楊杰，劉青松，覃延明，許響林，李彬，翟建鵬（重慶車輛檢測研究院國家客車質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心重慶市電磁兼容工程技術(shù)研究中心，重慶401122）

客車電磁擊窗器標準的電磁兼容測試

楊杰，劉青松，覃延明，許響林，李彬，翟建鵬
（重慶車輛檢測研究院國家客車質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心重慶市電磁兼容工程技術(shù)研究中心，重慶401122）

闡述客車電磁擊窗器的結(jié)構(gòu)及工作原理，詳細分析客車電磁擊窗器JT/T 1030-2016中有關(guān)電磁兼容測試的內(nèi)容，并按照標準對某擊窗器進行電磁兼容測試。

客車安全；電磁擊窗器；電磁兼容測試

近年來，大型客車火災(zāi)事故頻繁發(fā)生，事故造成了大量人員傷亡與經(jīng)濟損失，客車消防安全問題再一次被推到了風口浪尖。目前，客車大多為全封閉式設(shè)計，車窗不易甚至不能打開，一旦發(fā)生火災(zāi)，客車車廂內(nèi)會迅速產(chǎn)生高溫煙氣和有毒氣體，嚴重威脅車內(nèi)乘員的生命安全[1-2]。客車電磁擊窗器能快速有效地擊碎車窗，國家交通運輸部發(fā)起制定的客車電磁擊窗器標準JT/T 1030-2016[3]為電磁擊窗器的安全運用提出了行業(yè)準則。由于電動汽車主要采用大功率電氣部件及集成度很高的電控單元，其內(nèi)部電磁環(huán)境非常復(fù)雜，因此，客車電磁擊窗器的電磁兼容性能好壞對其在電動客車上的安全、穩(wěn)定運用起著重要作用。本文首先介紹客車電磁擊窗器的結(jié)構(gòu)及工作原理，然后重點介紹JT/T 1030-2016中涉及的電磁兼容內(nèi)容，并依據(jù)該要求對客車電磁擊窗器進行電磁兼容測試[4-6]。

1 客車電磁擊窗器結(jié)構(gòu)及工作原理

電磁擊窗器作為一種更安全、更智能、更方便的逃生工具被要求運用在客車上，以達到增強客車安全性能、提高對人生財產(chǎn)安全保障的目的。在實際使用中，將電磁擊窗器安裝于客車玻璃窗一角，有兩個方面的設(shè)計來保證車窗能被擊穿：一是擊窗器上有防振墊，其能將電磁擊窗器和車窗緊緊的連接在一起，保證擊窗軸的擊打力量作用在車窗上；二是有些廠家的電磁擊窗器設(shè)有手動擊打的功能。

圖1 電磁擊窗器結(jié)構(gòu)圖

電磁擊窗器結(jié)構(gòu)如圖1所示，其主要包含銜鐵組件、勵磁線圈、擊窗軸、復(fù)位彈簧和防振墊，通過防振墊將電磁擊窗器和玻璃窗緊緊固定，這樣能保證擊窗軸的電磁力全部作用在客車玻璃上；電磁力由線圈和銜鐵組件共同作用產(chǎn)生，該電磁力推動擊窗軸沿著滑槽向前迅速移動，經(jīng)過試驗反復(fù)驗證，該電磁力爆發(fā)力強、沖擊力度大，能對客車玻璃形成破壞。當斷電時，線圈不通電，電磁力消失，在復(fù)位彈簧彈力作用下，使擊窗軸復(fù)位，電磁擊窗器可以反復(fù)通電、斷電，使擊穿器不停工作，達到擊碎車窗玻璃的目的[7]。足夠大的電磁力是電磁擊窗器高效、快速地擊碎車窗的關(guān)鍵因素，因此在電磁擊窗器產(chǎn)品設(shè)計過程中，電磁力大小計算十分重要。

電磁力的一般計算公式為：

式中：F為電磁力；μ0為空氣磁導(dǎo)率；S0為氣隙面積；B0為氣隙中磁感應(yīng)強度。

由安培環(huán)路定律的一般形式可計算得到磁感應(yīng)強度為：

式中：δ為氣隙長度；I、N分別為線圈電流和匝數(shù)。

而線圈電流I和線圈匝數(shù)N的乘積（即磁動勢），對于參數(shù)確定的線圈，其大小為：

式中：d為漆包線直徑；U為電壓；D1為繞線外徑；D2為繞線軸直徑；ρ為線圈的電阻率。

將式（2）和式（3）代入式（1），可得電磁力最終表達式：

由式（4）可知，通過線圈的結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計，可以得到足夠大的電磁力，以保證客車車窗在緊急情況下能被快速、高效地擊穿。

2 電磁擊窗器電磁兼容測試

2.1 電磁擊窗器電磁兼容測試內(nèi)容

由于電動客車中電機、逆變器等電磁干擾較大，所以車載電子器件的電磁輻射抗擾能力，即在惡劣的電磁環(huán)境中保持正常工作的能力是一個非常重要的性能指標。因此，標準JT/T 1030-2016在產(chǎn)品的電磁兼容性方面對電磁擊窗器的電磁抗擾性和電磁騷擾性作了規(guī)定。

1）標準JT/T 1030-2016規(guī)定產(chǎn)品的電磁抗擾性應(yīng)符合QC/T 413-2002中3.9的要求[8]，其具體內(nèi)容是，產(chǎn)品的電磁輻射抗擾性應(yīng)符合GB/T 17619的有關(guān)規(guī)定，產(chǎn)品的電瞬態(tài)傳導(dǎo)的抗擾性應(yīng)符合ISO 7637的有關(guān)規(guī)定。GB/T 17619-1998中規(guī)定了機動車電子電器組件對電磁輻射的抗擾性限值和測量方法，主要包含大電流注入法和自由場法。ISO 7637中第2部分規(guī)定了沿電源線的電瞬態(tài)傳導(dǎo)；通過除供電線路之外的線路由電容耦合和電感耦合引起的瞬時電氣傳輸[9]。

2）電磁騷擾特性應(yīng)符合GB/T 18655的有關(guān)規(guī)定，GB/T 18655-2010用于保護接收機免受車內(nèi)產(chǎn)生的傳導(dǎo)和輻射發(fā)射的騷擾，其主要通過傳導(dǎo)發(fā)射和輻射發(fā)射試驗來檢測產(chǎn)品的騷擾特性。

2.2 電磁兼容抗擾性測試

2.2.1 自由場電磁輻射抗擾性測試

依據(jù)GB/T 17619-1998，對電磁擊窗器進行自由場法測試，其測試頻段為20 MHz～1 GHz，抗擾性測試電平為24 V/m[10]。騷擾測試過程中，電磁擊窗器處于通電待機狀態(tài)，通過觀察電源狀態(tài)指示燈，來判斷該電磁擊窗器是否正常工作，現(xiàn)場測試圖如圖2所示。該測試的目的是檢驗電磁擊窗器是否對從空間傳播來的電磁干擾產(chǎn)生誤動作。

圖2自由場法測試圖

圖2 中，測試試驗臺長為2 m、寬為1.5 m，電磁擊窗器與控制器之間線束長為1.5 m，放在厚為5 cm的無導(dǎo)電性、低相對介電常數(shù)的絕緣板上，輻射發(fā)射天線與線束相距1 m、發(fā)射方向正對線束中央。試驗時，在控制室通過攝像機觀察電磁擊窗器是否有誤動作，試驗結(jié)果表明，電磁擊窗器能在頻段為20 MHz～1 GHz、抗擾性電平大小為24 V/m的電場強度下，正常工作。

2.2.2 瞬態(tài)傳導(dǎo)抗擾性測試

依據(jù)ISO 7637中第2部分，對電磁擊窗器進行了沿電源線的電瞬態(tài)傳導(dǎo)發(fā)射試驗[11]，其測試圖如圖3所示。

圖3 電瞬態(tài)抗擾性測試圖

通過試驗脈沖發(fā)生器模擬車輛上典型的脈沖特性，對電磁擊窗器特性進行檢驗，試驗脈沖的波形及相關(guān)參數(shù)均按照標準ISO 7637.2中的規(guī)定設(shè)定。

1）試驗脈沖1模擬電源與感性負載斷開連接時所產(chǎn)生的瞬態(tài)現(xiàn)象，適用于各種電器設(shè)備在車輛上使用時與感性負載保持直接并聯(lián)的情況，其主要參數(shù)有瞬態(tài)電壓值UA=27 V，Ua=-450 V、周期td=1 s、下降時間tr=3 μs、脈沖個數(shù)N=500，如圖4所示。

圖4 試驗脈沖1波形圖

2）試驗脈沖2a模擬由于線束電感使與DUT并聯(lián)的裝置內(nèi)電流突然中斷引起的瞬態(tài)現(xiàn)象，其主要參數(shù)有瞬態(tài)電壓值UA=27 V，Ub=55 V、周期td=0.2 s、下降時間tr=1μs、脈沖個數(shù)N=500，其典型周期波形圖如圖5（a）所示；試驗脈沖2b模擬直流電機充當發(fā)電機、點火開關(guān)斷開時的瞬態(tài)現(xiàn)象，其主要參數(shù)有瞬態(tài)電壓值UA=27 V，UC=20 V、周期td=1.3 s、下降時間tr=1μs、脈沖個數(shù)N=500，其典型周期波形圖如圖5（b）所示。

圖5 試驗脈沖2波形圖

3）試驗脈沖3a、3b均模擬由開關(guān)過程引起的瞬態(tài)現(xiàn)象，這些瞬態(tài)現(xiàn)象的特性受線束的分布電容和分布電感的影響。試驗脈沖3a主要參數(shù)有瞬態(tài)電壓值UA=27 V，Ud=-193 V、t1=0.1 ms、周期td=0.1 s等，其典型周期波形圖如圖6（a）所示；試驗脈沖3b主要參數(shù)有瞬態(tài)電壓值UA=27 V，Ue=247 V、t1=0.1 ms、周期td=0.1 s等，其典型周期波形圖如圖6（b）所示。

圖6 試驗脈沖3波形圖

對電磁擊窗器施加上述5種脈沖波形，結(jié)果顯示，電磁擊窗器均能正常工作。

2.3 電磁兼容騷擾性測試

依據(jù)GB/T 18655，對電磁擊窗器進行傳導(dǎo)發(fā)射和輻射發(fā)射試驗來檢測產(chǎn)品的騷擾特性[12]。測試圖如圖7所示。

圖7 輻射發(fā)射騷擾測試

測試結(jié)果表明，電磁擊窗器在頻段0.15 MHz～2.5 GHz的輻射發(fā)射騷擾均在限值線以下，滿足標準要求。圖8為300 MHz～960 MHz頻段下某電磁擊窗器的輻射發(fā)射騷擾曲線。

圖8 300 MHz～960 MHz輻射發(fā)射測試曲線

3 結(jié)束語

標準JT/T 1030-2016對電磁擊窗器的電磁性能作了嚴格要求，它的頒布實施必定會提高客車的安全性，保障乘客的人身財產(chǎn)安全。

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修改稿日期：2017-05-08

Testof Electromagnetic Compatibility About Bus Electromagnetic Glass Breaker Standard

Yang Jie,Liu Qingsong,Qin Yanming,Xu Xianglin,LiBin,ZhaiJianpeng
（Chongqing Vehicle Test&Research Institute,NationalBus Quality Supervision&Inspection Center,Chongqing EMC Engineering&Technology Research Center,Chongqing 401122,China)

The authors elaborate the structure and working principle of the bus electromagnetic glass breaker,detailedly analyze the testcontents aboutthe electromagnetic compatibility(EMC)ofthe standard JT/T1030-2016.Last, according to the standard,they testthe EMCofone electromagnetic glass breaker.

bussafety;electromagnetic glass breaker;electromagnetic compatibility test

U463.99

A

1006-3331（2017）04-0052-04

楊杰（1988-），男，碩士；主要從事汽車電磁兼容研究工作。