在本系列的前三篇博文中,我们已经讨论了UNECE法规10,修订版5,修订版1(2016年10月8日)的类型批准的行政方面(以下简称R10.05),本文将从附件4和附件5的辐射排放要求和附件6的辐射抗扰性要求开始研究测试本身。
辐射排放物(附件4及5)
R10.05将车辆的排放测试分为两部分:宽带(附件4)和窄带(附件5)。两种测量的测试装置是相同的,但在附件之间车辆的工作状态和使用的测量检测器不同。
宽带辐射是一项强制性测试,因为车辆上有多种潜在的此类干扰来源。通常,宽带辐射产生于不规则的开关系统,如空调;电机,如风挡雨刷、加热/冷却风扇;机电组件,如继电器、开关和螺线管;从快速边缘,高能开关系统,如直流到直流转换器,显示器,PWM LED照明控制器,电机控制器。顾名思义,干扰发生在很宽的频率范围内,通常比基频高出许多次谐波。一般来说,转换的能量越多,排放就越高。
窄带发射主要是由于有意在离散频率上或如名称所示,在窄带频率上进行切换操作。窄带干扰的典型来源包括微处理器时钟、屏幕刷新电路和射频发射机/接收机。由于其性质,窄带发射的来源通常很容易识别,因为它的频率与飞行器系统的已知时钟或谐波频率重合。
测试设备
附件4和5规定测试应在开放区域测试场地(OATS)进行。然而,测试可以在无回声衬里屏蔽外壳(ALSE)中进行,只要测量值与在燕麦上获得的测量值相关联。有关测试站点的详细信息以及每种情况下的优点和缺点的比较,请参考本系列博客所附的白皮书。
天线位置和极化
测量在车辆两侧进行,天线高度固定为3.0 m或1.8 m,由测量距离分别确定为10m或3m。测量距离定义为天线参考点与被测车辆最近的金属部件之间的距离。由于天线高度是固定的,所以R10.05中不需要对天线进行高度扫描。
测量是在垂直和水平偏振。
如果被测车辆体积较大,则可能需要在多个位置进行测量,以确保在天线的3 dB波束宽度内捕获整个车辆区域。当在3米的测试距离上进行测量时,这是一个特别值得关注的问题。
测试时车辆状态
在宽带排放测试的情况下,发动机启动并设置为1500转/分(对于有一个以上汽缸的车辆),所有可能产生宽带干扰并可由驾驶员或乘客永久开启的系统必须在1500转/分运行完整的负载。一些典型的例子包括大灯全开,加热到最大,加热座椅运行到最大,CD/DVD播放机运行和挡风玻璃雨刮器全速运行。仅在短时间内运行的系统,如电动窗、指示灯、电动反射镜,不适用于宽带排放测试。
装有电力牵引系统的车辆,即电动汽车和混合动力电动汽车,在测功机(滚动道路)或绝缘轴架上动态测试宽带排放,车辆速度设置为40公里/小时,如果低于40公里/小时,则设置为最大速度。在混合动力汽车的情况下,电力驱动和内燃机驱动配置都需要测试。
装有可充电储能系统(REESS)的车辆也将在“与电网耦合的充电模式”下进行宽带排放测试。这个测试将在本系列后面的博客中讨论附录13(车辆充电系统的传导排放)。
窄带排放测试是在点火时进行的,但发动机不工作。所有振荡器工作频率在9千赫以上,或具有重复信号的车辆系统,都可以由司机或乘客永久打开正常的装载。一些典型的例子包括LED大灯的倾斜光束,音频系统操作从u盘或调到无线电台和相机活动。
没有要求对装有电力牵引系统或REESS的车辆进行窄带排放测试。
无线电发射机必须处于工作状态和发射模式。有关更多细节,请参阅本系列的第三篇博客。
测量和限制
使用扫描接收机或频谱分析仪进行测量,其测量参数在附录4和5中规定。R10.05规定了在30 MHz至1000 MHz范围内的测量,但应该注意的是,该范围将在法规的未来修订中增加。
宽带限制是使用准峰值检测器指定的,然而峰值检测器测量可以在适用的限制增加20 dB。这是很有用的,因为峰值检测器测量比准峰值测量快得多,但是如果测量在极限上或高于极限,则必须在相应的频率上进行准峰值测量作为最终结果。
窄带限制是使用平均检测器来指定的。
测量过程
OATS和ALSE测试站点通常配备远程控制转盘以加速测试。被测车辆的定位是将发动机基准点置于转盘的中间,这样两边的测量都可以用一根天线进行。
由于宽带和窄带测试的飞行器状态不同,这种安排也可以节省相当多的设置时间。
现代接收机和频谱分析仪通常通过软件控制,该软件为测量系统应用校正因子,并自动记录结果。最终结果是一系列的图和(或)表,确定了测量到的最大排放量与适用的限值重叠。
在OATS上进行的测试由于环境信号的存在而变得复杂,这些环境信号在适用极限的6 dB以内,或者经常高于它。在这种情况下,可以使用一些技术来获得有意义的结果,但这是一个高级主题,超出了本文的范围。
辐射免疫(附件6)
车辆电子系统因暴露于电磁场而出现故障或失灵,可能导致车辆失控、向司机发出错误警告,或向其他道路使用者发出错误操作指示。这些免疫相关系统的存在意味着车辆必须根据R10.05的附件6对辐射干扰进行免疫测试。
测试设备
测试在20到2000 MHz范围内进行,基本上使用信号发生器、放大器和天线。由于射频信号是有意产生并馈送到自由空间的,因此这种类型的测试应在封闭环境中进行,即在无回声衬层屏蔽外壳(ALSE)中进行,以避免无线电广播、电视广播、航空信标和通信、应急服务通信、蜂窝通信和许多其他业务受到干扰。R10.05的附件6允许使用室外测试场地,该场地可以证明测试不会违反任何适用的法律要求,即测试不会干扰任何事情。考虑到频率范围和在其范围内运行的服务,这仅适用于偏远地区的测试站点。
附录6还允许对长度超过12米和/或宽超过2.6米和/或高超过4米的大型车辆使用大电流注入(BCI)方法。关于BCI测试的更多信息将在附件9的下一篇博客中介绍,并将在本系列博客的后续白皮书中介绍。
天线位置及极化
测试是相对于车辆上的参考点进行的,其中场强在测试前的校准期间建立。在乘用车或小型货车的情况下,这是1米以上的车辆所坐的平面和1米后垂直平面上的前轮中心线。车辆中心线与参考点对齐,然后将天线水平放置在至少2米之外的固定高度,该高度由天线辐射元件的物理边界确定,必须大于测试室地板以上250毫米。如果电气/电子系统主要位于车辆的后部,那么车辆不是面向天线,而是面向远离天线的方向,围绕车辆的中心旋转180度。
R10.05规定型号认可试验只要求垂直偏振。
大型车辆(如公共汽车)可能需要多个参考点,以便将所有电子系统暴露在辐射天线3 dB波束宽度内所需的场强下。如果需要额外的测试点,则在测试前与技术服务部门商定。
测试时车辆状态
车辆上的大多数电气/电子系统都是通过发动机或电气驱动器在适当负载的测功机(滚动道路)或绝缘轴架上以50公里/小时的稳定速度转动车轮进行测试的。所有可以被司机或乘客永久打开的电子系统都在里面正常的操作。
附件6定义了一组最小的测试条件和性能标准,但是任何具有抗扰功能的电气/电子系统都必须在测试期间进行评估,这些功能将包括在型式批准中。可能需要执行多次测试,以确保完全覆盖。
在这种配置下,无法用车辆测试的一个免疫系统是制动系统。在这种情况下,附件6指定了“制动循环”条件,即车辆静止,制动踏板踩下。
如果某个特定的电气/电子系统涉及到车辆的直接控制,在测试期间由于配置(例如,自流平悬挂“对抗”车辆与测试室地板的捆绑(以防止测试室末端出现昂贵的汽车形状的洞!)而无法运行,则可以单独评估该系统,并在车辆测试报告中提供符合法规的证据。
在“REESS模式与电网耦合”的情况下,在发动机关闭的情况下进行测试,储能系统的充电状态保持在最大电量的20%至80%之间,以确保在测试期间进行充电。附件6目前只规定了该试验的一个性能标准,即确保车辆不被应用场启动。显然,这意味着由于前面提到的原因,飞行器必须被绑在测试室的地板上!
测试电平及调制
测试电平在R10.05中设置为30 V/m rms,在20到2000 MHz范围内的90%以上,整个范围内的rms最低为25 V/m。
批准机构可能会要求在更高的测试级别进行测试,以提供对性能的额外信心,并允许任何微小的生产变化,但这需要制造商在测试前与技术服务部门达成一致。
应用的磁场是振幅调制(AM),范围为20至800兆赫,深度为80%,在1千赫,以模拟可能来自外部源的窄带信号类型。
在剩余的频率范围,800到2000兆赫兹,应用信号是脉冲调制(PM)与一个T在(注意:下标]577的s [N.B.]特殊字符]和周期4,600s [N.B.]特殊字符],以模拟典型的GSM蜂窝通信的窄带脉冲信号类型。
测试程序
为了覆盖20至2000兆赫的全部范围,通常需要2个或更多天线。在每种情况下,电场按参照标准ISO 11451-1第三版2005中定义的步骤分隔的连续频率施加,并在校准的测试级上进行适当的调制。每个频率至少维持2秒,然而,如果特定系统需要更长的时间来完成一个操作周期,则可能需要更长的时间来捕获任何与免疫相关的影响。较长的停留时间会增加执行测试所需的时间。
实验室在测试过程中对车辆系统的明显故障采取不同的方法。有些人会简单地说车辆已经失败了,有些人会在频率范围内重复两次或更多次,以确保故障是一致的,并且可以肯定地与测试相关,而不是与其他时间相关,影响。例如,如果不采用这种检查方法,系统在正常运行时定期重置自己,可能会报告错误的故障。其他人则花时间量化明显的故障,并提供故障发生时的现场级别的详细信息。
应该记住,R10.05只涉及与免疫相关的系统,因此,例如音响系统的故障并不一定构成车辆型号批准的故障。
监控和性能标准
随着现代车辆变得越来越复杂,在测试过程中监控车辆的任务也变得更加繁重。实验室通常会使用光纤隔离摄像机监控车辆外部和仪表盘(以避免对测试环境产生不适当的影响),并监控乘客舱是否有任何音频干扰。然而,由于仪表板上没有相关的警告,车辆内部可能存在无法监控的系统。在这些情况下,通常在测试之前、测试期间和/或测试之后对车辆诊断总线进行监控,以查看任何错误报告/日志或某些事情没有按预期执行的迹象。如果这是不可能的,那么制造商必须与测试实验室合作,建立一个可接受的监测方案。
附件6提供一般车辆系统(例如车速、方向指示、照明、喇叭)的最低性能标准。任何其他具有免疫相关功能的系统的性能标准/标准必须在测试前与技术服务部门达成一致,例如车道偏离系统的错误操作影响转向。
在关于R10.05的本系列博客的下一期中,我们将根据附件7、8和9研究电气/电子组件的辐射发射和抗扰度测试。
参考文献
- 欧洲经委会条例10,修订5(2014年10月9日):
- 欧洲经委会条例10,修订5,修订1(2016年10月8日):
- CISPR 12: 2001 +修订1:2005 -车辆、船只和内燃机驱动装置-无线电干扰特性-保护接收器的极限和测量方法,安装在车辆/船只/设备本身或相邻车辆/船只/设备上的接收器除外
- 请注意,此标准已被撤销,但可以以象征性的费用下载:
- https://webstore.iec.ch/publication/12029
- CISPR 25: 2002 +勘误表:2004。车辆、船只和设备上使用的接收机保护用无线电干扰特性。限值和测量方法
- 请注意,此标准已被撤销,但可免费下载:
- https://webstore.iec.ch/publication/12216
- ISO 11452-1第三版2005——道路车辆——窄带辐射电磁能量电干扰的车辆试验方法——第1部分:一般原则和术语
- 请注意,本标准已被取代,ISO标准并非免费提供。
- https://www.iso.org/standard/37998.html
- ISO 11452-2第三版2005——道路车辆——窄带辐射电磁能量电干扰的车辆试验方法——第2部分:车外辐射源
- 请注意,本标准已被取代,ISO标准并非免费提供。
- https://www.iso.org/standard/37999.html