新能源汽車(chē)電磁兼容測(cè)試驗(yàn)證

常規(guī)車(chē)輛的電磁兼容性能在整個(gè)測(cè)試體系中已有較好的系統(tǒng)化要求，相應(yīng)試驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)條件也較*，能夠較好地完成國(guó)家法規(guī)體系要求進(jìn)行的試驗(yàn)。隨著整個(gè)汽車(chē)行業(yè)的智能化、網(wǎng)聯(lián)化、電動(dòng)化發(fā)展，車(chē)輛的屬性已逐漸從單一個(gè)體，演變成一個(gè)龐大智能交通網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)。“三化”帶給車(chē)輛大的變化，是使車(chē)輛與其周遭環(huán)境，包括道路交通設(shè)施、其他車(chē)輛、環(huán)境中包含的各種其他節(jié)點(diǎn)，越來(lái)越緊密地融合在一起。車(chē)上新增的各種功能都在強(qiáng)調(diào)與環(huán)境的交互，這給車(chē)輛電磁兼容性能測(cè)試驗(yàn)證帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)--新能源汽車(chē)測(cè)試系統(tǒng)。

按照常規(guī)分類(lèi)方式，車(chē)輛的電磁兼容性能往往分為發(fā)射特性和抗擾特性。發(fā)射特性關(guān)注對(duì)車(chē)輛以外的其他電器設(shè)備的保護(hù)，我國(guó)主要由法規(guī)來(lái)要求（GB 14023、GB/T 18387 和 GB 34660）；抗擾特性則關(guān)注車(chē)輛自身對(duì)外部干擾的耐受能力，既有法規(guī)要求（GB 34660），更要關(guān)注車(chē)輛在抗擾測(cè)試中的安全和體驗(yàn)表現(xiàn)。

（1）智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)電磁輻射發(fā)射測(cè)試面臨的挑戰(zhàn)

測(cè)試內(nèi)容和測(cè)試要求面臨的挑戰(zhàn)

智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)引入了更多的智能安全子系統(tǒng)與網(wǎng)聯(lián)通信子系統(tǒng)，這些新系統(tǒng)與傳統(tǒng)汽車(chē)子系統(tǒng)的大區(qū)別在于，它們不僅通過(guò)內(nèi)部傳感器收集汽車(chē)內(nèi)部的運(yùn)行信息，還通過(guò)全新的外部傳感器，如蜂窩移動(dòng)通信天線(xiàn)、V2X 通信天線(xiàn)、車(chē)載毫米波雷達(dá)、視頻圖像采集系統(tǒng)等，主動(dòng)地收集車(chē)輛周?chē)踔脸鲆曇胺秶慕煌ㄐ畔⒓捌渌?chē)輛運(yùn)行狀態(tài)信息。這些傳感器有些是通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信獲取信息的，工作時(shí)對(duì)外輻射電磁波，而且需要一臺(tái)能夠與其通信的外部設(shè)備才能夠維持正常的通信工況。按照電磁兼容測(cè)試的常規(guī)思路，要求車(chē)輛進(jìn)行輻射發(fā)射測(cè)試時(shí)，能夠覆蓋大發(fā)射狀態(tài)的工況。這就要求所有系統(tǒng)和功能都處于工作狀態(tài)，包括車(chē)載無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)。然而將滿(mǎn)足國(guó)家無(wú)線(xiàn)電管理要求的無(wú)線(xiàn)發(fā)射設(shè)備輻射出的有用信號(hào)作為騷擾，并要求其低于整車(chē)輻射發(fā)射的限值，這種做法可能會(huì)造成無(wú)線(xiàn)電管理和電磁兼容管理的結(jié)果相矛盾，引起政策理解或執(zhí)行層面的問(wèn)題。為此，全國(guó)無(wú)線(xiàn)電干擾標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì) D 分會(huì)正在討論對(duì)有意發(fā)射引發(fā)的工作頻段的輻射發(fā)射超標(biāo)豁免，并將豁免辦法寫(xiě)進(jìn) GB 14023 標(biāo)準(zhǔn)的附錄中。那么在試驗(yàn)過(guò)程中，如何區(qū)分本車(chē)的發(fā)射與用于激活本車(chē)設(shè)備工作的外部設(shè)備的發(fā)射、如何區(qū)分有意發(fā)射設(shè)備工作頻段的信號(hào)與其帶來(lái)的非工作頻段的諧波或雜散發(fā)射，是判斷被測(cè)車(chē)輛輻射發(fā)射是否滿(mǎn)足要求需要解決的首要問(wèn)題。

試驗(yàn)條件和試驗(yàn)設(shè)備面臨的挑戰(zhàn)

傳統(tǒng)汽車(chē)上所用無(wú)線(xiàn)設(shè)備的上限頻率不超過(guò) 6 GHz，引入 5G V2X 通信和毫米波雷達(dá)后，車(chē)載無(wú)線(xiàn)設(shè)備的上限工作頻率飆升至 81 GHz。對(duì)于如此高頻段的汽車(chē)輻射發(fā)射，國(guó)內(nèi)均未有標(biāo)準(zhǔn)給出明確的限值，汽車(chē)電磁兼容實(shí)驗(yàn)室在設(shè)計(jì)建造時(shí)往往也不會(huì)針對(duì)如此高的頻率。6 GHz 以上頻段的整車(chē)對(duì)外輻射發(fā)射需要有公共認(rèn)可的測(cè)試方法和限值標(biāo)準(zhǔn)來(lái)約束，毫米波頻段的測(cè)試也需要對(duì)實(shí)驗(yàn)室和測(cè)試設(shè)備提出新的要求。從測(cè)試設(shè)備角度來(lái)說(shuō)，在智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)的輻射發(fā)射測(cè)試中，還須保證測(cè)試設(shè)備不會(huì)影響測(cè)試環(huán)境的電磁底噪，否則，輻射發(fā)射測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性將難以保證。

（2）智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)電磁抗擾測(cè)試面臨的挑戰(zhàn)

測(cè)試內(nèi)容和測(cè)試要求面臨的挑戰(zhàn)

首先是測(cè)試重心改變所帶來(lái)的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)電磁抗擾測(cè)試的測(cè)試重心更多是整車(chē)和零部件的抗擾水平，即被測(cè)車(chē)輛與被測(cè)零部件在特定電磁環(huán)境下是否會(huì)發(fā)生功能紊亂等現(xiàn)象，這是一種從功能實(shí)現(xiàn)的角度衡量整車(chē)或零部件性能的方法。而在智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)輛上，由于車(chē)輛獲得了一定程度的自我控制權(quán)，具有控制權(quán)的系統(tǒng)能否按照其預(yù)期功能正確執(zhí)行便是智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)輛所要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題，而這一問(wèn)題恰恰是功能安全所關(guān)心的問(wèn)題。因此，智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的電磁抗擾測(cè)試重心需要從簡(jiǎn)單的功能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)為從安全的角度考察。其次是基于需求的驗(yàn)證所帶來(lái)的挑戰(zhàn)。諸如ISO 26262《道路車(chē)輛功能安全》等眾多車(chē)輛安全性標(biāo)準(zhǔn)目前所正在做的是對(duì)于安全需求的不斷累積與更新。整車(chē)層級(jí)安全的實(shí)現(xiàn)過(guò)程實(shí)際上就是整車(chē)層面的不同安全需求的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過(guò)程，這實(shí)際是一種弱化約束的方法。在安全性設(shè)計(jì)階段，將嚴(yán)苛的、難以通過(guò)整體方式解決的安全性問(wèn)題不斷切片，每一片代表一個(gè)特定的安全需求，以此達(dá)到對(duì)安全性問(wèn)題的拆分 ；在后續(xù)的測(cè)試驗(yàn)證階段，通過(guò)驗(yàn)證一個(gè)個(gè)安全需求是否實(shí)現(xiàn)，采用累加的方式一步步地逼近完整的安全性問(wèn)題，這樣可以使整個(gè)評(píng)估過(guò)程更容易執(zhí)行，也實(shí)現(xiàn)了對(duì)于優(yōu)解的近似代替。但這種基于安全需求的測(cè)試方法受需求覆蓋率影響極大，低覆蓋率下，安全需求累積程度不夠，難以充分確定車(chē)輛的安全性能。因此，如何盡可能多地搜尋、確定并測(cè)試安全需求，是智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)輛電磁抗擾測(cè)試所面臨的又一個(gè)挑戰(zhàn)。

第三是測(cè)試量帶來(lái)的挑戰(zhàn)。顯然，測(cè)試的安全需求越多，得到的結(jié)果越逼近終的完整安全性驗(yàn)證結(jié)論。但大量的安全需求所帶來(lái)的是測(cè)試量的爆炸性增長(zhǎng)，按照 ISO 26262 道路車(chē)輛功能安全的定義，造成人身及財(cái)產(chǎn)損失發(fā)生的危害事件是內(nèi)部危害與外部運(yùn)行情境的組合。同一內(nèi)部危害狀態(tài)與不同的外部運(yùn)行情境的組合，所產(chǎn)生的危害事件的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)與傷害結(jié)果可能大不相同。因此，為了保證測(cè)試的有效性與高覆蓋率，必須要考慮所有可能的車(chē)輛狀態(tài)與所有的運(yùn)行情境的組合。但問(wèn)題也隨之而來(lái)，一方面，ISO 26262 功能安全標(biāo)準(zhǔn)關(guān)注的是來(lái)源于系統(tǒng)故障行為的危害，包含預(yù)期行為的終止與非預(yù)期行為的發(fā)生兩個(gè)方面，再細(xì)究上述故障行為的來(lái)源，又包含隨機(jī)硬件失效與系統(tǒng)性失效等等。即從功能安全角度來(lái)看，所需要考慮的內(nèi)部危害來(lái)源就極多；另一方面，外界運(yùn)行情境的不同需要充分考慮可能的道路屬性（道路幾何結(jié)構(gòu)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、路面性質(zhì)等）、環(huán)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(shù)目、運(yùn)行狀態(tài)、相對(duì)于本車(chē)的位置信息等）。內(nèi)外兩種復(fù)雜選項(xiàng)組合而成的測(cè)試情景數(shù)目巨大，再加上電磁抗擾測(cè)試所要求的不同頻段、強(qiáng)度、極化方式、調(diào)制方式的電磁干擾，終生成的智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)電磁抗擾測(cè)試情景的數(shù)目是驚人的，無(wú)法在合理的時(shí)間及開(kāi)銷(xiāo)下實(shí)現(xiàn)完整的全情景、全工況電磁抗擾測(cè)試。即，智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)輛電磁抗擾的窮舉測(cè)試在現(xiàn)實(shí)中是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，需要尋找更為高效的測(cè)試思路與測(cè)試方法。后是全局安全問(wèn)題所帶來(lái)的挑戰(zhàn)。整車(chē)功能安全的實(shí)現(xiàn)并不代表整車(chē)層級(jí)安全的實(shí)現(xiàn)。整車(chē)層級(jí)的安全除了功能實(shí)現(xiàn)與功能安全之外，還包含預(yù)期功能安全與網(wǎng)絡(luò)安全兩個(gè)方面。從基礎(chǔ)的功能實(shí)現(xiàn)開(kāi)始（即僅關(guān)注目標(biāo)功能是否能夠正常實(shí)現(xiàn)，而較少關(guān)心或基本不關(guān)心外界運(yùn)行情景的小范圍變化），功能安全在功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上加入了風(fēng)險(xiǎn)的判定，旨在確定預(yù)期功能是否能夠正確地實(shí)現(xiàn)，關(guān)注的是實(shí)現(xiàn)的正確性與質(zhì)量高低 ；預(yù)期功能安全在確保預(yù)期功能已經(jīng)正確實(shí)現(xiàn)的情況下，將預(yù)期功能和實(shí)際需求功能做出對(duì)比，觀(guān)察預(yù)期功能是否能夠滿(mǎn)足實(shí)際情景使用中對(duì)它的需求 ；網(wǎng)絡(luò)安全在預(yù)期功能自身的實(shí)現(xiàn)已具有完滿(mǎn)性的情況下，探討外部的有意入侵行為是否會(huì)對(duì)預(yù)期功能自身的完滿(mǎn)性造成影響。這幾個(gè)方向相輔相成，互為補(bǔ)充。因而在執(zhí)行智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)輛電磁抗擾測(cè)試時(shí)，傳統(tǒng)電磁抗擾測(cè)試所關(guān)注的功能實(shí)現(xiàn)問(wèn)題在安全層面上來(lái)說(shuō)是不充分的安全問(wèn)題的妥善解決需要從四個(gè)角度的特點(diǎn)入手，分別設(shè)計(jì)并執(zhí)行測(cè)試過(guò)程。綜合來(lái)說(shuō)，以上幾大挑戰(zhàn)實(shí)質(zhì)上就是在測(cè)試用例設(shè)計(jì)方面面臨的挑戰(zhàn)。既然對(duì)于確保智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)安全性的電磁抗擾試驗(yàn)而言，窮舉測(cè)試是不現(xiàn)實(shí)的，那么若要開(kāi)發(fā)出一套業(yè)界可以接受的電磁抗擾試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，就需要對(duì)測(cè)試用例進(jìn)行凝練。智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)，或者自動(dòng)駕駛汽車(chē)的安全性至關(guān)重要，如何在凝練測(cè)試用例的同時(shí)，確保其電磁安全性能夠達(dá)到或者超出現(xiàn)有車(chē)輛的水平，這要求設(shè)計(jì)人員對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的新功能、性能，及其與車(chē)載現(xiàn)有其他系統(tǒng)（例如動(dòng)力、底盤(pán)、轉(zhuǎn)向）之間的關(guān)系有比較深入的了解，能夠從各種故障行為、外部情境及其造成的危害角度出發(fā)，梳理出使智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)達(dá)到人們預(yù)期電磁安全水平所必須驗(yàn)證的測(cè)試用例集，以及在這些測(cè)試用例之下必須關(guān)注的車(chē)輛參數(shù)水平，這需要相關(guān)技術(shù)人員在摸索中逐漸*。

試驗(yàn)條件和試驗(yàn)設(shè)備面臨的挑戰(zhàn)

智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)之所以叫智能網(wǎng)聯(lián)，就是因?yàn)榇钶d了各種可感知周邊環(huán)境的傳感器和可與非視距外圍設(shè)備通信的無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備，使車(chē)輛具備了正確感知周遭視距和非視距范圍內(nèi)的環(huán)境并做出相應(yīng)反應(yīng)的能力。傳統(tǒng)汽車(chē)進(jìn)行電磁兼容測(cè)試時(shí)，通常僅要求試驗(yàn)環(huán)境的電磁背景干凈，且車(chē)輛能夠在試驗(yàn)環(huán)境中達(dá)到一定的車(chē)速 ；而智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)則需要在實(shí)驗(yàn)環(huán)境中去模擬道路環(huán)境，并與車(chē)輛進(jìn)行正常交互，以便欺騙車(chē)載傳感器和無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備，使其誤認(rèn)為車(chē)輛確實(shí)在道路上運(yùn)行，相應(yīng)的智能、網(wǎng)聯(lián)功能能夠正常激活。這些要求對(duì)試驗(yàn)條件提出了極大挑戰(zhàn)。

首先，這需要用到一系列輔助設(shè)備。例如，激活自適應(yīng)巡航系統(tǒng)（ACC）和自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)（AEB）進(jìn)行電磁兼容性能測(cè)試時(shí)，需要用到雷達(dá)目標(biāo)模擬器或角反射器......其次，在試驗(yàn)環(huán)境中，還不能存在與道路環(huán)境中的障礙物及目標(biāo)特性接近、可能導(dǎo)致車(chē)載智能網(wǎng)聯(lián)功能非正常觸發(fā)或不能正常觸發(fā)的額外因素，例如反射特性與車(chē)載雷達(dá)系統(tǒng)目標(biāo)相當(dāng)?shù)姆瓷潴w，或特別昏暗及特別明亮?xí)绊戃?chē)載攝像頭工作的燈光等。這需要在試驗(yàn)之前對(duì)試驗(yàn)環(huán)境進(jìn)行合理的調(diào)整和標(biāo)定。除了需要用到更多類(lèi)型的設(shè)備來(lái)完成并對(duì)測(cè)試環(huán)境提出了特殊要求以外，智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的電磁抗擾測(cè)試也對(duì)測(cè)試設(shè)備提出了更高的技術(shù)要求 ：在智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)的輻射抗擾測(cè)試中，須保證測(cè)試設(shè)備不會(huì)受施加的電磁騷擾的影響，否則，無(wú)法判斷測(cè)試結(jié)果中出現(xiàn)的功能或性能降級(jí)是因?yàn)闇y(cè)試設(shè)備被干擾還是因?yàn)檐?chē)輛本身抗擾性能不足而導(dǎo)致的 ；情況下，測(cè)試設(shè)備還可能因輻射抗擾試驗(yàn)的高場(chǎng)強(qiáng)而損壞。這也導(dǎo)致很多智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)路試、臺(tái)架測(cè)試和仿真測(cè)試所用設(shè)備并不能用于電磁兼容測(cè)試，電磁兼容測(cè)試設(shè)備需要做特殊的設(shè)計(jì)處理。