新能源汽車（chē）電（diàn）磁兼容測試驗證

常（cháng）規車輛的電磁兼容性能在整個測試體係中已有較（jiào）好的係統化要求，相應試驗（yàn）的實現條件也較完善，能夠較好地（dì）完成國家法（fǎ）規體係要求進行的（de）試驗（yàn）。隨著整個汽車行業的（de）智能化、網聯化（huà）、電（diàn）動化發展，車輛（liàng）的屬性已逐漸（jiàn）從單一（yī）個體，演變成一個龐大智能交通網絡上的節點。“三化”帶給車輛（liàng）大的變化，是使車輛與其周遭環境（jìng），包括道路交通設施（shī）、其他（tā）車輛（liàng）、環境中包含的各種其他節點，越來越緊密地融合在一（yī）起。車上新增的各種功能都在強調與環境的（de）交互，這給車輛電磁兼容性能測試驗（yàn）證帶來了新的挑戰--新能源汽（qì）車測試係統。

按照常規分（fèn）類方式（shì），車輛的電磁兼（jiān）容性能（néng）往往分為（wéi）發射特性和抗擾特性。發射（shè）特性關注對車輛以外的其他電器設備的（de）保護，我國主要由法規（guī）來要（yào）求（GB 14023、GB/T 18387 和 GB 34660）；抗擾特性則關注車輛自身對外部幹擾的耐受能力（lì），既（jì）有法（fǎ）規要求（GB 34660），更（gèng）要關注車輛在抗（kàng）擾測試中的安全和體驗表現。

（1）智能網聯汽車電磁輻射發射測試麵臨的挑戰

測（cè）試內容和測試要求麵（miàn）臨的（de）挑戰

智能網聯汽車引入了更多的智能安全子係統與網聯通信子係統，這些新係統與傳統汽車子（zǐ）係統的大（dà）區（qū）別在於，它們不僅通過內（nèi）部傳感器（qì）收集汽車內部的運行信息，還通過全新的外部傳感器，如蜂窩移動通信天線、V2X 通（tōng）信天線、車載（zǎi）毫（háo）米波雷達、視頻圖（tú）像采集係統等，主動地收集車輛（liàng）周圍（wéi），甚至超出視野範圍的交通信息及其他車輛運行（háng）狀（zhuàng）態信息。這些傳感器有些是通（tōng）過無（wú）線通（tōng）信獲（huò）取信息的，工作時對外輻射電（diàn）磁波，而且需要一台能夠與（yǔ）其通（tōng）信的外部設備才能夠維持正常的通信工況。按照電（diàn）磁兼容測試的常規思路，要求車輛（liàng）進（jìn）行輻射發（fā）射測（cè）試（shì）時（shí），能夠覆蓋大發射狀態的工況。這就要求所有係統和功能都處於工作狀態，包括車載無線（xiàn）通信係統（tǒng）。然而將滿足國家無線電（diàn）管理要求的無線發射設（shè）備輻射出的有用（yòng）信號作為騷（sāo）擾，並要求其低於整車輻射發射的限值，這種做（zuò）法可能會造成無線電管理和電磁兼容管（guǎn）理的結果相矛盾，引（yǐn）起政策理解或執行層（céng）麵的（de）問題。為此，全國無線電幹擾標準化（huà）技術委員會（huì） D 分會正在討論（lùn）對有意發（fā）射引發（fā）的工作頻段的輻射發射超標豁免，並將豁免（miǎn）辦法寫進 GB 14023 標準的附錄中。那（nà）麽在試驗過程中，如何區分本車的發射與用於激活本車（chē）設備（bèi）工作的外部設備的發射、如何區分有意發射設備工作頻段的信號與其帶來的非工作頻段的諧波或雜（zá）散發射，是判斷被（bèi）測車輛輻射發射（shè）是否（fǒu）滿足要求需（xū）要解決的首要問題。

試驗（yàn）條件和試驗設備麵臨的挑戰（zhàn）

傳統汽車上所用無線設備的上限頻率（lǜ）不超過 6 GHz，引入（rù） 5G V2X 通（tōng）信和毫米波雷達後（hòu），車載無線設備的上限工（gōng）作（zuò）頻率飆升至（zhì） 81 GHz。對於如此（cǐ）高頻段的汽車輻射（shè）發射，國內均未有標準給出明確的限值（zhí），汽車電磁兼容實驗室在設計建造時往往（wǎng）也（yě）不（bú）會（huì）針（zhēn）對如（rú）此高的頻率。6 GHz 以上頻段的整車對外輻射發射需要有公共認可的（de）測試方法和限（xiàn）值（zhí）標準來約束，毫米波頻段的測試也（yě）需（xū）要對實驗室和測（cè）試設備提出新的（de）要求。從測試設備角度來說，在智能網聯係統的輻射發射測試中（zhōng），還須保證測試設（shè）備不會影（yǐng）響測試環境的電磁底噪，否則，輻射（shè）發（fā）射測試結果的準確性將難以保證。

（2）智能網聯汽車電磁抗擾測試麵（miàn）臨的挑戰

測試（shì）內容和測試要求麵臨的挑戰

首先是測試重心（xīn）改變所帶來的挑戰。傳統電磁抗擾（rǎo）測試的測（cè）試重（chóng）心更多（duō）是整車和零部件的抗擾（rǎo）水平，即被測車輛與被測零部件在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（xiàn）的角度衡量整（zhěng）車或零部件性能的（de）方法。而（ér）在智（zhì）能網聯車輛上，由於車輛獲得了一定程度（dù）的自我（wǒ）控製權，具有控製（zhì）權的係統能（néng）否按（àn）照其預期功能正確執行便是智能網聯車（chē）輛所要重點（diǎn）關注的問題，而這一問題恰恰是功能安全所關心的問題（tí）。因此，智能網聯汽車的電磁抗擾測試重（chóng）心需要（yào）從簡單的（de）功能實現轉為從安全的角度考察。其次是基（jī）於（yú）需求的（de）驗證所帶來（lái）的挑戰。諸如ISO 26262《道路車輛（liàng）功能安全》等眾多車輛安全性標準目前所正在做的是對（duì）於安全（quán）需求的不斷累積與更新。整車層（céng）級安全的實（shí）現過程（chéng）實際上就是整車層麵的不同安（ān）全需求的設計與實現過程，這實際是一種弱化約束的方（fāng）法。在安全性設計階段，將嚴苛的、難以通過整體方式解（jiě）決的安全性問題不斷切片，每一片（piàn）代表（biǎo）一個特定的安全需（xū）求，以此達到對安全性問題的拆分 ；在後續的測試驗證階段，通過驗證一個個安全需求是否實現，采用累加（jiā）的方式一步步地逼（bī）近完整的安全性問題，這樣可以（yǐ）使整個評估過程更容易執行，也實現了對於優解的近似代替。但（dàn）這種基（jī）於安全（quán）需求的測試方法受需求覆（fù）蓋率影響極（jí）大，低覆蓋率下，安全需求累積程度不夠，難以充分確定車輛的安全性能。因此，如何盡可能多地搜尋、確定並測試安全需求（qiú），是智能網聯車輛電磁抗擾測試所麵臨的又一個（gè）挑戰。

第三是測試量帶來的挑（tiāo）戰。顯（xiǎn）然，測試（shì）的安全需求越多，得到的（de）結果越逼近終的完整安（ān）全性驗證結論。但大量的安全需求所帶來的是測試量的爆炸（zhà）性增長，按照 ISO 26262 道路車輛功能安全的定義，造成人身及財產損失發生的危害事件是內部危害與外部（bù）運行情境的組合。同一內部危害狀態（tài）與不同的外部運行情境的組合，所產生的危害事件的風險等（děng）級與傷害結果（guǒ）可能大不相同。因此，為了保證測試的有效性與高覆蓋率，必須要考慮所有可（kě）能的（de）車（chē）輛（liàng）狀態與所有的運行情境（jìng）的組合。但（dàn）問題也隨之而來，一方麵（miàn），ISO 26262 功（gōng）能安全標準關注的是來源於係統故障行為（wéi）的危害，包含預期行為的終止與非預期行為的發生兩個方麵（miàn），再細究上述故障行為的來源，又包含隨機硬件失效與係統性（xìng）失效等等。即從（cóng）功（gōng）能安全角度來看，所需要考慮的內部危害來源就極多；另一方麵，外界運行情境的（de）不同需要充分考慮（lǜ）可能的道路屬性（道路幾何結構、拓撲結構、路麵性質等（děng））、環境屬性（天氣（qì）、溫度、濕（shī）度（dù）不同（tóng）時間段等）、交通屬性（其他交通參與（yǔ）者的數目、運行狀態、相對於本車的位（wèi）置信息等）。內外兩種複雜選項組合而（ér）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（tóng）頻段、強度、極化方式、調製方式的電磁幹擾，終生成（chéng）的智能網聯汽車電磁抗擾測試情景的數目是（shì）驚人的，無法在合理的時（shí）間（jiān）及（jí）開銷下實（shí）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（shì）無法實現（xiàn）的，需要尋找更為高效的測（cè）試思路與測試方法。後是全局安全（quán）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（quán）之外，還包含預期功能安全與網絡安全（quán）兩個方麵。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，而較少關（guān）心或基（jī）本不關心外界運行情景（jǐng）的小範圍變化（huà）），功能安全在功能實現的基礎上加入了風險的判定，旨在確定預期功能是否能夠正確地實現，關注的是實（shí）現的正確性與質量高低 ；預期功能安全在確保預期功（gōng）能（néng）已經（jīng）正確實現的情（qíng）況下，將預期功能和實（shí）際需求功能做出對比，觀察預期功能是否能夠（gòu）滿足實際情（qíng）景使用中對它的需求 ；網絡安全在預期功能自身的實現已具有完滿性的情（qíng）況下，探討外部的有（yǒu）意入（rù）侵行為是否會對預期功能自身的完滿性造成影響。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，傳統電磁抗擾測試所關注的功能實現問題在安全層麵上來（lái）說是不充分的安全問題的妥善解決需要從四個（gè）角度的特點入手，分別（bié）設計（jì）並執行測（cè）試過程。綜合（hé）來說，以上幾大挑戰實質上就是在測試用例設計方麵麵臨的挑戰。既（jì）然對於確保智能網聯汽車（chē）安全性的電磁抗擾試驗而言，窮舉測試是不現實的（de），那麽若要開發出一套業界可以接（jiē）受（shòu）的電磁（cí）抗擾試驗標準，就需要對測試用例進行凝練。智能網聯汽車（chē），或者自動駕駛汽車的安全性至關重要，如何在凝練測試（shì）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，這要求設計人員對智能網（wǎng）聯汽車（chē）的新功能、性能，及其與車載（zǎi）現有其他係統（例如動力、底盤、轉向）之間的關係有比較深入的了解（jiě），能夠從各（gè）種故障行為、外部情境及其造成的危害角度出發，梳理出使智能網聯汽車達（dá）到（dào）人們預期電磁安全水平所必須驗證的測試用例集，以及在這些測試用例之下必須關注的（de）車輛參數水平，這需要相關技（jì）術人員（yuán）在摸索中逐漸完善。

試驗條件和試驗設備麵臨的挑（tiāo）戰

智能網（wǎng）聯汽車之所以叫智能網聯，就是因為搭載了各種可感知周邊環境的傳（chuán）感（gǎn）器和可與非視距外圍設備（bèi）通信的無線通（tōng）信設備，使車輛具備了正確感知周遭視距和非視（shì）距範圍內的環境並做出（chū）相應反應的能力。傳（chuán）統汽車（chē）進行（háng）電磁兼容測試時，通常僅要求試驗環境的電磁（cí）背景幹淨，且車輛能夠在試驗環境中（zhōng）達到一（yī）定的車速 ；而智能網聯汽車（chē）則需要在實驗環境（jìng）中去（qù）模擬道路環（huán）境，並（bìng）與車（chē）輛（liàng）進行正常（cháng）交互，以便欺騙（piàn）車載傳感器和無線通信設備，使其誤認（rèn）為車輛確（què）實在道路上運行，相應的智能、網聯功能能夠（gòu）正常（cháng）激活。這些要求（qiú）對試驗條（tiáo）件提（tí）出了極大挑戰。

首先，這需要用到一係列輔助設（shè）備。例如，激活（huó）自適應巡航（háng）係統（ACC）和自動緊急製（zhì）動係統（AEB）進行電磁兼容性能測（cè）試時，需要用到雷達目標模擬器或角反射器......其次，在試驗環境中，還不能存在（zài）與道路環境中（zhōng）的障（zhàng）礙物及目（mù）標特性接近、可能導致車載智能網聯功能非正（zhèng）常觸發或不（bú）能正常（cháng）觸（chù）發的額外因素，例如反射特（tè）性與車載雷達係統目標相當的反射體，或特別昏暗及特別明亮（liàng）會影響（xiǎng）車載（zǎi）攝像頭工作的燈光等。這需要在試驗之前對試（shì）驗環境進（jìn）行（háng）合理的調整（zhěng）和標定。除了需（xū）要用到更多類型的設備來（lái）完成並對測試環境（jìng）提出了特殊（shū）要求以外，智能（néng）網聯汽車（chē）的電磁抗擾測試也對測試設（shè）備提出（chū）了更高的（de）技（jì）術要求（qiú） ：在智能網聯係統的輻射抗擾測試中（zhōng），須保證測試（shì）設備不會受施加的電磁騷擾的影（yǐng）響（xiǎng），否則，無法判斷測試結果中出現的功能或性能降級是因（yīn）為測試設備被幹（gàn）擾還是因（yīn）為車輛本身抗擾性能不足而導致的 ；情況（kuàng）下，測試設備還可能因輻射抗擾試驗的高場強而損壞。這也（yě）導致很多智（zhì）能網聯汽車路試、台架測（cè）試（shì）和仿真（zhēn）測試（shì）所用設備並不能用於電（diàn）磁兼容測試，電磁兼容測試設備需要做特殊的設計處理。