目前車輛產業蓬勃發展，對於車輛之舒適性、便利性及安全性都相當講究，並與各電子、電機產業相繼結合使用，因此有許許多多的車輛電子電機產品如3C產品、通訊產品、電動馬達、影音系統、車載資訊與通訊系統，或是主、被動安全系統如電動轉向系統、防撞雷達、視線盲區偵測器等等都被廣泛使用，甚至成為標準配備且以系統化方式整合於車輛內，發展出所謂汽車電子產品。
這些汽車電子產品以現今發展趨勢來看，已經不只是以往的單一功能，而是多種功能的系統。此類系統產品複合性功能越來越強大且傳輸速度越來越快，系統內部電子線路也越來越密集與複雜，而所產生的車輛電磁干擾(EMI)主要來源往往都是存在於車內電子產品內，使車輛產生較以往更嚴重的電磁干擾問題，將直接或間接藉由車輛連接線路影響整車系統。
如果不適當解決電磁干擾問題，不僅容易使內部電裝部品相互干擾，更會危及到行車安全，因此車輛電磁干擾問題變成了設計上的主要工作及挑戰。除了產品功能性提高且對電路設計的技術水準要求越來越高外，也必須開始對產品中各個印刷電路板(PCB)與電路上積體電路(IC)的電磁干擾問題，展開研究及利用量測技術加以防制。
正視汽車電子產品EMI問題
以往解決這些車輛電磁干擾的問題，往往是都是當車輛設計完成並組裝後經過整車測試，才發現存在不少電磁干擾問題，因此盲目針對車內有可能造成電磁干擾問題之電裝部品進行抑制對策，而缺少全盤系統性的整車電磁干擾設計規畫，以至於無法有共通性及有效地解決電磁輻射問題，甚至越趨於嚴重。
車輛在解決電磁干擾問題方面，需要在設計單一功能電路或整合系統之初即考慮電磁干擾問題，並加以因應或是降低干擾源。事先的防範比完成開發後進行補救所花費的成本更為降低。
目前車輛中心協助廠商進行整車改良時，將電磁干擾問題主要區分為通訊類產品中的「無線通訊系統干擾」、進行PCB板布局(Layout)時的「電路PCB板電磁干擾」、電子零件本身的「主被動電子零件電磁干擾」及電源輸入端上所帶來的「電源干擾」四種，這些都是會發生在車輛上的電磁干擾原因且較嚴重。
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隨著無線通訊的產品發展與應用，逐漸地導入車輛電子產品的範疇，各個系統之間皆會產生干擾雜訊而造成本體或是其他通訊頻段的訊號接收與傳輸性能不良，如資料速率(Data Rate)降低、傳輸距離變短等可能問題。此種無線通訊的載台雜訊(Platform Noise)主要因為多個意圖發射的元件或模組一起緊密建置於系統內時，同時動作或是在設計不良的情況下所造成互相干擾。其干擾源已經造成電裝部品與電裝部品或是系統與系統之間的電磁干擾問題，嚴重的話，更會影響到系統內功能模組與模組之間的傳輸效率降低。因此，針對數位無線通訊產品除了應加強降低本身產生雜訊外，並且須進一步透過儀器及模擬軟體對本身系統平台(如中央處理器、記憶體)、外部連接器(如USB)和內部無線晶片組/模組(如802.11a/b/g/n、藍牙、GPS)加以分析計算，找出較佳的電路設計與傳輸路徑，避免相互干擾，盡可能將干擾程度降低。 |
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目前車用電子產品功能性複雜化且操作頻率不斷地提高，印刷電路板由早期的單面板演變成多層板，體積也由大變小，可進行布局空間及主被動電子零件擺放位置不足，使電路中的單位密度元件增加，造成印刷電路板的電磁干擾問題越來越嚴重。在多元及系統化功能的設計之下，電路上增加相當多的主動性元件，如振盪器、微控制器(MCU)等等，且傳輸速度及資料增加，工作頻率上升，所造成電磁干擾現象也愈來越大。此外，過去的單一方向類比傳輸訊號，轉變成數位差模傳輸，如CAN及RF PCB傳輸線，也逐漸在車用產品上被大量採用。所以，印刷電路板上干擾問題須透過元件適當擺置、合理導線布置及接地系統設計、訊號頻型的區隔等方式，進一步進行優化設計，如利用印刷電路板模擬軟體進行系統化分析，藉此修改布局的走線方式。 |
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目前車用IC功能越來越強、操作速度越來越快、應用越來越廣泛，使得目前資訊通訊與車輛產業在系統整合時所造成的電磁干擾問題也越來越嚴重，IC電路已成為車用電子系統之整體電磁干擾的主要來源之一，使用系統晶片來實現整合混合訊號(Mixed-signal)功能與高速I/O介面將是未來趨勢，同時由於低電壓製程技術的普及，IC經封裝後，使得IC內部系統與晶片層級的訊號與電源完整性易受到電磁雜訊干擾。因此在開發設計產品時，如能要求晶片廠提供IC電磁干擾資料參考，並選用低雜訊的IC元件，將可減小後續帶來的電磁干擾問題。 |
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目前車輛各種電裝部品，都各自設計所屬專用電源，耗電量較大之電裝部品採用切換式電源設計方式，如利用脈衝寬度調變(PWM)IC驅動金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)達到可調變及穩定電壓供給產品使用，但在電壓的轉換過程中，因為高速的電壓切換頻率及由PWM IC基頻所引起的諧波雜訊，這些雜訊就是主要的電磁干擾來源，會經由本體或線路以輻射或傳導方式，造成產品電磁干擾問題，最典型例子就是電動車上的直流對直流(DC-DC)轉換器，主要的功能為高電壓轉成低電壓供給車內部品使用，而於整車電磁干擾測試時易受到因直流對直流轉換器零部品而造成量測值過高現象(圖1)。因此，不管是車內電裝部品或是單獨的車用電源轉換器，在電源端的電路設計加入適當濾波對策元件(如一、二階以上的π型濾波器、電容、電感等)或是屏蔽以防止電源雜訊，都能有效降低產品電磁干擾 |
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| 圖1 由直流對直流轉換器產生的干擾值 |
揪出整車電磁干擾來源
由上述得知，現代電子技術在車輛上的大量使用，各種3C、通訊及影音等多樣化產品已占據車輛總成本的40%以上，甚至更多，並且車用電子通訊設備日漸普及化，寬頻時代的定位系統、天線、自動停車系統、多媒體娛樂系統、車載資訊整合、遠距離醫療、自動轉向等高科技的電子產品都成為車內配備。
另一重要環節就是行車安全部分，主被動安全系統的電子產品開發，也成為車輛標準配備之一。車用電子開發技術或是各種車種的開發與應用，提升了車輛的性能及價值，也大大滿足人類需求上的方便性、舒適性，同時也帶來日漸嚴重及複雜電磁干擾問題。
在車輛狹小空間中存在不同類型電裝部品，彼此之間就很容易相互產生電磁干擾，不是成為干擾源，就是被干擾導致喪失主要功能性，因此如何找尋電磁干擾源，並且達成符合電磁干擾規範要求，是目前主要須克服的難題之一。
現今台灣法規已執行的車輛電磁相容驗證法規，為交通部「車輛安全檢測基準第五十六之一、電磁相容性」(以下簡稱56-1法規)，內容包含各種車輛之測試方法，且在輻射干擾測試上共分兩大類，包含寬頻干擾與窄頻干擾。
依據56-1法規定義，車輛在測試過程中必須開啟車輛引擎或是車輛內電裝零部品進行測試，
如表1所示分類。
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主要為開啟車輛的引擎、點火系統、電動馬達、等進行測試，量測出由電動機內之換相裝置因接觸通電而發生的干擾，如有刷馬達在換向過程是極快速之電流及電壓的變換，而產生寬頻干擾。 |
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主要開啟車輛上具有數位訊號或是通訊系統的電裝部品，如影音系統或抬頭顯示器等進行測
試，目的在於量測出由高速數位回路的0與1高速交換所引發的窄頻干擾。上述此兩種雜訊干擾都會經由輻射或傳導的方式相互影響，並產生不可預期的電磁干擾異常現象。
在執行整車電磁干擾測試時，車輛寬窄頻干擾測試的量測方式不同，而車輛的動力因驅動方式不同，設定測試條件參數亦會不同，如以內燃機為動力的車輛，量測時車輛引擎轉速須視汽缸數量來區分，如表2設定條件。
以電動車輛進行量測時，動力驅動系統中的電動馬達運轉須定速40km/h。而窄頻雜訊測試主要量測由車上內部電裝部品中微處理器電路或是窄頻發射源，如燈具、儀表板等，所產生的窄頻電磁擾動且引擎為靜止狀態，如表3所示。
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| 圖2 整車量測配置示意圖 |
車輛中心整車電磁相容(EMC)實驗室整車電磁干擾的量測天線距車輛為10公尺(m)，並對準車輛引擎中心進行測試，如圖2為整車量測配置示意圖，其檢測基準的寬窄頻輻射干擾限制值如圖3所示。
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| 圖3 車輛內裝系統的發展 |
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對症下藥 排除EMI
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| 圖4 電磁干擾改良驗證流程 |
由上述所提到車輛內部加載眾多電裝部品，但要在這些電裝部品中分辨出輻射干擾較高的部品並加以防制，以符合整車電磁干擾規範的要求，須先進行整車電磁干擾量測；在測試結果中如有寬頻與窄頻之量測值超出限制值時，可利用圖4之電磁干擾改良驗證流程中步驟1～3，先行找出輻射干擾的電裝部品再進行改良。此驗證流程主要是以車內電裝部品電源開啟的時間不同，而進行量測測試分析，或是利用零組件測試結果進行分析，皆可有效找出相對應干擾源的電裝部品。
在進行整車電磁干擾測試後，常有量測結果超出限制值時，必須尋找干擾源並進行改良，其改良的手法不外乎使用隔離、屏蔽，但往往都是治標不治本，對於往後量產造成困擾。
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| 圖5 車廠電裝部品開發流程 |
為了能簡單且有效解決電磁干擾問題，及確保電裝部品電磁干擾特性，正規車廠均會參考各市場或是法規、標準等試驗方法，自行制定更嚴謹及符合車廠需求之車輛零組件測試標準，並要求零組件廠商進行測試，進而確認產品符合相關電磁干擾特性要求(圖5)，以便未來進行整車開發與測試時，可降低系統問題與解決問題時之參考依據，如圖6所示的車輛開發流程。
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| 圖6 車輛開發流程 |
EMC實驗室提供對策良方
由上述得知，車輛電磁相容問題存在整車系統或是車內單一電裝部品，一般而言都必須經由
相當測試驗證後，才可以得知干擾源，而測試方法須依循法規或國際標準，使產品獲得重要的認證及產品電磁相容特性要求，因此具有車廠認可、執行法規及設備完善的電磁相容實驗室更顯得重要性。
車輛中心於2003年首先完成車輛零組件驗證實驗室能量後，已陸續獲得交通部、全國認證基金會(TAF)、德國TUV、西班牙IDIADA、美國A2LA與美國三大車廠(GM、Ford、Chrysler)認可實驗室，於2013年，更進一步完成大巴士等級整車電磁相容實驗室建置，加入國內整車電磁相容檢測服務行列，故車輛中心從車輛零組件至各類型車輛都有完善的測試驗證能量。實驗室並提供先進改良診斷設備與裝置可讓客戶使用及利用，如光電轉換器、示波器、網路分析儀、印刷電路板掃描器(PCB Scanner)等等。
車輛中心於車用產品電磁相容問題改良上亦有豐富經驗及成果，包含車用多媒體主機、電動機車、電動車等，因此電磁相容改良工程師可協助提供客戶測試諮詢、產品偵錯及改良建議，並可提供電磁模擬軟體先為客戶的產品進行分析後，再進一步改良，解決電磁干擾問題。
汽車相關電子產品需求大增，車輛電裝部品及整車的電磁相容測試更顯重要，現今透過車輛研究中心的整車/零組件電磁相容實驗室，可提供整體從產品開發到驗證完整測試，及產品偵錯改良技術諮詢與對策方案，有助於提升廠商自主技術的建立與經驗，並可節省研發及測試時間，降低開發測試成本，以掌握產品上市的時效性，爭取更多訂單。
在國際上，車輛電磁相容皆已有相關法規及標準等規定，因此成為車輛發展的重點項目之一，不管是整車或是電裝部品都須透過完善的實驗室測試，以確保符合相關規範的限制要求，以保障駕駛人行車安全。
(本文作者任職於車輛研究測試中心)