射状态。另外运行条件应在试验计划中作出规定。

为了确保零部件/模块在试验期间的运行是正确的，应使用外设接口单元来模拟车辆装置。依据指定的运行模式，被测件上所有重要的传感器和执行器的连线都应与外设接口单元相连。外设接口单元应能够按照试验计划对被测件进行控制。外设接口单元可以安装在屏蔽室内部或外部。如果安装在屏蔽室内，外设接口单元产生的骚扰水平应至少比试验计划规定的试验限值低6dB。

关于零部件的运行模式及功能特性状态分类，在接下来的GB/T 21437标准中会有详细介绍。

4.5 屏蔽室与ALSE

我们常说的EMC测试的屏蔽室有两种，一种就是单纯的屏蔽室，一种是指装有吸波材料的屏蔽室(ALSE，Absorber lined shielded enclosure)。辐射场强度的测量应在屏蔽室中进行，以消除来自于电气设备以及附近广播站和其他无线电发射机的辐射场所产生的外来高电平骚扰。外设接口单元可以安装在屏蔽室内部或外部。如果安装在屏蔽室内，外设接口单元产生的骚扰水平应至少比试验计划规定的试验限值低6dB。屏蔽室内的环境电磁噪声电平应比试验计划所规定的限值至少低6dB。屏蔽室的屏蔽效能应足以保证达到对环境电磁噪声电平的要求。

ALSE就是指装有吸波材料的屏蔽室，在ALSE中进行的测试就被称为ALSE法测试。因为对于辐射发射的测量，反射能量能造成20dB以上的误差，因此，有必要在屏蔽室的墙和天花板上使用射频吸波材料来保证辐射发射的测量，而地面则不应铺设吸波材料。另外，对于辐射发射试验，屏蔽暗室应有足够的尺寸以确保不论是车辆、被测件还是测量天线都距离墙或天花板，或此处吸波材料的最近表面1m以上。另外，标准还要求在70MHz~2500MHz频率范围内，吸波材料的吸波性能应大于或等于6dB。

4.6 供电电源

标准要求供电电源应能够调节，使电压Us保持在规定范围内，根据标准的要求，我对供电电压进行了整理，如下表所示：

GB/T 18655标准对供电电压的规定（整理：左成钢）

限于篇幅，本文初步介绍了干扰/发射（骚扰）相关标准GB/T 18655（采标IEC CISPR 25）及GB/T 21437（采标ISO 7637），主要介绍了GB/T 18655，包括标准的更新点、标准的范围、适用性、测试的一些基本要求等，详细的干扰及辐射测试相关的标准及DV测试方法将在接下来的文章中进行介绍，敬请期待。

/ END /

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3.1 标准的更新点

3.2 标准的测试方法

3.3 标准的范围

3.4 引用文件

3.5 术语和定义

3.6 人工网络AN与人工电源网络AMN

3.7 标准的适用性检查流程图

4.1 骚扰源种类

4.2 辐射骚扰的限值

4.3 试验计划及判定标准

4.4 运行条件

4.5 屏蔽室与ALSE

4.6 供电电源

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