杨杰，刘青松，覃延明，许响林，李彬，翟建鹏（重庆车辆检测研究院国家客车质量监督检验中心重庆市电磁兼容工程技术研究中心，重庆401122）

客车电磁击窗器标准的电磁兼容测试

杨杰，刘青松，覃延明，许响林，李彬，翟建鹏
（重庆车辆检测研究院国家客车质量监督检验中心重庆市电磁兼容工程技术研究中心，重庆401122）

阐述客车电磁击窗器的结构及工作原理，详细分析客车电磁击窗器JT/T 1030-2016中有关电磁兼容测试的内容，并按照标准对某击窗器进行电磁兼容测试。

客车安全；电磁击窗器；电磁兼容测试

近年来，大型客车火灾事故频繁发生，事故造成了大量人员伤亡与经济损失，客车消防安全问题再一次被推到了风口浪尖。目前，客车大多为全封闭式设计，车窗不易甚至不能打开，一旦发生火灾，客车车厢内会迅速产生高温烟气和有毒气体，严重威胁车内乘员的生命安全[1-2]。客车电磁击窗器能快速有效地击碎车窗，国家交通运输部发起制定的客车电磁击窗器标准JT/T 1030-2016[3]为电磁击窗器的安全运用提出了行业准则。由于电动汽车主要采用大功率电气部件及集成度很高的电控单元，其内部电磁环境非常复杂，因此，客车电磁击窗器的电磁兼容性能好坏对其在电动客车上的安全、稳定运用起着重要作用。本文首先介绍客车电磁击窗器的结构及工作原理，然后重点介绍JT/T 1030-2016中涉及的电磁兼容内容，并依据该要求对客车电磁击窗器进行电磁兼容测试[4-6]。

1 客车电磁击窗器结构及工作原理

电磁击窗器作为一种更安全、更智能、更方便的逃生工具被要求运用在客车上，以达到增强客车安全性能、提高对人生财产安全保障的目的。在实际使用中，将电磁击窗器安装于客车玻璃窗一角，有两个方面的设计来保证车窗能被击穿：一是击窗器上有防振垫，其能将电磁击窗器和车窗紧紧的连接在一起，保证击窗轴的击打力量作用在车窗上；二是有些厂家的电磁击窗器设有手动击打的功能。

图1 电磁击窗器结构图

电磁击窗器结构如图1所示，其主要包含衔铁组件、励磁线圈、击窗轴、复位弹簧和防振垫，通过防振垫将电磁击窗器和玻璃窗紧紧固定，这样能保证击窗轴的电磁力全部作用在客车玻璃上；电磁力由线圈和衔铁组件共同作用产生，该电磁力推动击窗轴沿着滑槽向前迅速移动，经过试验反复验证，该电磁力爆发力强、冲击力度大，能对客车玻璃形成破坏。当断电时，线圈不通电，电磁力消失，在复位弹簧弹力作用下，使击窗轴复位，电磁击窗器可以反复通电、断电，使击穿器不停工作，达到击碎车窗玻璃的目的[7]。足够大的电磁力是电磁击窗器高效、快速地击碎车窗的关键因素，因此在电磁击窗器产品设计过程中，电磁力大小计算十分重要。

电磁力的一般计算公式为：

式中：F为电磁力；μ0为空气磁导率；S0为气隙面积；B0为气隙中磁感应强度。

由安培环路定律的一般形式可计算得到磁感应强度为：

式中：δ为气隙长度；I、N分别为线圈电流和匝数。

而线圈电流I和线圈匝数N的乘积（即磁动势），对于参数确定的线圈，其大小为：

式中：d为漆包线直径；U为电压；D1为绕线外径；D2为绕线轴直径；ρ为线圈的电阻率。

将式（2）和式（3）代入式（1），可得电磁力最终表达式：

由式（4）可知，通过线圈的结构参数的设计，可以得到足够大的电磁力，以保证客车车窗在紧急情况下能被快速、高效地击穿。

2 电磁击窗器电磁兼容测试

2.1 电磁击窗器电磁兼容测试内容

由于电动客车中电机、逆变器等电磁干扰较大，所以车载电子器件的电磁辐射抗扰能力，即在恶劣的电磁环境中保持正常工作的能力是一个非常重要的性能指标。因此，标准JT/T 1030-2016在产品的电磁兼容性方面对电磁击窗器的电磁抗扰性和电磁骚扰性作了规定。

1）标准JT/T 1030-2016规定产品的电磁抗扰性应符合QC/T 413-2002中3.9的要求[8]，其具体内容是，产品的电磁辐射抗扰性应符合GB/T 17619的有关规定，产品的电瞬态传导的抗扰性应符合ISO 7637的有关规定。GB/T 17619-1998中规定了机动车电子电器组件对电磁辐射的抗扰性限值和测量方法，主要包含大电流注入法和自由场法。ISO 7637中第2部分规定了沿电源线的电瞬态传导；通过除供电线路之外的线路由电容耦合和电感耦合引起的瞬时电气传输[9]。

2）电磁骚扰特性应符合GB/T 18655的有关规定，GB/T 18655-2010用于保护接收机免受车内产生的传导和辐射发射的骚扰，其主要通过传导发射和辐射发射试验来检测产品的骚扰特性。

2.2 电磁兼容抗扰性测试

2.2.1 自由场电磁辐射抗扰性测试

依据GB/T 17619-1998，对电磁击窗器进行自由场法测试，其测试频段为20 MHz～1 GHz，抗扰性测试电平为24 V/m[10]。骚扰测试过程中，电磁击窗器处于通电待机状态，通过观察电源状态指示灯，来判断该电磁击窗器是否正常工作，现场测试图如图2所示。该测试的目的是检验电磁击窗器是否对从空间传播来的电磁干扰产生误动作。

图2自由场法测试图

图2 中，测试试验台长为2 m、宽为1.5 m，电磁击窗器与控制器之间线束长为1.5 m，放在厚为5 cm的无导电性、低相对介电常数的绝缘板上，辐射发射天线与线束相距1 m、发射方向正对线束中央。试验时，在控制室通过摄像机观察电磁击窗器是否有误动作，试验结果表明，电磁击窗器能在频段为20 MHz～1 GHz、抗扰性电平大小为24 V/m的电场强度下，正常工作。

2.2.2 瞬态传导抗扰性测试

依据ISO 7637中第2部分，对电磁击窗器进行了沿电源线的电瞬态传导发射试验[11]，其测试图如图3所示。

图3 电瞬态抗扰性测试图

通过试验脉冲发生器模拟车辆上典型的脉冲特性，对电磁击窗器特性进行检验，试验脉冲的波形及相关参数均按照标准ISO 7637.2中的规定设定。

1）试验脉冲1模拟电源与感性负载断开连接时所产生的瞬态现象，适用于各种电器设备在车辆上使用时与感性负载保持直接并联的情况，其主要参数有瞬态电压值UA=27 V，Ua=-450 V、周期td=1 s、下降时间tr=3 μs、脉冲个数N=500，如图4所示。

图4 试验脉冲1波形图

2）试验脉冲2a模拟由于线束电感使与DUT并联的装置内电流突然中断引起的瞬态现象，其主要参数有瞬态电压值UA=27 V，Ub=55 V、周期td=0.2 s、下降时间tr=1μs、脉冲个数N=500，其典型周期波形图如图5（a）所示；试验脉冲2b模拟直流电机充当发电机、点火开关断开时的瞬态现象，其主要参数有瞬态电压值UA=27 V，UC=20 V、周期td=1.3 s、下降时间tr=1μs、脉冲个数N=500，其典型周期波形图如图5（b）所示。

图5 试验脉冲2波形图

3）试验脉冲3a、3b均模拟由开关过程引起的瞬态现象，这些瞬态现象的特性受线束的分布电容和分布电感的影响。试验脉冲3a主要参数有瞬态电压值UA=27 V，Ud=-193 V、t1=0.1 ms、周期td=0.1 s等，其典型周期波形图如图6（a）所示；试验脉冲3b主要参数有瞬态电压值UA=27 V，Ue=247 V、t1=0.1 ms、周期td=0.1 s等，其典型周期波形图如图6（b）所示。

图6 试验脉冲3波形图

对电磁击窗器施加上述5种脉冲波形，结果显示，电磁击窗器均能正常工作。

2.3 电磁兼容骚扰性测试

依据GB/T 18655，对电磁击窗器进行传导发射和辐射发射试验来检测产品的骚扰特性[12]。测试图如图7所示。

图7 辐射发射骚扰测试

测试结果表明，电磁击窗器在频段0.15 MHz～2.5 GHz的辐射发射骚扰均在限值线以下，满足标准要求。图8为300 MHz～960 MHz频段下某电磁击窗器的辐射发射骚扰曲线。

图8 300 MHz～960 MHz辐射发射测试曲线

3 结束语

标准JT/T 1030-2016对电磁击窗器的电磁性能作了严格要求，它的颁布实施必定会提高客车的安全性，保障乘客的人身财产安全。

[1]陈洁.大型客车火灾蔓延规律数值模拟研究[D].长沙：中南大学，2014.

[2]高敏.基于无线网络的客车火灾预警及定位系统的研究[D].长春：吉林大学，2016.

[3]中华人民共和国交通运输部.客车电磁击窗器：JT/T 1030-2016[S].北京：人民交通出版社，2016：4.

[4]金松涛，丁良旭，刘青松.汽车电磁兼容问题研究的重要性[J].客车技术与研究，2011，33（4）：1-5.

[5]朱华，彭生辉.汽车安全新技术及其发展趋势[J].客车技术与研究，2009，31（4）：4-6.

[6]方成，黄绪鹏.汽车电磁兼容技术及其发展趋势[J].汽车零部件，2011（5）：75-77.

[7]厦门志盛工贸有限公司.一种手动电动一体电磁式电动击窗器：201320792491.9[P].2013-12-04.

[8]张华玉.车载SCR控制器电磁兼容性设计[D].武汉：武汉理工大学，2011.

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[10]韩利，温旭辉，曾莉莉.混合动力电动汽车用电机及驱动控制器的电磁兼容设计[J].安全与电磁兼容，2006（1）：81-84.

[11]邵娜，吴琼.汽车电子电器EMC标准差异的研究—ISO 7637 -2：2011与ISO 7637-2：2004[J].环境技术，2011，（6）：64-68.

[12]夏欢，谭建蓉.GB/T 18655-2010对于汽车零部件辐射发射试验的研究[J].自动化与仪器仪表，2013，（4）：33-34.

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

杨杰（1988-），男，硕士；主要从事汽车电磁兼容研究工作。