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让整车电磁辐射小于一台手机 魏牌蓝山是如何做到的?

2023-08-14 09:50:33

  截至7月底,魏牌蓝山已经给17258个家庭带来陪伴,"比你更了解你的需求,在你看不到的地方依旧做到最好"一直是蓝山秉持的宗旨。在以家庭为单位的亲子自驾出游盛行的当下,我们想用一项隐形的指标来告诉你蓝山的"隐形价值"。

让整车电磁辐射小于一台手机 魏牌蓝山是如何做到的?

  近日,魏牌蓝山荣获中汽研"儿童优先(绿色座舱)"权威认证,为了让大家更直观地了解绿色座舱的含义,我们专门邀请了在"车内空气质量"、"材料技术"、"电磁防护水平"这些领域中非常专业的三位工程师,通过直播的方式,分别为大家进行细致的解读。

  直播现场有一位年轻人,是魏牌的电磁兼容工程师——马庆,他说自己一天中就有12小时都泡在试验室里,可以说没有人比他再了解蓝山电磁辐射的问题。于是我们攀谈起来,在他的娓娓讲述中,蓝山整车电磁辐射小于一台手机的秘密也随之揭开。  

  受访者:电磁兼容工程师——马庆以及整车功能测试部的伙伴

对电磁辐射的控制 远比你想象中复杂

  如何让乘员处于一个安全健康的环境中,是汽车生产制造理应考虑的问题。我们问马庆,"如何让用户知道蓝山花费了很多功夫在电磁辐射的控制上",他说:"先让大家知道车内是存在很多电磁辐射的,这远比我们想象的复杂"。

  马庆给我们科普,辐射分为电离辐射和非电离辐射(也叫电磁辐射),汽车所发出的辐射属于非电离辐射。非电离辐射能量较低,控制在标准范围内几乎不会对人体产生影响。但随着车载电气设备逐渐增多,车内产生的电磁辐射也逐步增加。

  比如汽车的点火系统、音响设备、导航系统、通信系统、新能源汽车的高电压/高电流驱动系统等在运行时都有辐射产生。就连一扇看似简单的汽车门板内,也可能会藏着大功率音响、车窗升降电机、传感器等数十个电子元器件。再加上座舱内的空间有限,无法提供足够的距离来衰减电磁辐射的强度,因而车内叠加起来的电磁辐射量并不低。

马庆在直播间给用户做电磁辐射科普马庆在直播间给用户做电磁辐射科普

  为了降低电磁辐射对人体的影响,每一个汽车厂家在设计制造的过程中,会加入程度不一的电磁防护设计,国家对此也有相关标准。马庆说:"作为一台家用SUV,蓝山在设计时专门针对电磁辐射的标准进行了加码,在国家标准之上设立更高标准,让国标成为'及格线'。"

  除了车辆本身会对乘员产生辐射影响之外,外界的电磁辐射也会对车辆的行驶产生影响,所以如何抗干扰,也是团队的工作之一。

  当车辆行驶在高压输电线路附近时,在通过通信基站、雷达设备等地时,车身会受到电磁场的干扰,导致收音效果差、车机导航定位不准、手机信号受干扰等问题。在开车过程中,触碰显示屏可能会出现闪屏、花屏的现象,这也是电磁的一种,就是我们常说的静电,在干燥的气候环境中更容易发生。

  马庆说:"团队的工作就是解决它们,不遗余力地解决它们。"

车内的电磁辐射复杂 解决办法更复杂

  "大家不用谈辐射色变,但也不能轻视它。我们的工作就是将汽车产生的电磁辐射进行屏蔽、降低或疏导。" 马庆这样解释他的工作。

  以蓝山为例,针对易造成电磁辐射信号传输的线束,蓝山的工程师会采用双绞线设计,以减少信号传输回路面积,面积减小了,电磁辐射量自然就减少了。

  而针对高压系统线束,则采用 "金属网+铝箔"双层屏蔽,隔离高电压、大电流传输产生的电磁骚扰。通过高压部件及线束较驾乘舱隔离布置,同时利用良好的金属密闭结构形成的法拉第笼效应,进一步降低其对于驾乘舱的电磁辐射影响。概括来说,工程师一般通过屏蔽、滤波、接地三种方式将电磁辐射控制在合理范围内。

  除了采用科学的方法降低整车的电磁辐射,工程师还会进行严格的实验测试。马庆告诉我们:蓝山的试验会分三种情况进行,分别在匀速行驶工况、急加速行驶工况和急减速行驶工况中,对应乘车人员头部、胸部、脚部等关键位置,进行电磁辐射数据的采集。

蓝山在上市前需要通过不同工况的测试蓝山在上市前需要通过不同工况的测试

  数据采集的车况标准要求很严格。在匀速行驶工况中,需要控制车速为40km/h匀速运行,车内显示屏全部打开,车辆灯光全部打开,空调开到最大风量制冷,雨刮开到最大档,如果有座椅加热和通风,也需要开至最大档。

  在急加速行驶工况中,需要将油门全开,从静止开始加速到90km/h为止,车辆的其他状态与测试匀速行驶车辆的工况相同。

  在急减速行驶工况中,需要减速度大于2.5m/s2,以90km/h 的速度行驶,如果被测车辆最高车速小于90km/h ,就要从车辆的最高速度开始进行,直至静止。车辆的其他状态同上。

  中国汽车工程研究院推出了堪称国内最严的汽车健康监测评价体系--中国汽车健康指数(C-IAHI),其中有一项是电磁辐射数据。评价要求按照:匀速行驶工况81.25%、急加速行驶工况12.5%、急减速行驶工况6.25%的权重进行加成,总体评分必须要≥90 分,才算满足电磁辐射安全的要求。

  而蓝山测试的总体评分是100分,每个数据都大于25dB,可以毫不夸张地说,蓝山在正常使用状态下的电磁辐射,比正在通话中的手机产生的辐射数值还要低。

  马庆在进入直播间前跟我们聊的最后一句话是:"虽然电磁辐射是一个看不见摸不着的东西,并不会像功能配置、功率、油耗等明码实价地标注在产品参数表上,但我们希望在看不见的地方,也能给用户提供极致的保护。"

造价超5000万的试验室 提供极致保护就靠它

  要做好电磁辐射防护,必须得有称手的工具。这个工具,就是长城汽车造价超5000万的10m法整车电磁兼容试验室。

耗资5000万打造的10m法整车电磁兼容试验室耗资5000万打造的10m法整车电磁兼容试验室

  整车功能测试部的杨云中说,"10m法整车电磁兼容试验室2017年就已建成并投入使用,空间非常大,长宽高为23m*13m*7.5m,能容纳不同尺寸的车型做试验,当时是国内车企首创。"目前试验室的试验能力同时覆盖中国、欧盟、北美等全球各大市场的EMC测试标准要求,测试报告被全球70多个国家认可。

  蓝山在上市之前要在这里经受严格的"体检",试验室会对蓝山的电子零部件进行抗电磁干扰能力与电磁耐受能力的验证,也会对蓝山进行整车辐射/传导发射、整车辐射抗扰度、模拟车载发射机抗扰度、整车静电放电抗扰度等项目的测试,用于验证整车的电磁兼容性。

  10m法整车电磁兼容试验室包含暗室、操作系统、转股三部分。试验室黑色内壁采用的是吸波材料,能够吸收各种电磁波。外部的白色泡沫是为了提高室内亮度,防止实验室过暗。

  "在当年,有一个电磁兼容试验室是件多么骄傲的事,因为对技术和设备的要求很高,只有专业监测机构和大型主机厂商才会自建。" 杨云中打了个比方,"有了10m法整车电磁兼容试验室,如同砍柴有了锋利的刀。"通过完备的实验得以保证蓝山在各种路况和各种电磁辐射情况下,都能正常行驶、安全行驶。

电磁辐射试验是个技术活 也是个耐力活

  "做电磁辐射试验并不容易,首先是项技术活",杨云中给我们介绍道, 10m法整车电磁兼容试验室主要测试的是车内电子元件自身会发出的电磁辐射、车辆对外部事物产生的电磁干扰以及外部事物对车辆产生的电磁干扰。它表现在两个方面,一是通过整车辐射骚扰测试,保证车辆自身工作时产生的电磁场不干扰外部设备,如手机、心脏支架、警用通讯设备等。

  试验室里有天线塔,所谓10m法就是天线到车辆的水平距离是10m,蓝山上市之前需要测试在不同工况下左侧右侧、天线垂直水平极化的一个发射量。

  二是通过整车车外辐射抗扰度测试,保证车辆对各种通讯基站、高压线、雷达通讯等电磁干扰具备抵抗能力。做这个测试时有三处天线,头顶上悬挂的带状天线,用于模拟AM收音机广播塔、短波授时发射塔、大功率设备等产生的10kHz-30MHz频段的电磁骚扰场景;左前方是对数周期天线,它模拟收音机广播塔、电视广播塔、2G手机基站等典型电磁场景;左手边的喇叭天线,它主要模拟3G/4G手机基站、雷达、以及蓝牙、WIFI等电磁场景。

抗扰度测试——带状天线抗扰度测试——带状天线

抗扰度测试——对数周期天线抗扰度测试——对数周期天线

抗扰度测试——喇叭天线抗扰度测试——喇叭天线

  行业内抗扰类法规要求20MHz-2000MHz频率30V/m场强,而蓝山的"10m法整车电磁兼容实验室"可达10kHz-4GHz频率200V/m场强,"我们可以自豪的说,蓝山在出厂之前按照企业标准通过了更高级别的场强测试。"杨云中对这些数据如数家珍。

  在问及做试验测试有没遇到什么难题时,整车功能测试部卜梦龙说最难的在于:如果测试的电磁辐射不达标,溯源非常困难。一百多个零部件,从电驱、电控到空调、灯具都有可能引起电磁辐射问题,需要一一去检测,过程复杂、耗时耗力。

  最近他们正在对某个车型充电状态下的电磁辐射进行测试,当受到较强电磁辐射时,充电就会中断,为此,工程师们已经熬了几个通宵来识别问题源头。

  卜梦龙告诉我们,电磁兼容测试是一个比较新兴的试验项目,在智能化飞速发展的今天,车内的电子设备越来越多,电磁干扰也越来越多,人们对于电磁辐射的关注度也越来越高。所以试验室的使用频率极高,工程师们通常需要倒班工作,以确保人休息但试验不停。

  电磁兼容工程师的工作就是搭建测试环境、模拟复杂工况、触发车辆相关功能……经过一系列量化检测,对发现的问题进行整改。

  尤其是智能网联汽车需要自主应对复杂、多变的驾驶环境,试验室毕竟与实际路况不同,很多情景不能百分百还原,工程师需要花费大量时间研究在实验室内如何触发相关功能。"为了得到精准的结果,需要反复调较,保持科学严谨。从这个层面讲,电磁辐射试验也是项耐力活。"

  为了更全面地模拟真实情景,他们还采集了全国20多座代表性城市的70多种不同的电磁环境,在试验室进行回放验证,以保证蓝山在实际道路环境中的行驶安全。

  除了10m法整车电磁兼容试验室,长城汽车还有3m法电磁兼容试验室,主要用于零部件的电磁兼容试验。从蓝山在零部件样件时就开始进行测试,当零部件电磁辐射合格后才能组装成车,再从ET阶段开始进行整车测试,可以说这是耗时最长的车辆试验之一,这也才让蓝山成为更健康的"绿色座舱"。

  采访时,正在工作的工程师们没有想象中那么严肃刻板,反而很幽默风趣,时不时看看直播中马庆的表现并调侃两句。当我在采访笔记中写道年轻人很能"熬",他们嬉笑着说"还是换个词吧,说我们能打敢拼多正能量。"从技术领域的年龄迭代其实也能看出,经验固然宝贵,但对新知识的快速吸收、不受传统解题思路禁锢,也未尝不是一种优势。

  随着科技的不断创新和发展,汽车正逐步从"交通工具"向"生活场景"转变。过去消费者买车,外看造型设计,内看安全动力。随着人们待在车里的时间越来越长,曾经不被关注的车内空气和辐射等健康因素,现在已成为购车的重要考量,占比高达46.5%。而电磁辐射安全只是蓝山在用车安全上的其中一道保险。

  美好之行始于魏,蓝山的初心是在看得见和看不见的地方,都能让消费者放心。

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