電磁干擾會影響智慧型電動汽車的安全性嗎? 如何解決?

Mondo 汽車 更新 2024-02-27

在劉慈欣的《球狀閃電》中,描述了這樣一幕:在幾顆球狀閃電產生的電磁脈衝的攻擊下,人類文明突然倒退到“冷兵器時代”。 地球上所有的電器都壞了,汽車睡著了,飛機直接墜毀了,航空母艦成了海上的廢金屬。

有人說這是科幻場景。 但實際上,電磁干擾已經成為軍事戰爭中的“隱形殺手”。

1967年,當時的美國超級航母USS Forrestal的甲板上發生了這樣的事故。 由於不明電磁干擾,停在甲板上的戰機自動發射火箭彈,擊中另一架戰機的油箱,最終火勢失控,造成134人死亡,數十架戰機報廢,損失14億美元。

事實上,在現代戰爭中,“電磁對抗”已經成為決定戰爭能否勝負的關鍵環節,起著至關重要的作用。 以俄烏衝突為例,烏軍在戰場上投入了大量無人機,但後來被俄軍用大功率電磁干擾器直接摧毀。

早在上世紀90年代,美軍就開始重視電磁戰,在海外幾乎每一次中大型軍事行動中都能看到大規模電磁戰的影子。 一旦對手受到強電磁干擾,通訊和指揮就會受到很大影響。

當然,電磁干擾不僅用於軍事戰爭,也無時無刻不在影響著我們的日常生活。

原因很簡單,哪裡有電子裝置,哪裡就有電磁干擾,汽車也不例外!

電磁干擾:汽車智慧型安全的“隱形殺手”

我們都知道,如今的汽車越來越智慧型化,除了電池、電機、電控的“老三電”外,還有冰箱、彩電、大沙發的“新三電”,以及智慧型駕駛、智慧型座艙等智慧型系統。

這些系統更容易受到電磁干擾,因為它們內建了各種複雜的電子裝置,例如遠端資訊處理控制模組、資訊娛樂系統、導航系統、連線裝置、儀表顯示系統等。

而且,汽車的電子干擾不僅來自車內的電子裝置,還來自車外。 例如,城市中的廣播電台、電視台、基站等都會對車內的電子裝置造成一定的干擾。

而且一旦電磁輻射太大。 在最壞的情況下,會出現螢幕閃爍和音訊“嘶嘶”聲等常見現象。 市場上也有傳言說,電動汽車會讓人脫髮,也是因為電磁輻射的影響。

此外,電磁干擾會擊穿電子裝置,直接造成電子元件的損壞或故障。 試想一下,一旦乙個電子元件不工作,很可能會給整個模組的工作帶來錯誤的指令或嚴重的干擾。

例如,它會導致導航和定位不準確,訊號差等。 因此,智慧型駕駛在工作中誤判甚至直接失靈,最終造成安全隱患。

此前,國內某研究團隊就“電磁干擾對汽車自動駕駛的影響”進行了相關實驗。 4輛測試車中,ACC功能1臺異常,FCW功能2臺異常。

由此可見,電磁干擾確實對汽車自動駕駛輔助系統構成安全隱患,智慧型網聯汽車的電磁安全不容忽視。

說到這裡,可能會有人問,電磁干擾到底是什麼? 為什麼它會對電子裝置產生影響?

電磁干擾實際上是一種客觀的物理現象,會干擾電纜訊號,降低訊號的完整性。 拿乙個栗子:

憨厚的年輕人“電子1號在自己的電子元件上努力工作,突然出現了乙個”美如花“的電子2。 因此,在電子 2 的那一刻被電子 1 所吸引,他不誠實地留在他的電子元件中,帶著電子 2 逃跑了。 結果,在 Electron 1 中工作的電子元件失效了! 在這種情況下,我們可以稱之為“電磁干擾”。

然而,Electron 1 被 Electron 2 迷住了,你不能責怪別人“不誠實”。 因為正如我們前面所說,只要有電子電氣裝置,就會發生電磁干擾。

那麼問題來了,既然電磁干擾的影響這麼大,汽車又該如何抵抗電磁干擾呢?

寶馬:為汽車增設“電磁免疫系統”

面對電磁干擾,寶馬的做法就是給汽車加乙個“電磁免疫系統”,而這個“免疫系統”就是強大的電磁相容性(EMC)。

所謂電磁相容,是指當電氣裝置受到電磁干擾時,仍能正常工作,裝置執行過程中產生的電磁場不會影響周圍環境中其他裝置的工作。

你可以這樣理解,電磁相容就是讓電子裝置或系統擁有一道“保護屏障”,不僅要防止外界攻擊,還要讓自己“不出門傷害他人”。

那麼,如何讓你的車輛具有更好的電磁相容性呢? 其中,製造商需要在汽車電氣元件設計的各個方面採取有效的抑制措施,以減少或消除電磁干擾。

同時,通過EMC電磁相容測試,對車輛在電磁環境下的效能保險進行評估,確保車輛的設計和功能不會受到其他電磁波的干擾。 換言之,只有通過EMC EMC“考試”的汽車才能安全上路。

寶馬是第一家開始EMC測試的豪華車公司。 據寶馬工程師介紹,EMC在寶馬的歷史可以追溯到上世紀70-80年代。

當時,只有發動機點火線圈和火花塞是主要的干擾源,由於沒有其他電子控制元件和單元,因此對抗干擾的效能要求很少。 因此,與軍事領域較為複雜的工況相比,早期的汽車行業對EMC並沒有那麼高的要求。

但即便如此,寶馬還是成立了EMC實驗室。 因為在寶馬看來,所有安全隱患都應該是“零容忍”。 因為先進的布局,寶馬不僅擁有業界最先進、最嚴格的EMCEMC測試技術和標準,還建立了全球最大的EMC實驗室,全新寶馬5系就是從這裡誕生的。

入住寶馬全球最大的EMC實驗室

不久前,Dianju來到了位於瀋陽寶馬陳研發中心的新EMC複合材料實驗室。 據工程師介紹,這個EMC實驗室是寶馬花大價錢建造的,是迄今為止世界上規模最大、功能最全面的EMC實驗室。 此外,它還是寶馬在德國以外唯一的EMC技術團隊和測試中心。

寶馬工程師還告訴我們,寶馬的EMC實驗室擁有整車和高低壓電子電氣元器件的電磁相容和射頻測試能力,能夠應對新能源汽車電子電氣系統整合化、智慧型化、網聯化帶來的電磁相容性挑戰,讓每一輛寶馬汽車都通過了堪比航空的EMC電磁相容測試水平。

也就是說,未來寶馬將能夠通過自己的EMC實驗室不斷測試自己的車輛,找出電磁相容性問題,從而確保每輛車在量產前都有很強的“電磁免疫系統”。

以全新的寶馬5系為例,據工程師稱,它已經在寶馬的EMC實驗室進行了兩年多的測試。

在參觀寶馬EMC實驗室期間,印象最深刻的是寶馬EMC電波暗室,它是基於EMC與智慧型網路相關功能測試相結合的一體化理念設計的,寶馬稱其為復合電波暗室。 它具有27m x 22m x 13m的特殊尺寸結構,也是乘用車領域最大的汽車EMC腔室。

可以看出,其實驗室的整個牆壁和天花板都是由特殊纖維和塗層製成的材料製成的,用於吸收電磁波,在行業中稱為吸收材料,這些吸收材料的背面覆蓋著鍍鋅鋼板進行遮蔽。 吸收材料和遮蔽技術的結合為EMC測試創造了完美的環境。

在參觀期間,當電馬進入實驗室時,手機和任何電子產品都無法接收到外部訊號,這表明其對電磁遮蔽的影響已經固化。 寶馬工程師自豪地說:“我們非常適合在這裡進行研發和相關保密工作。 ”

值得一提的是,寶馬的EMC實驗室不僅可以進行整車測試,還可以測試汽車零部件,比如其元件級電波暗室可以對動力電池進行電磁相容測試。 因此,開著寶馬的純電動車,絕對不用擔心“脫髮”的問題。

此外,寶馬還創新性地預留了未來在新型復合電波暗室中擴充套件天線效能測試的技術儲備和能力,並整合了智慧型網聯汽車相關的最新測試裝置,包括V2X和e-call通訊。 它模擬真實世界的智慧型連線測試條件,使用多個通訊天線來建立可重複的實驗環境。

例如,它具有用於未來網路天線效能測試的特殊功能。 像導航、V2X、移動通訊一樣,讓車載天線的效能可以在整車層面進行綜合評估。

另乙個例子是由乙個有源測功機和 2 個轉盤組成的動態駕駛測試環境。 該測試環境將使我們能夠在封閉架構中模擬ADAS(高階駕駛輔助系統)功能以及與自動駕駛相關的未來場景。

總而言之,寶馬的EMC實驗室裝置齊全,可以為未來更先進的聯網汽車進行EMC測試。 這包括未來針對 L3 和 L4 等更高階別的智慧型駕駛的 EMC 測試。

檢測標準比行業高4倍

有人可能會問:電磁相容性測試物件中不可見、無形、無色無味的電磁波,如何檢測無形、無形、無色無味的電磁波?在這裡,寶馬的工程師給電動小馬駒打了乙個生動的比喻:“我們有時會將EMC的研發工作比作大象和螞蟻。 ”

螞蟻體型小,難以探測,我們前面描述的電磁干擾就像在汽車裡找到乙隻螞蟻,需要非常精密的儀器和測量精度來探測這種非常小的電磁干擾和輻射。 ”

大象的意思是,我們在進行電磁抗擾度測試時,為了評估車載產品的抗衝擊性,我們會向車內發射與大象強度相同的電磁能量,以測試我們的產品是否具有所需的抗擾度! ”

寶馬的理念是,即使車輛發出的電磁干擾小到螞蟻一樣小,雖然不會影響車輛,但能夠通過精密的儀器和各種測試專案來識別問題。

不僅如此,寶馬還必須建立乙個“大象般的免疫系統”,當外部設施發出電磁干擾時,它可以承受大象一樣大的電磁干擾。

寶馬的最終目標是為寶馬的產品構建更強大的“電磁免疫系統”。

為此,寶馬工程師認為,有必要使用最嚴格和最高強度的測試來準確檢測最輕微的電磁干擾和輻射。

因此,行業標準規定的電磁試驗場強為30伏表,而寶馬EMC實驗室的試驗場強平均可達100伏,極限試驗狀態下最高測試水平可達140伏,是國內法定標準的4-5倍,遠高於行業標準。

此外,寶馬的測試範圍涵蓋從低頻到高頻,以及不同的工作條件。 例如,在測試過程中,寶馬將覆蓋100kHz-6GHz的頻率,這也是汽車中大多數電子元件的干擾範圍。 在某些情況下,甚至考慮了電動汽車對人體的潛在干擾。

這樣,通過充分模擬車輛在社交道路上行駛時可能受到的各種電磁干擾,就可以為寶馬汽車構建強大的“免疫系統”。

電動小馬駒的總結

寶馬對豪華的理解和詮釋,不僅體現在設計、材質、配置上,可見一斑,更在於更多無形的奢華。

例如,為了給使用者帶來更穩定、更安全的智慧型體驗,寶馬建立了業界最領先的EMC電磁相容實驗室,還將接受業界最嚴格的EMC電磁相容測試,賦予寶馬最強大的“電磁免疫系統”。

寶馬還有很多其他看不見的奢侈品,比如沒有上限的“煉獄式”安全測試,只為確保交付給中國客戶的車輛安全可靠。 再比如里程超過13萬公里的L2+級智慧型駕駛輔助系統測試,就是為了打造更符合中國路況的智慧型駕駛系統,確保中國使用者能夠安全便捷地使用該功能。

正如寶馬工程師所說:“消費者能看到的地方是硬體設計和工程設計,但還有很多看不見的地方,比如軟體設計、寶馬獨特的調校、整合能力。 這些看得見又看不見,對於寶馬來說,奢侈品絕不是一堆材料和書本資料。 ”

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