车电磁安全是指确保汽车在电磁环境中能够安全、可靠地运行，同时保护汽车内部的电子设备和乘客免受电磁干扰和电磁辐射的影响。随着汽车技术的发展，现代汽车中使用的电子设备越来越多，包括导航系统、通信设备、传感器、发动机控制单元等。这些设备在运行过程中会产生或接收到电磁波，因此需要采取一定的措施来确保电磁安全。近年来，各国对汽车的电磁安全愈发重视。作为电磁安全的重要环节，电磁兼容（EMC）是指设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何对象构成不能承受的电磁骚扰的能力。在汽车领域，电磁兼容指的是汽车内部的各种电子设备在复杂的电磁环境中能够相互协调、互不干扰地正常工作，同时也不会对外部电磁环境造成过度的干扰，这些干扰包括汽车内部多种电子设备的相互干扰、汽车与外部环境的电磁交互，以及汽车内部电子设备与驾驶员/乘客之间的电磁交互。在车辆上接打手机的时候收音机受到干扰发出噪声、路过功率大的基站时车辆的自动驾驶状态或者其他功能受到干扰等都是汽车电磁兼容的问题。随着汽车电子化程度的不断提高，电磁兼容问题日益凸显，成为汽车设计、生产和认证过程中不可忽视的重要因素。要想发现汽车电磁安全问题，首先要将电磁兼容性能量化，通过直观的数据，再结合国家或者国际标准，从而对车辆及零部件的电磁兼容性能进行评价。
本文将沿着新能源汽车前沿技术路线介绍相对应的电磁兼容性能测试评价方法，辅之以电磁仿真预测评估方法。要想从根本上减少电磁兼容的相关问题，一方面需要从设计初期完善设计方案，这通常需倚靠经验丰富的工程师团队来尽可能地避免后期的电磁兼容问题；另一方面就是在设计阶段通过仿真技术对当前设计方案的电磁兼容性能进行模拟，从而提前评估零部件或者车辆合理性。总之，汽车电磁兼容性是汽车设计和生产必须考虑的重要因素。随着汽车电子技术的不断发展和法规的不断完善，汽车电磁兼容技术将不断进步和发展，为汽车的安全、稳定和可持续发展提供有力保障。随着近年来电动汽车技术和产品的高速发展，电气电子器件在汽车上的使用日益广泛，用于连接车内各种电气电子器件的线缆及连接器也越来越多。不断增多的电气电子器件造成车内的电磁环境日趋复杂。如何有效地测试与评估高压线束（线束指线缆加连接器）的屏蔽效能是当前业界面临的一大难题。当前国内尚无公开的、完善的高压线束的屏蔽效能测试标准，而国外的相关标准也不够完善；高压线束的屏蔽效能测试方法目前还不太成熟，诸多的线缆、连接器和线束供应商以及整车厂都不清楚相关测试原理和具体方法；再者，相关测试设备缺乏，且市面上使用的很多屏蔽效能测试设备存在各种各样的缺陷，测试准确度往往得不到足够的保障。中国汽车工程研究院股份有限公司（以下简称中国汽研）电子通信与软件测评研究中心相关团队就上述难点，通过对产品和测试方法的分析以及与相关企业的深入探讨，牵头制定了行业内首个电动汽车高压屏蔽线缆及连接器屏蔽效能测试相关标准T/CSAE—189—2021，即《电动汽车高压屏蔽线缆及连接器表面转移阻抗测试方法》，填补了行业高压屏蔽线缆及连接器屏蔽效能测试领域的空白，解决了电动汽车高压屏蔽线缆及连接器的屏蔽效能测试标准缺失、行业内测试方法不统一等问题。目前，国内众多主机厂和线缆、连接器、线束厂商都已开始使用该标准。
同时，提出了在不破坏样品的前提下的高压线束的屏蔽效能测试方案。目前行业内测试线束屏蔽效能都会对被测样品造成破坏，无法满足后续对被测样品进行其他测试或复现测试结果的需求。本项目通过对测试方法进行改进、开发新的测试装置等手段，实现了在不破坏样品的前提下进行高压线束的屏蔽效能测试，解决了行业内的一大技术难题。
此外，提出了整体屏蔽的技术解决方案，帮助主机厂大幅降低了整车线束成本。该方案采用非屏蔽线缆外面用编织网和屏蔽连接器连接的整体屏蔽形式，实现了良好的屏蔽效果，目前属于技术水平领先的高压线束屏蔽效能解决方案。
最后，开发了线注入法测试设备和软件并取得了相应专利，改进了三同轴法测试设备及测试夹具，解决了行业内测试夹具成本过高、测试设备参数不达标、不统一，以及测试结果一致性不好等问题。
上述一系列举措可以帮助整车企业及时发现和解决新能源汽车可能存在的电磁兼容问题。同时，制定的标准为行业首份公开的高压线缆及连接器屏蔽效能标准，填补了行业在高压线缆及连接器屏蔽效能测试领域的空白，为提升整车电磁兼容性能起到了积极推进作用。汽车经过多次转型升级，整车的功率密度、车内电子设备的功率等级不断提高，车上的信号种类变多，噪声分布变宽，车内外的电磁环境日益复杂，对智能网联汽车电磁兼容性能提出了更高的要求。车内高电压、大电流设备可能引起整车辐射发射超标问题，并且存在干扰车内敏感设备的风险。智能网联汽车的智驾系统会直接影响驾驶安全，电子设备增多也引发了消费者对车辆辐射的担忧，成为阻碍新能源汽车和智能网联汽车发展的隐忧。为降低并消除车辆辐射发射超标、智能网联系统和整车工作失效风险，我们进行了车外和车内的电磁辐射发射测试，从传输路径入手，改变屏蔽层的材料，利用高、低压线束屏蔽阻断骚扰设备对车内敏感设备的影响。当汽车行驶到一些特定场景，例如存在变电站、雷达站、信号塔等场景时，在严酷电磁环境下，很容易出现全液晶仪表故障、卫星或网络信号丢失、电子后视镜信号传输故障、摄像头或毫米波雷达采集故障等问题。
伴随着无线通信的快速发展，车内外传感器、控制器增多，车载通信系统也面临着巨大的挑战。对此，在车辆智能网联功能激活状态，我们进行了多场景全方位的性能考察。基于智能网联汽车电磁兼容性能测试验证，我们提出了智能网联汽车智能驾驶系统的电磁抗扰性能测试评价技术。通过在暗室内激活车辆的自适应巡航控制系统（ACC）、自动紧急刹车系统（AEB）、前方碰撞预警系统（FCW）、车道偏离预警系统（LDW）、盲点监测系统（BSD）、交通标志智能识别系统（TSR）等功能，模拟道路场景，并施加电磁干扰，实现汽车在简单智驾状态下的电磁抗扰性测试评价，可评估整车自动驾驶的电磁抗扰能力，把关智能驾驶系统稳定性和安全性。
智能网联汽车网联通信系统的电磁抗扰性能测试评价技术是在暗室内激活车辆的网联应用场景，包括软件升级、紧急呼叫等，针对车载2G、3G、4G、5G通信系统以及紧急呼叫系统进行抗扰测试，评估整车通信系统及应用的电磁抗扰能力，帮助提升车辆网联通信系统的可靠性和安全性，是保障车辆行驶安全、提升通信质量的重要手段。针对多传感器融合条件下的智能网联汽车电磁抗扰性能测评，我们在暗室内搭建台架，配置数据联通软硬件系统，通过雷达目标模拟器、道路场景投影、路测标识物、综测仪等设备，模拟ACC、FCW、E-CALL、V2X、导航、通信等工况，提供复现性强、成本低、参数可控的场景，考察严酷电磁环境下车辆功能失效情况，进一步确保车辆的稳定、可靠，实现安全行驶。
智能网联汽车电磁兼容性能测试验证是确保车辆在各种电磁环境下都能正常工作且不对其他设备造成干扰的重要环节。中国汽研长期致力于汽车电磁兼容的研究与升级，在智能网联浪潮的冲击下，加强与高校、科研机构、车企等单位的合作，形成产学研用一体化的创新体系，借助外部智力资源，合力推动智能网联汽车电磁兼容性能的技术创新和产业升级。牵头制定的行业首个智能网联汽车的电磁兼容相关团体标准T/CSAE 231—2021（即《智能网联汽车电磁抗扰性能技术要求与测试评价方法》）以及公司标准《智能汽车ADAS整车级电磁辐射抗扰性试验方法》，充分结合了国内实际应用水平，与现行标准体系兼容，填补了行业在智能网联电磁兼容测试领域的空白，将为行业提升智能网联汽车电磁兼容性能起到积极的推进作用。
随着汽车驾乘健康的概念不断深入人心，汽车行业正在经历一场深刻的变革，这一变革不仅仅体现在车辆的技术性能和外观设计上，更深刻地渗透到车内环境的健康与舒适性方面。中国汽研在国际交通医学会的指导下，整合汽车、医疗、通信行业技术资源，制定了关于汽车健康性能的综合性评价体系，中国汽车健康指数（C-AHI）应运而生。车辆电磁辐射（EMR）是衡量中国汽车健康指数的关键，源自车辆电器设备在运行过程中通过自身或相关线束等附件向外散发的电磁能量，这些能量与车身钣金等结构相互作用，进而在车内或车周围的驾乘人员所处的环境中形成可能影响其健康的电磁场，包括电场和磁场环境。其核心目标是为广大消费者提供详尽、客观的乘用车电磁辐射水平测试与评价依据，让消费者在作为驾驶员或乘客时，能够清晰了解自身所处的车内电磁环境状况，为他们的购车决策和日常用车提供有价值的参考信息。同时，它也助力整车企业深入理解其设计的车辆结构以及集成电器系统整体对电磁辐射的影响，从而携手推动创新设计技术的研发，以实现车辆电磁辐射的有效管理和控制。
车辆电磁辐射板块的测试涵盖了多种行驶和通信工况，包括匀速行驶、急加速行驶、急减速行驶以及通信工况。通过测量这些工况下驾乘人员头部、胸部、生殖区域、四肢区域及中控面板区和扶手区的极低频、低频磁场和射频电场的电磁辐射剂量，对车辆电磁环境进行量化评估。氢能降碳已成全球共识，发展氢燃料电池车是实现低碳减排及提升国际竞争力的重要举措。氢燃料电池车作为其重要载体，在走向商业化之前必须经过严格的检测以满足复杂交通工况下的高效率、高可靠与高安全运行需求。鉴于氢燃料电池汽车天然拥有更多噪声源电气设备，且车用燃料电池商业化要求更高功率密度，相比传统汽车，氢燃料电池汽车集成度将更高，变载工况下高速变化的电压和电流将产生大量电磁干扰，严重时很可能导致通信系统故障、功能损失等，直接影响整车可靠性。目前，国内外均无车用燃料电池专用电磁兼容测评体系，阻碍了其商业化进程。中国汽研基于车用燃料电池系统及模块多层级的电磁兼容测试需求，集成开发多场景－多工况模拟负载，开发融合模拟负载、性能监控设备和电磁兼容测试设备的自动测试平台。测试所需暗室需要满足极高的涉氢安全标准。在电波暗室这一“密闭空间”内设计了专业的涉氢安全处理系统，同时，基于车用燃料电池专用电波暗室涉氢安全及纯净性需求，独创防氢渗透残留、防氢聚集超标、防氢起火爆炸和防电磁噪声污染的四“防”一体防控方案，利用独创的毛细管状氢浓度传感阵列实时监测技术，结合自主研发的基于吸波材料和防氢气渗透墙体的暗室构造与防护技术，并通过与燃料电池热管理失效预警、防护与处置装置集控联调，保障了全周期涉氢电磁兼容试验可靠性与电波暗室纯净性。开发的电磁兼容一体化测试平台具有大功率、宽频段电磁兼容测试能力，同时支持自定义工况实时性能监控，为燃料电池系统电磁兼容测试技术开发、系统安全和国家/国际标准制定提供平台保障与技术支撑。
仿真验证方面，建立燃料电池关键模块（DCDC变换器、节电压巡检、空压机控制器、电子控制单元）电磁兼容仿真平台，并基于仿真平台建立4个关键模块的仿真模型，研究其辐射发射特性及辐射抗扰特性；通过对燃料电池4个关键模块及系统的不同参量（不同工况、不同严酷度等级等）的电磁兼容特性研究，同时参考现有的国家标准及国际标准，获得4个关键模块（DCDC 变换器、节电压巡检、空压机控制器、电子控制单元）电磁发射和电磁抗扰的测试要求，制定对应的测试规范，基于模块的电磁兼容测试技术与测试数据，测试研究多元参量下燃料电池系统的电磁兼容测试技术，完成燃料电池系统电磁兼容测试规范的制定。基于测试平台的数据积累分析及仿真平台的性能预测分析，发布了全国首个空压机控制器电磁兼容测试标准T/CSTE 0324-2023 T/CECA-G 0233-2023，即《燃料电池空压机控制器电磁兼容性能试验方法》。同时，响应重庆市场监督管理局要求，发布了《燃料电池系统电磁兼容性能及试验方法》地方标准，促进了燃料电池系统的电磁兼容性能提升及其区域化发展。项目成果填补了我国多层级氢燃料电池汽车测评技术及装备体系空白，为燃料电池汽车大规模产业化应用奠定了基础。
除了通过上述线束屏蔽效能测试、智能网联汽车电磁兼容性能测试验证、中国汽车健康指数车辆电磁辐射测评、车用燃料电池电磁兼容测试技术等几方面进行测量的方法评估以外，还可以采用电磁仿真预测技术进行评估，即把所测试的对象在计算机电磁仿真软件里建模，通过计算电磁学电磁仿真算法，计算获得所需的指标，然后将指标与相关国家标准或者国际标准进行比较，评估相关电磁指标是否达标。将电磁兼容仿真预测技术应用到整车及零部件电磁兼容开发的过程中，能够尽早发现电磁兼容问题并整改，大大地节约整车及零部件的研发成本和开发周期。
面向未来更为复杂的应用场景和技术结构，集成电路正朝着高速、高频、高集成度的方向发展，这对集成电路的电磁兼容测试提出了更高的要求。产品设计、生产工艺、封装技术等方面对集成电路电磁兼容性的影响需要进行深入研究。集成电路电磁兼容测试自动化和标准化程度的提升、测试精度和速度的平衡，以及复杂场景下的集成电路电磁兼容仿真分析等一系列问题也有待攻克。与此同时，智能网联汽车作为新能源汽车行业未来重点关注的研究方向，整车电磁安全测评维度的覆盖势必要更进一步。为完善智能网联汽车的智驾功能检测检验能力与标准法规制订，中国汽研致力于将更多的功能，如自动泊车（APS）、疲劳检测（DFM）等的失效判定机制与场景化测试方法纳入研究与开发。
中国汽车健康指数（C-AHI）车辆电磁辐射的评估，目前在实际测试时没有将人体纳入，因为迄今为止还没有无损检测技术能够直接获取人体内的电磁场分布，鉴于此因素带来的测量误差，我们通过在汽车座椅对应人体不同部位测量点施加不同的权重因子进行创新性改进，在很大程度上减小了测量误差，但精度还有待提高。面向未来，我们将通过电磁仿真技术将人体纳入进来，不断提升汽车和人体的建模精度，提高馈源校准精确度，积极提升复杂电大尺寸目标的仿真算法技术，从而进一步降低评估误差，提高评估精确度，向着精益求精、尽善尽美的方向前进。致谢：感谢重庆市工业和信息化重点实验室项目“智能汽车电子信息安全评价技术重庆市工业和信息化重点实验室”（项目编号：011904.11）的支持。本文刊登于IEEE Spectrum中文版《科技纵览》2024年8月刊。凌盈盈：中国汽车工程研究院股份有限公司电子通信与软件测评研究中心EMC工程师。
陶 鹏：中国汽车工程研究院股份有限公司电子通信与软件测评研究中心EMC工程师。
黄 洋：中国汽车工程研究院股份有限公司电子通信与软件测评研究中心EMC工程师。
冯锦博：中国汽车工程研究院股份有限公司电子通信与软件测评研究中心EMC工程师。
陈 兵：中国汽车工程研究院股份有限公司电子通信与软件测评研究中心EMC仿真工程师。因最近微信公众平台推送规则改变，很多读者反馈没有及时看到更新的文章。根据最新规则，建议多点击“推荐阅读、分享、收藏”等，成为常读用户。
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