电磁干扰会影响智能电动汽车的安全性吗? 如何解决?

小夏 汽车 更新 2024-02-27

在刘慈欣的《球状闪电》中,描述了这样一幕:在几颗球状闪电产生的电磁脉冲的攻击下,人类文明突然倒退到“冷兵器时代”。 地球上所有的电器都坏了,汽车睡着了,飞机直接坠毁了,航空母舰成了海上的废金属。

有人说这是科幻场景。 但实际上,电磁干扰已经成为军事战争中的“隐形杀手”。

1967年,当时的美国超级航母USS Forrestal的甲板上发生了这样的事故。 由于不明电磁干扰,停在甲板上的战机自动发射火箭弹,击中另一架战机的油箱,最终火势失控,造成134人死亡,数十架战机报废,损失14亿美元。

事实上,在现代战争中,“电磁对抗”已经成为决定战争能否胜负的关键环节,起着至关重要的作用。 以俄乌冲突为例,乌军在战场上投入了大量无人机,但后来被俄军用大功率电磁干扰器直接摧毁。

早在上世纪90年代,美军就开始重视电磁战,在海外几乎每一次中大型军事行动中都能看到大规模电磁战的影子。 一旦对手受到强电磁干扰,通信和指挥就会受到很大影响。

当然,电磁干扰不仅用于军事战争,也无时无刻不在影响着我们的日常生活。

原因很简单,哪里有电子设备,哪里就有电磁干扰,汽车也不例外!

电磁干扰:汽车智能安全的“隐形杀手”

我们都知道,如今的汽车越来越智能化,除了电池、电机、电控的“老三电”外,还有冰箱、彩电、大沙发的“新三电”,以及智能驾驶、智能座舱等智能系统。

这些系统更容易受到电磁干扰,因为它们内置了各种复杂的电子设备,例如远程信息处理控制模块、信息娱乐系统、导航系统、连接设备、仪表显示系统等。

而且,汽车的电子干扰不仅来自车内的电子设备,还来自车外。 例如,城市中的广播电台、电视台、基站等都会对车内的电子设备造成一定的干扰。

而且一旦电磁辐射太大。 在最坏的情况下,会出现屏幕闪烁和音频“嘶嘶”声等常见现象。 市场上也有传言说,电动汽车会让人脱发,也是因为电磁辐射的影响。

此外,电磁干扰会击穿电子设备,直接造成电子元件的损坏或故障。 试想一下,一旦一个电子元件不工作,很可能会给整个模块的工作带来错误的指令或严重的干扰。

例如,它会导致导航和定位不准确,信号差等。 因此,智能驾驶在工作中误判甚至直接失灵,最终造成安全隐患。

此前,国内某研究团队就“电磁干扰对汽车自动驾驶的影响”进行了相关实验。 4辆测试车中,ACC功能1台异常,FCW功能2台异常。

由此可见,电磁干扰确实对汽车自动驾驶辅助系统构成安全隐患,智能网联汽车的电磁安全不容忽视。

说到这里,可能会有人问,电磁干扰到底是什么? 为什么它会对电子设备产生影响?

电磁干扰实际上是一种客观的物理现象,会干扰电缆信号,降低信号的完整性。 拿一个栗子:

憨厚的年轻人“电子1号在自己的电子元件上努力工作,突然出现了一个”美如花“的电子2。 因此,在电子 2 的那一刻被电子 1 所吸引,他不诚实地留在他的电子元件中,带着电子 2 逃跑了。 结果,在 Electron 1 中工作的电子元件失效了! 在这种情况下,我们可以称之为“电磁干扰”。

然而,Electron 1 被 Electron 2 迷住了,你不能责怪别人“不诚实”。 因为正如我们前面所说,只要有电子电气设备,就会发生电磁干扰。

那么问题来了,既然电磁干扰的影响这么大,汽车又该如何抵抗电磁干扰呢?

宝马:为汽车增设“电磁免疫系统”

面对电磁干扰,宝马的做法就是给汽车加一个“电磁免疫系统”,而这个“免疫系统”就是强大的电磁兼容性(EMC)。

所谓电磁兼容,是指当电气设备受到电磁干扰时,仍能正常工作,设备运行过程中产生的电磁场不会影响周围环境中其他设备的工作。

你可以这样理解,电磁兼容就是让电子设备或系统拥有一道“保护屏障”,不仅要防止外界攻击,还要让自己“不出门伤害他人”。

那么,如何让你的车辆具有更好的电磁兼容性呢? 其中,制造商需要在汽车电气元件设计的各个方面采取有效的抑制措施,以减少或消除电磁干扰。

同时,通过EMC电磁兼容测试,对车辆在电磁环境下的性能保险进行评估,确保车辆的设计和功能不会受到其他电磁波的干扰。 换言之,只有通过EMC EMC“考试”的汽车才能安全上路。

宝马是第一家开始EMC测试的豪华车公司。 据宝马工程师介绍,EMC在宝马的历史可以追溯到上世纪70-80年代。

当时,只有发动机点火线圈和火花塞是主要的干扰源,由于没有其他电子控制元件和单元,因此对抗干扰的性能要求很少。 因此,与军事领域较为复杂的工况相比,早期的汽车行业对EMC并没有那么高的要求。

但即便如此,宝马还是成立了EMC实验室。 因为在宝马看来,所有安全隐患都应该是“零容忍”。 因为先进的布局,宝马不仅拥有业界最先进、最严格的EMCEMC测试技术和标准,还建立了全球最大的EMC实验室,全新宝马5系就是从这里诞生的。

入住宝马全球最大的EMC实验室

不久前,Dianju来到了位于沈阳宝马陈研发中心的新EMC复合材料实验室。 据工程师介绍,这个EMC实验室是宝马花大价钱建造的,是迄今为止世界上规模最大、功能最全面的EMC实验室。 此外,它还是宝马在德国以外唯一的EMC技术团队和测试中心。

宝马工程师还告诉我们,宝马的EMC实验室拥有整车和高低压电子电气元器件的电磁兼容和射频测试能力,能够应对新能源汽车电子电气系统集成化、智能化、网联化带来的电磁兼容性挑战,让每一辆宝马汽车都通过了堪比航空的EMC电磁兼容测试水平。

也就是说,未来宝马将能够通过自己的EMC实验室不断测试自己的车辆,找出电磁兼容性问题,从而确保每辆车在量产前都有很强的“电磁免疫系统”。

以全新的宝马5系为例,据工程师称,它已经在宝马的EMC实验室进行了两年多的测试。

在参观宝马EMC实验室期间,印象最深刻的是宝马EMC电波暗室,它是基于EMC与智能网络相关功能测试相结合的一体化理念设计的,宝马称其为复合电波暗室。 它具有27m x 22m x 13m的特殊尺寸结构,也是乘用车领域最大的汽车EMC腔室。

可以看出,其实验室的整个墙壁和天花板都是由特殊纤维和涂层制成的材料制成的,用于吸收电磁波,在行业中称为吸收材料,这些吸收材料的背面覆盖着镀锌钢板进行屏蔽。 吸收材料和屏蔽技术的结合为EMC测试创造了完美的环境。

在参观期间,当电马进入实验室时,手机和任何电子产品都无法接收到外部信号,这表明其对电磁屏蔽的影响已经固化。 宝马工程师自豪地说:“我们非常适合在这里进行研发和相关保密工作。 ”

值得一提的是,宝马的EMC实验室不仅可以进行整车测试,还可以测试汽车零部件,比如其组件级电波暗室可以对动力电池进行电磁兼容测试。 因此,开着宝马的纯电动车,绝对不用担心“脱发”的问题。

此外,宝马还创新性地预留了未来在新型复合电波暗室中扩展天线性能测试的技术储备和能力,并集成了智能网联汽车相关的最新测试设备,包括V2X和e-call通信。 它模拟真实世界的智能连接测试条件,使用多个通信天线来创建可重复的实验环境。

例如,它具有用于未来网络天线性能测试的特殊功能。 像导航、V2X、移动通信一样,让车载天线的性能可以在整车层面进行综合评估。

另一个例子是由一个有源测功机和 2 个转盘组成的动态驾驶测试环境。 该测试环境将使我们能够在封闭架构中模拟ADAS(高级驾驶辅助系统)功能以及与自动驾驶相关的未来场景。

总而言之,宝马的EMC实验室设备齐全,可以为未来更先进的联网汽车进行EMC测试。 这包括未来针对 L3 和 L4 等更高级别的智能驾驶的 EMC 测试。

检测标准比行业高4倍

有人可能会问:电磁兼容性测试对象中不可见、无形、无色无味的电磁波,如何检测无形、无形、无色无味的电磁波?在这里,宝马的工程师给电动小马驹打了一个生动的比喻:“我们有时会将EMC的研发工作比作大象和蚂蚁。 ”

蚂蚁体型小,难以探测,我们前面描述的电磁干扰就像在汽车里找到一只蚂蚁,需要非常精密的仪器和测量精度来探测这种非常小的电磁干扰和辐射。 ”

大象的意思是,我们在进行电磁抗扰度测试时,为了评估车载产品的抗冲击性,我们会向车内发射与大象强度相同的电磁能量,以测试我们的产品是否具有所需的抗扰度! ”

宝马的理念是,即使车辆发出的电磁干扰小到蚂蚁一样小,虽然不会影响车辆,但能够通过精密的仪器和各种测试项目来识别问题。

不仅如此,宝马还必须建立一个“大象般的免疫系统”,当外部设施发出电磁干扰时,它可以承受大象一样大的电磁干扰。

宝马的最终目标是为宝马的产品构建更强大的“电磁免疫系统”。

为此,宝马工程师认为,有必要使用最严格和最高强度的测试来准确检测最轻微的电磁干扰和辐射。

因此,行业标准规定的电磁试验场强为30伏表,而宝马EMC实验室的试验场强平均可达100伏,极限试验状态下最高测试水平可达140伏,是国内法定标准的4-5倍,远高于行业标准。

此外,宝马的测试范围涵盖从低频到高频,以及不同的工作条件。 例如,在测试过程中,宝马将覆盖100kHz-6GHz的频率,这也是汽车中大多数电子元件的干扰范围。 在某些情况下,甚至考虑了电动汽车对人体的潜在干扰。

这样,通过充分模拟车辆在社交道路上行驶时可能受到的各种电磁干扰,就可以为宝马汽车构建强大的“免疫系统”。

电动小马驹的总结

宝马对豪华的理解和诠释,不仅体现在设计、材质、配置上,可见一斑,更在于更多无形的奢华。

例如,为了给用户带来更稳定、更安全的智能体验,宝马建立了业界最领先的EMC电磁兼容实验室,还将接受业界最严格的EMC电磁兼容测试,赋予宝马最强大的“电磁免疫系统”。

宝马还有很多其他看不见的奢侈品,比如没有上限的“炼狱式”安全测试,只为确保交付给中国客户的车辆安全可靠。 再比如里程超过13万公里的L2+级智能驾驶辅助系统测试,就是为了打造更符合中国路况的智能驾驶系统,确保中国用户能够安全便捷地使用该功能。

正如宝马工程师所说:“消费者能看到的地方是硬件设计和工程设计,但还有很多看不见的地方,比如软件设计、宝马独特的调校、集成能力。 这些看得见又看不见,对于宝马来说,奢侈品绝不是一堆材料和书本数据。 ”

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