新能源汽車電磁兼容測試驗證

常（cháng）規（guī）車輛的電磁兼容性能在整（zhěng）個測試（shì）體係中已有較好的係統化要求，相應（yīng）試驗的實現（xiàn）條（tiáo）件也（yě）較完善（shàn），能夠較好地完成國家（jiā）法（fǎ）規體係要求（qiú）進行的試驗。隨著整個汽車行業的智能化、網聯化、電動化發展，車輛的屬（shǔ）性已逐漸從單一個體，演變成一個龐大智能交通網絡上（shàng）的節點。“三化”帶給（gěi）車輛大的變化（huà），是使車輛與其（qí）周遭（zāo）環（huán）境（jìng），包括道路交（jiāo）通設施（shī）、其他車輛、環境中包含的各種（zhǒng）其他節點，越來越緊密地融合在一起。車上新增的各種功能都在強調（diào）與環境的交互（hù），這給車輛電（diàn）磁兼（jiān）容性能測（cè）試驗證帶來了新（xīn）的挑戰--新能源汽車測試係統。

按照常規分類方式，車輛的電磁兼容性能（néng）往往分為發（fā）射特性和抗擾特（tè）性。發射特性（xìng）關注對（duì）車輛以外的其他電（diàn）器設備的保（bǎo）護，我國主要由法（fǎ）規來要求（GB 14023、GB/T 18387 和 GB 34660）；抗（kàng）擾（rǎo）特性則關注車輛自身對外部幹擾的耐受能力，既有法規要（yào）求（GB 34660），更要（yào）關注車輛在抗擾測（cè）試（shì）中的安（ān）全和體驗表現。

（1）智能網聯汽車電磁輻射發射（shè）測試麵臨的挑戰（zhàn）

測試內容和測試要求麵臨的挑戰

智能網聯汽車引入了更多的智（zhì）能安全子係統與網聯通信子係統，這些新係統與（yǔ）傳統汽車子係統的大區別在於，它們不僅通過內部（bù）傳（chuán）感器收集汽車內部的運行信息，還通過全新的（de）外部傳感器，如蜂窩移動通信天線（xiàn）、V2X 通信天線、車載（zǎi）毫（háo）米波雷達、視頻圖像采集係（xì）統等，主動地收（shōu）集車輛周圍，甚至超出視野範圍的交通信息及其他車輛運行狀態信（xìn）息。這些傳感器有些是通過無線通信獲取信息的，工作時對外輻射電磁波，而且需要一台能夠與其通信的外部設備才能夠維持正常的通信工況。按照電磁兼容測試的常規思路，要求車輛進行輻射發射測試時，能夠覆蓋（gài）大發射狀態的工況。這就要求所有係統和功能都處於工（gōng）作狀態，包括車載無線通信係統。然而將滿（mǎn）足國家無線電管理要求的無（wú）線發射設備輻射出的有用信（xìn）號作（zuò）為騷擾，並要求（qiú）其低於整車輻射發射的限值，這（zhè）種做法可（kě）能會造成無線電管理和電磁兼容管理的結果相矛盾，引起政策理解或執行層麵的問題。為此，全國無線電幹擾標準化技術委員會 D 分會正在討論對有意發射引發的（de）工作頻段的輻射發射超標豁免，並將豁免辦法（fǎ）寫（xiě）進 GB 14023 標準的附錄中。那（nà）麽（me）在（zài）試驗過程中，如何區分（fèn）本車的發射與用於激活本車（chē）設備（bèi）工作（zuò）的外部設備的發射（shè）、如何區分有意發射設備工作頻段的信號與（yǔ）其帶來的非工作頻段的諧波或（huò）雜散發射，是判斷被測車輛輻射發射（shè）是（shì）否滿足（zú）要求需要解決的首要問題。

試驗條件和試（shì）驗設（shè）備麵臨的挑（tiāo）戰

傳統汽車上所（suǒ）用無線設備的（de）上限頻率不超過（guò） 6 GHz，引入 5G V2X 通信和毫米波雷達後，車載（zǎi）無線設（shè）備的上限工作頻（pín）率飆升至 81 GHz。對於如此高頻段的汽車輻射發射，國內均未有標準給出明確的限值，汽車電磁兼容實驗室在設計建造時往往也不會針對如此高的（de）頻率。6 GHz 以上頻段的整車對外（wài）輻射發射需要有公共認（rèn）可（kě）的測試方法和限值標準（zhǔn）來約（yuē）束，毫米波頻段的測試也需要對實驗（yàn）室和測試設備提出新的要求。從測試設備角（jiǎo）度來說，在智能網（wǎng）聯（lián）係統的輻射發（fā）射測（cè）試中，還須保證測試設備不會影響測試環境的電磁底（dǐ）噪（zào），否則，輻射發射測試結果的準確（què）性將難以保證。

（2）智能網聯汽（qì）車電磁抗擾測（cè）試麵臨的挑戰

測試內容和測試要求麵臨的挑戰

首先（xiān）是測試重心改變所帶來的挑戰。傳統（tǒng）電磁抗擾測試的測（cè）試重（chóng）心更多是整車和零部件的抗擾水（shuǐ）平，即被測車輛與被測零部件在（zài）特定電磁環境下是否會發生功能紊亂等現象，這是一種從功能實現的角度衡量整車或零（líng）部件性能的方（fāng）法。而在智能網聯（lián）車輛上，由於車輛獲得了一（yī）定程度的自我控製權，具（jù）有控（kòng）製權的係統能否按照其預期功能正確執行便（biàn）是智能網聯車輛（liàng）所要（yào）重點關注的問（wèn）題（tí），而這一問題恰恰是功能安全所關心的問題。因此，智能網聯汽車的電（diàn）磁抗擾測試重心需要從簡單的功能實現轉為從安全的（de）角度考察。其次是基於需求的驗證所帶來的挑戰。諸如ISO 26262《道路車輛功能安全》等眾多車輛安全性標準目前所（suǒ）正在做的是對於安（ān）全需求的（de）不斷累積與更新。整車層級安全的實現過程（chéng）實際上就（jiù）是整車層麵的不同安全（quán）需求的設計與實現過程（chéng），這實際是一種弱化約束的方法。在安全性（xìng）設計階段，將嚴苛（kē）的、難以通過整體方式解決的安全性問題不斷切片，每一片代表一個特定的安全需求，以此達到對安全（quán）性問題的拆分 ；在後續的測試驗證階段，通（tōng）過驗證（zhèng）一個個安全需求是否實現，采用累加的（de）方式一步步地逼近完整的安全性問題，這樣可以使整個評估過程更（gèng）容易執行，也實現了對於優解的（de）近似代替。但這種基於安全需（xū）求的測試（shì）方（fāng）法受需求覆蓋率影響極大，低覆蓋率下，安全需求累（lèi）積程度不夠，難（nán）以充分確定車輛的安全性能。因此（cǐ），如何盡可能多地搜尋、確定（dìng）並測試安全需求，是智能網（wǎng）聯車輛電磁抗擾測試所麵臨的又一個挑戰。

第三是測（cè）試量帶來的（de）挑戰（zhàn）。顯然，測試的安全需求（qiú）越多，得到的結果越逼（bī）近終的完整安全性驗證結論。但大量的安（ān）全需求所帶來的是測試量的爆炸性增長，按照（zhào） ISO 26262 道路車（chē）輛功能（néng）安全的定義，造成（chéng）人身及財產損失發生的危害事件是內部危（wēi）害與外（wài）部運行情境的組合。同一內部危害狀態與不同的外部運行情境的組合，所產（chǎn）生的危害事件的風險等級與傷害結果可能大不相同。因此，為了保證測（cè）試（shì）的有（yǒu）效性與高覆蓋率，必須（xū）要考慮所有可能的車（chē）輛（liàng）狀態與所有的運行情境的組（zǔ）合（hé）。但（dàn）問題也隨之而來，一方麵，ISO 26262 功能安全標準（zhǔn）關注的（de）是來源於係統故（gù）障行為的危害，包含預期行為的終止與非預期行為的（de）發生兩個方麵，再細究上述故（gù）障行為的來源（yuán），又包含隨機硬件失效與係統（tǒng）性失效等等。即（jí）從功能安全（quán）角度來看，所需要考慮（lǜ）的內部危害來源就極多；另一方麵，外界運行情境的不同需（xū）要充分考慮可能的（de）道路屬性（道路幾（jǐ）何結（jié）構、拓撲結構、路麵性質等）、環境屬性（天氣、溫度、濕度不同時（shí）間段等）、交通屬性（其他交通參與者的數目、運行狀態、相對（duì）於本車的位置信息等）。內外兩種複雜選項組合而成的測試情景數目巨大，再加上電磁抗擾測試所要求的不同頻段、強度、極化方式、調製方式的電磁幹擾，終生成的智能網聯汽車電（diàn）磁抗擾測試（shì）情景的數目是驚（jīng）人的，無法在合理的時間及開（kāi）銷下實現完整的全情景、全工況電磁抗擾測試。即，智能網聯車輛電磁抗擾的窮舉測試在現實中是無法實現的，需要尋找更為（wéi）高效的測試思（sī）路與測試方法。後（hòu）是全局安全問題所帶來的挑戰。整車功能安全的實現並不代表整車層級安全的實現。整車層級的安全除了功能實現與功能安全之外，還包含預期功能安全與網絡安全兩個方（fāng）麵。從基礎的功能實現開始（即僅關注目標功能是否能夠正常實現，而較少（shǎo）關心或基本不關心外界運行情景的小範圍變化），功能安全在功能實現的基礎上加入了風險（xiǎn）的判定，旨（zhǐ）在確定預期功能是否（fǒu）能夠正確（què）地實現，關注的是實現的正確性與質量高低 ；預期功能安全在確保預期功能已經正確實現的情況下，將預期功能和實際需求功能做出對比，觀察預期功能是（shì）否能夠（gòu）滿足實際情景使用中對它（tā）的需求 ；網絡安全在預期功能自（zì）身的實現已具有完滿性的情況下，探（tàn）討（tǎo）外（wài）部的有意入侵行為是否會對預期功（gōng）能自身的完滿性造成影響（xiǎng）。這幾個方向相輔相成，互為補充。因而在執行智能網聯車輛電磁抗擾測試時，傳統電磁（cí）抗（kàng）擾測試所關注的功能實現（xiàn）問（wèn）題在安全層麵上來說是不充分的安全問（wèn）題的妥善解（jiě）決需要從四個角度的特點（diǎn）入手，分別設計並執（zhí）行測試過程。綜合來說，以（yǐ）上幾大挑戰實質上就是在測試用例設計方麵麵（miàn）臨的挑戰。既然對於確保智能網聯汽車安全（quán）性的電磁抗擾試驗而言，窮舉（jǔ）測試是不（bú）現實的，那麽若要開（kāi）發出（chū）一套業界可以接受的電磁抗擾試驗標準，就（jiù）需要對測試用例進行凝練。智能網（wǎng）聯汽車，或者自動駕駛汽車的安全性至關重要，如（rú）何在凝練（liàn）測試用例的同時，確保其電磁安全性能夠達到或者超出現有車輛的水平，這要求設計（jì）人員對智能網聯汽車的新功能、性能，及其與車載現有其他係統（例如（rú）動力、底（dǐ）盤、轉向）之間的關係有比較深入（rù）的了解，能夠從各種（zhǒng）故障行（háng）為、外部情境及（jí）其造成的危害角度出發，梳理出（chū）使智能網聯汽車達到人們預期電磁安全水平所必須驗證的測試用例集，以及在這（zhè）些測試用例之下必須關注的車輛（liàng）參數水平，這需要相關技術人員在（zài）摸索中逐漸完善。

試驗條件和試驗設備麵臨的挑戰

智能網聯汽車之所以叫智能網聯，就是因（yīn）為搭載了各種可（kě）感知周邊環境的傳（chuán）感器（qì）和可與非視距外圍設（shè）備（bèi）通信的無線通信設備，使車輛具備了正確感知周遭視距和非視距範圍內的環境並做（zuò）出相應反應的（de）能（néng）力。傳統（tǒng）汽車進行電磁兼容測試時，通常僅（jǐn）要求試驗環境的（de）電磁背景幹淨，且車輛能夠在試驗環境（jìng）中達到一定的車速 ；而智能網（wǎng）聯汽車則需要在實驗環境中去模擬道路環境，並與（yǔ）車輛進行正常（cháng）交互，以（yǐ）便欺騙車載傳感器和無線通信設備（bèi），使其誤認為車（chē）輛確實在道路上運行，相應的智（zhì）能、網聯功能能夠正常激活。這些要求對（duì）試驗條件提出了極大挑戰。

首先，這需要（yào）用到一係列輔助設備。例如，激活（huó）自適應巡航係統（ACC）和（hé）自動緊急製動係統（AEB）進行電磁兼容性能測試時，需要用到雷（léi）達目（mù）標模擬器或角反射器......其（qí）次，在試驗環境中，還不（bú）能存在與道路環（huán）境中的障礙物及（jí）目標特性接近、可（kě）能導致車載智能網（wǎng）聯（lián）功能非正常觸發或不（bú）能正常觸發的額外因素，例如反射特性與車載雷達係統（tǒng）目標相（xiàng）當的反射體，或特別昏暗及特別明亮會影（yǐng）響車載攝像頭工作的燈光等。這需（xū）要在試驗之前對試驗環境進行合理的調整和（hé）標定。除了需要用到更多類型（xíng）的設備來完成並對測試環境提出了特殊要求（qiú）以外（wài），智能（néng）網聯汽車的電磁抗擾測試也對測試設備提出了（le）更高的技術要求 ：在智能網聯係統的（de）輻射抗擾測試中，須保（bǎo）證（zhèng）測試設備不會受（shòu）施加的電磁騷擾的影響，否則，無法判斷測試結果中出現的功能或性能降級（jí）是因為測試設備被幹擾還是因為車輛本（běn）身抗擾性能不足而導致（zhì）的 ；情況（kuàng）下，測試設（shè）備還可（kě）能因輻射抗擾試驗的高（gāo）場強（qiáng）而損（sǔn）壞。這也導致很多智（zhì）能網聯汽車路試、台架（jià）測試和仿真測試所用設備並不能用於電磁兼（jiān）容測試，電（diàn）磁（cí）兼容測試設備需要做特殊的設計處理。