关于哪些测试适用于汽车产品类型的基本信息现在包含在一个指令中。
马丁·奥哈拉,交通主管,克兰菲尔德,贝兹,英国
介绍
本文讨论了新的欧洲汽车EMC指令2004/104/EC中实施的更改1.新指令于2004年11月发布,从2006年1月1日起有效取代现有的汽车EMC指令95/54/EC。
背景
欧盟委员会承认欧洲汽车EMC指令95/54/EC存在缺陷2因为它包含了与其他国际标准的冲突,特别是CISPR-25,所以几乎是立即发布的3.用于汽车部件测试。大多数汽车原始设备制造商认为它不适合作为汽车产品的基本标准,主要原因是该指令中缺乏进行的瞬态测试。售后市场设备供应商表示关注的另一个领域是,获得通用EMC指令(89/336/EEC)“CE”批准的售后市场产品和获得R&TTE指令(1999/5/EC)批准的电信产品类型在车辆中没有控制功能的状况。在95/54/EC中,这些产品的现状是,2002年10月之后,这些产品必须在车辆使用时标有“e”标记。
在20世纪90年代末,欧盟委员会设立了一个项目,考虑修订汽车EMC指令,约克EMC服务公司(YES)赢得了运行该项目的合同。YES就汽车行业要求对该指令进行的更改编写了一份详细报告;汽车原始设备制造商、汽车分层供应商和EMC测试服务提供商,以及更广泛的消费电子和无线电通信行业。《约克报告》4在EMC社区中得到了广泛宣传,并通过Internet免费提供。这里讨论的新版汽车EMC指令中实施的许多变化反映了这项工作的发现。
关于新的欧盟汽车电磁兼容指令的一般说明
新指令仍然被归类为“旧式”指令,这意味着测试和测试级别包含在单一指令文件中,然而,它现在引用其他国际标准的一些测试方法和设置。引用多个标准增加了获取所有必要文档的成本,但作为“旧式”指令,所需文档的成本和数量仍然低于“新式”EMC指令。对于适用于汽车产品类型的测试,由于所有基本信息都包含在一个指令中,因此也较少混淆。
新指令(2004/104/EC)是对现行指令(95/54/EC)的重大改进,它在要求和测试级别上都更加明确。在使用国际汽车测试标准时,它使欧盟指令的测试方法与大多数汽车原始设备制造商使用的测试配置保持一致。在未来,将“e”标记测试的结果转换为OEM规范将会更加直接。
现有的指令通过在指令文本中使用诸如“应至少比参考限值低2分贝”等短语来掩盖适用的真实极限线,而新版则消除了任何混淆的可能性,并明确说明了极限水平是什么。如果重写仅仅是为了澄清,那么它是值得的,因为2004/104/EC比95/54/EC更容易阅读。清晰度提高的一个主要例子是新指令第一个附件中明确定义的"与免疫相关的功能",这明确定义了需要进行免疫测试的接口,这一领域在当前版本中仍有一些解释。
整车测试
虽然这主要只与汽车制造商(OEM)有关,但最终对OEM生产线匹配产品的最终批准要求是车载测试;是所有汽车产品的最大市场。车辆测试的变化也会对那些只在车上测试的产品产生影响,例如某些传感器。
辐射辐射测试
2004/104/EC关于整车辐射排放测试的最重要变化是取消了压缩点火发动机的排除(即。、柴油发动机车辆)。在95/54/EC中,只有火花点火(汽油)发动机车辆明确包含宽带辐射排放测试。大多数汽车型号的汽油和柴油版本的电子设备是相同的;除了引擎管理控制器。大多数原始设备制造商将测试他们的柴油版本以及汽油版本,然而,在现有的指令中,可以选择不测试柴油车,该指令在替换中被删除。
对于3米和10米车辆-天线测试装置,30 MHz-1 GHz的频率范围、极限水平和测试方法与现有的95/54/EC指令相同,窄带限制比宽带限制低10 dB(图1)。新指令采用CISPR-125在文件中没有定义的测试设置参数,特别是车辆的操作模式直接取自CISPR-12,而不是在指令中引用。
窄带发射在95/54/EC中有一个“初始步骤”,允许省略进一步的测试,如果在车辆广播天线的88 MHz至108 MHz范围内,测量的发射水平低于20 dBµV。在2004/104/EC中,这一“初始步骤”选项已被取消,并要求对整车进行全频率范围的排放测试。
辐射免疫试验
抗扰度测试的一个主要变化是频率上限从1 GHz增加到2 GHz。在20mhz ~ 2ghz频段的90%以上,场强保持在30v /m,在任何特定频率点,场强都不低于25v /m。新指令中的车辆辐射抗扰性测试参考标准ISO 114516对于自由现场测试设置,目前测试方法在95/54/EC中明确描述。虽然95/54/EC测试方法类似于ISO 11451-2的自由场测试,但ISO标准也允许整车的传输线系统(TLS)测试,因此新的欧盟指令也可以解释为允许整车的TLS测试(图2)。
新指令的另一个补充是根据ISO 11451-4在车辆尺寸超过12米长和/或2.6米宽的完整20 mhz - 2-GHz频率范围内使用车载BCI。这可能会节省大量的成本,但高达2 GHz的BCI探头的可用性实际上可能会限制该测试选项的使用。
车辆测试条件和失败标准明确列在2004/104/EC中,使测试工程师的工作更容易,指令更易于阅读。
95/54/EC中的测试信号调制仅在80%深度以1 khz调制频率进行幅度调制(AM)。这在2004/104/EC中保留为20 MHz至800 Mz。800 MHz以上的脉冲调制(PM)使用的脉冲宽度为577µs,周期为4.6 ms。这个PM方案恰当地代表了移动电话常用的编码,是该欧盟指令的一个早就该增加的内容。
2004/104/EC中仅规定了整车辐射抗扰度测试的垂直极化,这与TLS测试一致,但与现有的欧盟汽车EMC指令测试要求有所背离。
在车辆上安装无线电设备
车辆制造商须在申请2004/104/EC批准认证时,就其车辆安装射频发射机的要求作出声明。这可能会对限制售后无线电设备的设备类型和安装位置产生潜在影响。由于这是在他们的批准文件上的声明,对于用户或售后市场供应商来说不一定是显而易见的(尽管它很可能在所有者手册中重复),并且如果在服务中发现问题,可能会成为潜在的争论焦点。例如,制造商可能会声明仅使用安装了带有外部天线的车载套件的移动电话,这意味着任何人在车内使用没有安装套件的移动电话将使车辆认证无效?如发生意外事件(如。安全气囊展开)在这种情况下,制造商可以声称这是一个特定的排除,并已证明尽职调查?这可能会与当地的产品安全法规发生冲突,最终可能无法提供充分的辩护。
组件测试
这是OEM供应商的产品和售后市场汽车系统必须遵守的领域,以便在欧洲销售适合车辆的产品。组件和子系统仍然在通用描述电子子组件(ESA)下被提及。
某些欧盟市场的供应商应该获得更多准入的一个领域是对指令解释的限制。例如,德国市场目前对95/54/EC的解释是,在没有汽车制造商书面确认该产品不会使车型批准失效的情况下,防止任何售后市场电气产品适合(有或没有电子标记)。这实际上是对非oem批准产品的贸易限制。新指令不允许制造商限制售后产品,除了无线电设备的一般声明。
Ce和r&tte认证产品
一旦2004/104/EC生效,没有永久连接到车辆线束、无需专用工具即可拆卸或在技术上仅限于在车辆静止时操作的产品将不再需要证明符合汽车EMC指令。这些产品可以进行CE标记(如有必要),并通过通用EMC指令(89/336/EEC)流程获得符合性声明,这包括自我认证和技术结构文件(TCF)的符合性路径。同样的情况也适用于R&TTE产品(如。,移动电话和无线电设备),根据上述限制条件,满足R&TTE指令被确定为足够适合车辆。
汽车EMC指令的这一变化为一些供应商提供了一种方法,可以根据“使用已知的良好电路”和TCF,通过自我认证产品(CE标志)减少测试。然而,在某些产品上保留“e”标记,以保持在汽车市场上的信誉,可能是商业上的迫切需要。售后市场产品零售商也可能会要求对产品进行“e”标记测试,否则威胁将产品从他们的销售组合中移除。汽车原始设备制造商不太可能批准适合他们车辆的产品(如。(在特许经销商),即使作为售后产品,如果没有获得“e”标志认证作为最低限度。
辐射辐射测试
测试频率范围或所应用的极限水平没有变化(宽带和窄带,图3)。测试设置有重大而合理的变化,现在参考标准CISPR-25,这是最常用的汽车OEM辐射和传导排放参考设置。因此,应该可以利用为“e”标志认证所采取的测量,直接与CISPR-25测试条件下规定的OEM规范要求进行比较。
测试设置的主要区别是测试台高度从1米改变为0.9米,以及接收天线高度的相关变化。总的来说,这一微小的工作台高度变化对测量的辐射辐射影响最小,目前95/54/EC测试装置和2004/104/EC (CISPR-25)的测试结果非常相似。
进行排放测试
指令更新中的规范部分(第6节)指出“ESA(s)应测试辐射和传导排放…”(第6.1.1.2节)。CISPR-25是大多数汽车产品的辐射排放参考规范,这是OEM进行排放测试的事实标准,然而,新的欧盟指令使用了瞬态抗扰度规范ISO 7637-27作为其传导排放参考标准。
使用ISO 7637-2进行排放测试是不寻常的(尽管测试方法一直在ISO 7637标准中),并且通过/不通过限制的定义不像CISPR-25中的限制那样明确。仅使用示波器进行电压瞬态测量(ISO 7637以前版本包括瞬态电流测量),并且没有定义频率参数,仅测试纳秒(ns)和微秒(µs)脉冲或毫秒(ms)脉冲的时间捕获。发射失效级别也定义为绝对电压,而不是通常的分贝-微伏(dBµV)测量(表1)。
虽然这是一项新的测试要求,但限制和测量方法使得额外的测试成本相对较低(这些测试可以与传导抗扰度同时进行,见下文),而且除了感应线圈驱动器和电机控制电路外,所有测试的故障概率都非常小。即使是感性负载驱动器也应该能够在其驱动输出上使用最小的抑制电路来满足这些要求。
第8节规定的进行排放测试的豁免;“例外”,如第8.5节所述;“没有开关、不包含开关或不包含感应负载的esa不需要进行传导排放测试... .”这意味着几乎所有的电气产品都必须进行传导瞬态测试,即使是现代汽车中的数字时钟也有用于调整时间设置的开关。这可能是对措词的迂迂的解释,术语“开关”可能特指电气开关产品,然而,这仍然是一个广泛的定义,任何带有数字振荡器的产品(包括那些低于通常9 khz截止频率的产品)仍然包含在这个定义中。
辐射免疫试验
与整车测试一样,最重要的变化是将辐射抗扰度测试的高频率范围扩展到2 GHz,并采用了相关的ISO标准(ISO 114528,第1至5部分)进行测试设置。整车采用相同的AM和PM方案,零部件重复采用;80% AM为20 MHz至800 MHz, 577µs/4.6 ms PM为800 MHz至2 GHz。
自由场测试仅在2004/104/EC中规定了垂直极化,这应该抵消了由于频率扩展而增加的测试时间,因此抗干扰测试成本应该不受更新的影响。
在辐射抗扰度测试领域,欧盟汽车EMC指令和OEM标准一直存在差异。每种适用测试方法的应用场的大小是不同的(表2),这对于EMC标准来说是不寻常的,但与现有版本的汽车EMC指令是一致的。不同的水平是根据对不同的测试方法进行比较测试以获得相同的效果,然而,在委员会阶段似乎失去了对这些资料的访问,或者可能从未公开过。大多数OEM标准对其应用的任何测试方法都使用相同的场强,通常等效的BCI电流水平与等效场强(即。自由场或TLS测量方法为100 V/m, BCI为100 mA)。因此,在欧盟指令中,30 v /m自由场测试一直是一种较不具有侵略性的免疫测试,因此更容易满足,并将继续这样做。
进行免疫测试
新的汽车EMC指令要求应该更准确地称为瞬态抗扰度测试。这是对新指令最重要的单一变化,并构成了以前没有在95/54/EC指令中实施的新测试制度。新指令使用了ISO 7637-2: 2002。ISO 7637系列标准通常被oem厂商使用,是任何ESA与车辆环境电气兼容性的基本测试。因此,尽管以前不是强制性的,但这些测试应该对任何用于车辆配合的电气产品进行。
测试只在连接到电源的线路上进行,包括操作上连接的线路,如点火感应线路和开关点火供电线路。测试包括ISO 7637-2的脉冲1至4,包括感性负载切换和启动,但明显不包括负载转储脉冲(脉冲5,有关脉冲定义见表3)。严重等级3用于12v和24v系统的所有测试(数值见表4)。严重等级3是相当严重的测试级别,特别是对于售后产品,然而,3C test有限公司进行和公布的车载测量9已经表明,这个测试水平是典型的瞬态电压大小和波形观察到的附件插座在现代车辆。
对于非免疫相关功能,适用的功能类别(定义见附录A)非常低,但是,鉴于更新中对构成免疫相关功能的更新定义,这可能只适用于少数产品。免疫相关函数的功能类是严格的,特别是测试脉冲3,其中ESA技术上应保持在参数公差范围内。在现实中,很难准确地测试A类功能,因为这需要ATE在ESA进行瞬态免疫测试时运行,而这种情况很少(如果有的话)遇到。如果ESA在曝光过程中不执行任何意想不到的功能,则很难区分A类和B类功能。
对现有产品的影响
在2004/104/EC成为法律之前,现有的汽车产品仍必须遵守95/54/EC的要求。新指令生效时已经上市的产品不必立即重新测试,除非产品在设计上有重大变化;“重大”的判定由相关认证机构自行决定,目前还没有相关指南。
LINE-FIT产品
直接供应给OEM的线配合产品不太可能需要任何设计更改来满足2004/104/EC的要求。大多数汽车oem都有一个比欧盟指令严格得多的EMC规范;已存在或新版本。
上述情况可能的例外是在抗扰性测试领域,目前该领域的定义主要与车辆控制面(即。,直接影响车辆控制)和安全功能。新指令现在还包括“驾驶员干扰”,包括光学和声学干扰。尽管该指令在文本中澄清了一些与免疫相关的功能,但相当广泛的“驾驶员干扰”分类可以应用于车内娱乐(ICE)和线路匹配远程信息处理系统,如卫星导航。在现有的指令解释中,这些后续产品免除了免疫测试(仅在95/54/EC中辐射免疫)。在许多OEM规范中,远程信息处理和ICE产品通常具有较低的严重级别。因此,重新设计某些车载产品以满足新指令增加的免疫要求可能会产生相关成本。
售后市场产品
许多(如果不是大多数的话)售后市场产品不太可能满足2004/104/EC的全部要求。特别是相对严格的瞬态抗扰度要求和辐射抗扰度测试要求目前不会在许多售后产品上进行测试,如果这些产品没有线拟合导数的话。很少有供应商会花钱对其产品进行非必要的额外测试。
重新设计某些售后产品以满足增加的免疫要求的成本对于相对简单的设备来说可能是难以承受的,特别是售后ICE和免提电话套件等设备。然而,这些可以被CE标记,然后在车内使用。在遵循这一合规路线之前,需要技术服务部门的干预,以确定产品与安全无关(因此对汽车EMC指令没有豁免要求),否则产品可能被禁止在车内销售。该产品仍然必须满足汽车EMC指令的基本排放要求,才能获得合格声明,这也必须由技术服务部门进行评估,因此仍可能需要某种形式的测试。
因此,非免疫相关的售后配件将不需要进行电子标记(图4);然而,他们需要做到这两点:
- 自我证明符合汽车指令排放和进行瞬态要求
- 从汽车主管部门获得证书,以证明该产品或产品系列与豁免权无关,因此不需要型式批准。
商用车辆及部件
基本要求是(像95/54/EC一样),在乘用车(M1类)及其售后市场配件的整车型式批准(WVTA)下,它将是强制性的,并由成员国自行决定是否将其应用于其他类别的车辆。因此,对于货车和客车,以及用于安装这些车辆的部件,每个成员国有权自行决定是否修改国家立法,以要求新的EMC批准和新的注册必须获得2004/104/EC的批准。10
时间尺度
新的汽车电磁兼容指令2004/104/EC已于2004年11月在欧共体官方刊物(OJ)上公布,可在www.autoemc.net上在线查阅。
- 2004/104/EC的新批准将于2006年1月1日起生效。
- 从2006年7月1日起,EMC的新车辆或组件类型认证必须符合2004/104/EC,从即日起将不再可能进行95/54/EC的测试。
- 在2006年7月1日前已经通过EMC认证的现有车辆和零部件可以继续销售。
- 从2009年1月1日起,新注册的乘用车和所有在市场上销售的用于乘用车改装的新配件必须符合规定。
结论
在辐射发射和抗扰性测试中可能有一些错失的机会。例如,为什么辐射发射的频率限制没有扩大到2 GHz,以匹配抗扰范围并涵盖移动电话干扰风险?此外,业界还在推动机舱内更高频率的无线通信,尤其是蓝牙(2.45 GHz)和类似的免提电话接口技术。将辐射发射和抗扰度要求扩展到3 GHz将涵盖大多数可预见的车载技术,并减少在3或4年内进行另一次更新的需要。
毫无疑问,新的汽车EMC指令是一份编写良好的文件,明确了测试过程的许多方面,并参考了测试方法的国际汽车测试标准。提高辐射抗扰性的高频范围和使用PM编码是一个有点迟了的扩展,以涵盖移动电话产品。同样,包含瞬态抗扰度是任何汽车电气产品的合理测试制度。
我最担心的是可能在车内使用自我认证的CE标志产品。然而,汽车技术服务评估的要求应防止不符合CE标志的产品过多12进军汽车配套市场。
致谢
我要感谢英国运输部的Mike Lowe和MIRA Ltd的Terry Beadman在准备本文时提供的帮助。
参考文献
- 2004年10月14日欧盟委员会第2004/104/EC号指令,适应技术进步理事会第72/245/EEC号指令,该指令涉及车辆的无线电干扰(电磁兼容性),并修订了第70/156/EEC号指令,该指令涉及与成员国有关机动车及其拖车型式批准的法律的近似。
- 1995年10月31日欧盟委员会第95/54/EC号指令适应技术进步理事会第72/245/EEC号指令,该指令是关于接近成员国关于抑制安装在机动车辆上的火花点火发动机产生的无线电干扰的法律,并修订了第70/156/EEC号指令,该指令是关于接近成员国关于机动车辆及其拖车的类型批准的法律。
- CISPR 25“保护车载接收机的无线电干扰特性的限值和测量方法”(2002年第2版)。
- 关于道路车辆电磁兼容指令95/54/EC应用的研究,即诺布尔,I.D. Flintoft, L.M. McCormack, 2001年4月24日(http://www.yorkemc.co.uk/research/automotive)。
- CISPR 12“车辆、摩托艇和火花点燃的发动机驱动装置无线电干扰特性-限值和测量方法”(2001年第5版)。
- ISO 11451道路车辆。窄带辐射电磁能量的电干扰。车辆试验方法
第1部分:概述和定义(2001年第2版)。
第2部分:车外辐射源(2001年第2版)。
第4部分:大电流注入(BCI) (ISO11451-4:第1版1995)。 - ISO 7637- 1“道路车辆——传导和耦合引起的电干扰
第1部分:定义和一般考虑”(2002年第2版)。
第2部分:仅在标称电源电压为12v或24v的车辆上沿供电线路进行电瞬态传导”(2004年第2版)。 - ISO 11452《道路车辆。窄带辐射电磁能量的电干扰。部件试验方法》
第1部分:概述和定义(2001年第2版)。
第2部分:吸收层屏蔽外壳(2001年第2版)。
第3部分:横向电磁模式单元(2001年第2版)。
第4部分:大电流注入(BCI)(2001年第二版)。
第5部分:条纹线(2002年第二版)。 - “e”标记的瞬态测试要求-必要性还是官僚主义?,James Gordon-Colebrooke and Alex McKay, p 108 – 119, Automotive EMC 2003, 6th November 2003.
- 2004/104/EC(替换的汽车EMC指令)发布,汽车EMC通讯,2004年12月第8期。
- 新汽车EMC指令的影响,Terry Beadman, p 6 - 12,汽车EMC 2004, 2004年10月12日。
- 合规更新研讨会,汽车EMC通讯,第7期,2004年9月。
附录A: ISO失败模式严重性分类
下面给出的所有分类都是针对总的设备/系统功能状态。
注:此处“功能”一词仅指电子系统所执行的功能。
甲级:设备或系统的所有功能在受到干扰期间和之后都按设计运行。
乙级:曝光期间,设备/系统的所有功能均按设计执行;但是,其中一个或多个可能超出指定的公差。在移除曝光后,所有功能自动恢复到正常范围内。记忆功能仍为A级。
丙级:设备或系统的一个或多个功能在曝光期间不能按设计运行,但在移除曝光后自动恢复正常运行。
类D:在暴露期间,设备或系统的一个或多个功能不能按设计运行,并且只有在消除暴露并通过简单的“操作员/使用”操作重置设备或系统后才能恢复正常操作。
类E:设备或系统的一项或多项功能在暴露期间和暴露后不能按设计运行,在不修理或更换设备或系统的情况下不能恢复正常运行。
马丁·奥哈拉是Trafficmaster的高级设计顾问。可以通过电子邮件联系到他(电子邮件保护)有关Auto EMC组的更多信息,请访问www.1klic.com/762。