一、前言

由於國內車輛電子發展蓬勃，電磁相容性

(EMC, Electromagnetic Compatibility)的問題日顯重

要。電磁相容性包含電磁干擾(EMI, Electromagnetic

Interference)與EMS(Electromagnetic Susceptibility)兩

大部分，本論文以介紹EMS 為主，車輛零組件之

EMS，在DUT的測試部位、頻帶及場強等方面，皆

有其特殊的試驗方式，試驗法的種類也相當多樣。

車輛上之電裝品從雨刷、電動後視鏡、數位行

車紀錄器、影音系統等，這些電裝品操作功能不

14 車輛研測資訊 2004-01

■作者陳茂元

摘要：

本論文主要說明車輛零組件電磁耐受(EMS, Electromagnetic Susceptibility)試驗方法及測試方案的選

擇建議。國際上車輛零組件的試驗方法種類繁多，選擇試驗方法時，需依據試驗頻帶、待測件(DUT,

Device Under Test)的測試部位、擾動波源特性為連續波或暫態波、耦合方式為傳導性或輻射性，以及

DUT本體尺寸大小、耐受試驗之觀察方式、實際使用操作狀況等參數來選擇試驗方法，才能正確判斷

DUT的耐受特性。

一般EMS試驗主要會選用的試驗方法包含連續波傳導特性的大電流注入(BCI, Bulk Current

Injection)試驗法、連續波輻射特性的自由場(Free field)與橫向電磁波室(TEM cell, Transverse

Electromagnetic Mode cell)以及導波線(Stripline)試驗法、電力傳導電暫態(Transient)試驗法、靜電放電

(ESD, Electrostatic Discharges)試驗法等，透過這些試驗，提供完整的測試件耐受性能資訊。

本論文以聯合國歐洲經濟委員會(ECE, Economic Commission for Europe)公佈之ECE R10法規，及

國際上最普遍的國際標準ISO(International Organization for Standardization)規定來作介紹。論文中並說

明如何依據試驗法的特性參數來研擬適當的測試計畫，以提供完整的試驗資訊。

關鍵詞：車輛零組件、電磁耐受。

產業新知

同、組成結構不同，需要多樣的試驗法來符合DUT

的需求，以正確了解DUT的EMS能力。

國際間之車輛EMC法規包含ECE公佈之ECE

R 1 0、歐盟公佈之 9 7 / 2 4 / E E C第八章指令及

95/54/EEC指令，法規檢測項目如表一所說明，各

項規定中皆包含整車與零組件EMC試驗法。以ECE

R10為例，車輛製造廠欲進行整車之型式認證時，

整車可依照此法規第六條之規定直接進行型式認

證，車輛製造廠若選擇此項認證程序，則不需要再

個別針對電機 /電子系統或電機 /電子裝置進行試

驗。以個別電機/電子裝置進行試驗之車型認證時，

車輛製造廠若能向認證機構證明其所有相關電機/電

子系統或電機/電子裝置已依照此法規獲得認證，並

依其相關條件安裝，則可獲得該車輛之認證。

於ECER10法規中，零組件的試驗法包含Free

field試驗法、Stripline試驗法、BCI試驗法及TEM

cell試驗法，試驗時只需選用符合頻帶要求範圍之

試驗法組合，而不需樣樣皆執行測試。

國際間之車輛 E M C標準，有 I S O、美國

SAE(Society of Automotive Engineers)、日本

JASO(Japanese Automobile Standards

Organization)、德國DIN(Deutsches Institut fur

Normung)等。於ISO中之車輛零組件的EMS試驗方

法，如表二所示，其中也包括ECER10法規所規定

的四項試驗法在內。

車輛零組件之EMS試驗法，除上所述之法規與

I S O試驗法外，還有其他零組件試驗法如美國

SAEJ1113之車輛零組件之電磁相容量測程序，如

S A E J 1 1 1 3 - 2電源引線低頻傳導耐受試驗法

(Electromagnetic compatibility measurement

procedures and limits for vehicle components (except

aircraft)-conducted immunity, 30Hz to 250KHz-all

leads) [1]、SAEJ1113-22 Helmholtz coil試驗法

(Electromagnetic compatibility measurement

procedures for vehicle components- immunity to

radiated magnetic fields from power lines) [2]以及

SAEJ1113-25三層板試驗法 (E lec t romagne t i c

compatibility measurement procedures for vehicle

components- immunity to radiated electromagnetic

fields, 10KHz to 1000MHz,trip-plat line method) [3]

等，這些試驗的目的及條件較為特殊，本文並未深

入加以介紹，有興趣者可自行參照。

一般而言，一個車輛零組件應選擇數項，而非

全部的試驗法進行測試；本文中將針對各種試驗法

的選擇方式加以探討。本論文以ECE R10法規，及

國際上最普遍的國際標準ISO規定來作說明。

車輛研測資訊 2004-01 15

▼表一法規檢測項目說明

二或三輪車輛及車輛零組件

制定機構 法規類號 名稱 適用對象

聯合國歐洲經濟委員會UN-ECE

ECE R10 車輛電磁相容性之認證規定 四輪以上車輛與二或三輪車輛及車輛零組件

歐盟

95/54/EEC 車輛之無線電干擾(電磁相容性) 四輪以上車輛及車輛零組件

97/24/EEC chapter 8二輪或三輪機動車輛及獨立電機電子技術元件之電磁相容性

二、EMS試驗簡介及分類

EMS試驗法是以外加擾動能量到DUT上的方

式，來判定DUT的耐受能力。不同的擾動能量，須

透過各種不同的試驗方法，選擇適合之DUT的測試

部位來耦合，才能將能量順利的耦合到DUT上。外

加擾動能量的傳遞路徑主要分為輻射性與傳導性兩

種，輻射性干擾是指擾動能量不藉由任何傳輸介質

作為媒介，由空中傳遞到DUT本體或是DUT的線路

(電源及訊號線路)，而傳導性干擾則是藉由電源線

或訊號線等線路，直接將擾動能量耦合或注入到

DUT或線路上。

外加擾動能量的型態包含連續波與暫態波兩

種，再依輻射性與傳導性這兩種可能的耦合方式，

可將耐受試驗方法細分為連續波傳導、連續波輻

射、傳導暫態及ESD四大類，這四大類的試驗方法

如下述：

(一) 連續波傳導試驗法：

較低頻帶的擾動能量不易藉由輻射來傳遞，

以傳導耦合的方式，則較容易進入DUT線路。此類

試驗法即為使用直接耦合或直接注入的方式，經由

電源線或信號線，耦合擾動能量到DUT上，再觀測

DUT的耐受能力。試驗的方法包含BCI試驗法[4]、

16 車輛研測資訊 2004-01

▼表二 ISO國際標準之車輛零組件EMS測試相關標準

通則及定義(Road vehicles -- Electrical disturbances by narrowband radiated electromagnetic energy -- Component testmethods -- Part 1:General and definitions)

自由場試驗法(Road vehicles -- Electrical disturbances by narrowband radiated electromagnetic energy -- Component testmethods -- Part 2: Absorber-lined chamber.)

橫向電磁波室試驗法(Road vehicles -- Electrical disturbances by narrowband radiated electromagnetic energy -- Componenttest methods -- Part 3:Transverse electromagnetic mode (TEM) cell.)

大電流注入試驗法(Road vehicles -- Electrical disturbances by narrowband radiated electromagnetic energy -- Componenttest methods -- Part 4:Bulk current injection (BCI).)

導波線試驗法(Road vehicles -- Electrical disturbances by narrowband radiated electromagnetic energy -- Component testmethods -- Part 5:Stripline.)

平行板天線試驗法(Road vehicles -- Electrical disturbances by narrowband radiated electromagnetic energy -- Componenttest methods -- Part 6:Parallel plate antenna.)

射頻能量直接注入試驗法(Road vehicles -- Electrical disturbances by narrowband radiated electromagnetic energy -- Componenttest methods -- Part 7:Direct radio frequency (RF) power injection.)

定義及通則(Road vehicle-electrical disturbance by conduction and coupling -part 0: definitions and general.

12V之小客車和輕型商用車的電源線傳導電暫態(Road vehicle-electrical disturbance by conduction and coupling -part 1:passengercars and light commercial vehicles with nominal 12V supply voltage -electrical transient conduction along supplylines only.)

24V之商用車的電源線傳導電暫態(Road vehicle-electrical disturbance by conduction and coupling -part 2: commercial vehicleswith nominal 24V supply voltage -electrical transient conduction along supply lines only.)

12V/24V之車輛-經由電源線以外之導線以電容式或電感式耦合的電暫態傳輸(Road vehicle-electrical disturbance by conductionand coupling -part 3: vehicles with nominal 12V or 24V supply voltage -electrical transient transmission by capacitiveand inductive coupling via lines other than supply lines.)

來自靜電放電的電擾動(Road vehicle-electrical disturbance from electrostatic discharges.)

標準類號 名 稱

ISO11452-1

ISO11452-2

ISO11452-3

ISO11452-4

ISO11452-5

ISO11452-6

ISO11452-7

ISO7637-0

ISO7637-1

ISO7637-2

ISO7637-3

ISO10605

產業新知

射頻能量直接注入(Direct radio frequency power

injection)試驗法[5]等。此試驗法之特性如下所述：

1. BCI試驗法：是針對DUT的線路，進行電流注

入試驗，藉由線路傳導至DUT上，不同於Free

field試驗法將DUT及其輔助件皆暴露在外加擾

動能量中。此試驗法，只要求電流注入耦合夾

具能順利將電流耦合至線路上，與DUT的體型

大小無關。試驗時可直接透過CCTV(Closed-

Circuit Television)來監視DUT，不會受到侷

限。

2. 直接射頻能量注入試驗法：除接地線外，適合

於DUT的全部線路(電源及訊號線)，可個別針

對每一個支線線路進行試驗，由於是透過線路

來注入擾動能量至DUT上，因此不限制DUT的

體型大小。

(二) 連續波輻射試驗法：

此試驗的方式是藉由各種發射體，透過電磁

場輻射特性，輻射擾動能量到DUT上，再觀察待測

件的耐受能力。試驗的方法包含有Free field試驗法

[6]、TEM cell試驗法[7]、Stripline試驗法[8]及平行

板天線(Parallel plate antenna)試驗法[9]。此試驗法

之特性如下所述：

1. Free field試驗法：在試驗的對象上，包含整個

DUT及其輔助件皆暴露在外加擾動能量中，利

用輻射耦合的方式輻射連續波源之擾動能量至

DUT上，此試驗法無法針對單一DUT來執行測

試，而必須是功能完整的次系統(包含電源線

路、訊號線路及相關裝置。)，由於電波暗室之

空間較大，可容納較大型尺寸的DUT執行試

驗，因此較容易使用CCTV或其他監視裝置來

觀察DUT的動作特性。

2. TEM cell試驗法：可個別針對單一DUT進行試

驗，其輔助件或輸出入訊號皆可透過TEM cell

的I/O介面作連接，單一DUT的尺寸必須小於

TEM cell高度之六分之一內才可執行試驗，且

由於一般TEM cell較小，無法擺設如CCTV之

監視裝置至TEM cell中，只能從I/O作觀察，否

則會影響TEM cell內的場強特性。

3. Stripline試驗法：可針對電源線、訊號線或DUT

本體進行試驗，但需限制其直徑尺寸只能為

Strip line高度的三分之一或更小，否則電場會

被擾亂。針對線路試驗時，可透過CCTV來監

視DUT；針對DUT試驗時，則因DUT置於

Stripline中，空間較小，較無法監視DUT的動

作。

4. 平行板天線試驗法：在試驗的對象上，類似於

Free field試驗法，適合於較低頻帶範圍之試

驗，且特別適用於低頻電場之試驗。

(三)傳導暫態(叢訊)試驗法：

暫態現象是由一個穩態切換至另一個穩態時，

所發生極短時間之瞬時變化現象。此類試驗法即為

將此暫態現象，藉由DUT的電源線或信號線，傳導

車輛研測資訊 2004-01 17

至DUT上，再觀察DUT對於暫態現象的耐受能力。

試驗的方法為ISO7637之傳導電暫態試驗法[10]。此

試驗法之特性如下所述：

1. 傳導電暫態試驗法：則是經由電源線注入暫態

波形至DUT上。而信號線則是透過耦合夾具，

耦合暫態能量至DUT上，不侷限DUT的體型大

小。

(四)ESD試驗法：

在不同靜電電位之物體間，靜電場以接觸或感

應方式而產生靜電荷之傳送，將靜電能量釋放到

DUT上，再觀察DUT之耐受能力。本類型的主要試

驗的方法為ESD試驗法[11]。此試驗法之特性如下

所述：

1. ESD試驗法：經由ESD模擬器對待測裝置上使

用者可觸及的每一個暴露的旋鈕、按鍵、開關

或表面作測試，觀察DUT時，須包含所有看得

見的及聽得到的失效等偏差情形。

三、試驗法之參數

試驗法的特性參數包含DUT的測試部位、擾動

波源特性及該用何種的耦合方式將擾動波源耦合到

DUT的測試部位，除此之外，尚需考慮所選用的試

驗法，是否能正確涵蓋DUT的測試部位的尺寸大

小、試驗頻帶是否足夠以及用來觀察DUT動作是否

正常的觀察方式是否適當等。

首先須確定DUT的測試部位，如此才能決定外

加擾動能量的施加方向。DUT的測試部位依現行的

法規與標準所包括的範圍，共分為五種，分別為��電

源線、○訊號線、○DUT本體、○電源及訊號線及

⋯電源、訊號線與DUT本體。確認DUT的測試部位

後，即可在適合的試驗法中，找出最搭配的試驗

法。

其次需考慮外加擾動能量的波源特性為連續波

源或暫態波源，來選擇合適的試驗方法。天線及耦

合夾具皆只適用於連續波源，而暫態波源則需特殊

的波源產生器以及特殊的夾治具，才能將擾動能量

耦合到DUT的測試部位上。

接著再依據試驗法決定擾動能量的耦合方式。

輻射耦合的方式，其外加擾動能量是直接經由天線

輻射到空中，再經由空中，耦合擾動能量到DUT的

測試部位上。傳導耦合的方式，其外加擾動能量是

透過耦合夾具，如電流夾具，耦合擾動能量到DUT

的測試部位上。傳導注入的方式，會透過

BAN(Broadband Artificial Network)或合併至電源系

統中，直接注入到DUT的測試部位上。電容式或電

感式耦合的方式，是利用特殊的夾治具來完成耦

合，及ESD則是以靜電場放電的方式耦合。

針對ISO的各種試驗法而言，其參數如表三所

示，了解試驗法的特性參數，才能找出適合DUT的

試驗法。

18 車輛研測資訊 2004-01

1 2 3

產業新知

四、測試計畫

經由以上對試驗法的參數說明，了解各試驗法

的不同處後，即可據以展開測試計畫的研擬。

測試計畫的研擬流程如表四之測試計畫流程簡

表所示。表四中左方格內為說明選擇與確認程序的

Step，右方格內則為選擇與確認結果。計畫流程如

下︰

Step1，先選擇要用來試驗DUT的頻帶，以法規ECE

R10而言，要求頻帶須涵蓋20MHz到1GHz；在ISO中，

僅說明該試驗法之適用頻帶，並無要求頻帶範圍。

Step2，選擇能足以涵蓋step1所選擇之試驗頻帶的

試驗法組合。此一步驟，依擾動波源特性來搭配試

驗法，在連續波源部分，選擇依據法規ECE R10或

是ISO，勾選建議選用之試驗法。暫態波源部分，

法規ECE R10並未要求，僅有ISO可作選擇。

Step3，確認DUT之尺寸大小是否可與Step2所選用

之試驗法相搭配。依據DUT的測試部位，須檢查尺

寸是否會影響擾動源之場強均勻特性等。

Step4，確認用來觀察DUT是否動作正常的觀察方

法是否可與Step2所選用之試驗法相搭配。觀察方法

可使用CCTV或直接讀取DUT動作訊號至電腦上

等，須注意觀察方法是否會影響場強特性及是否能

正確讀取到正確的訊號等。

Step5，擾動能量參數單位及大小之選定。進行至此

一步驟，應已經找到最適合的試驗法，接著要選定

擾動能量之值，此值除了可與委測廠商協調，依據

法規ECE R10或ISO之建議值，亦可參照ISO內之規

定，與委測廠商協調其他特殊之擾動能量值。

Step6，完成測試計畫。

於ECER10法規中，零組件的試驗法並未強制

車輛研測資訊 2004-01 19

▼表三 ISO試驗法的參數

1MHz到400MHz

參考標準

電壓(kV)

試驗法型式 應用頻帶範圍(Hz) DUT的測試部位 波源特性 耦合方式 參數單位

ISO11452-2 自由場 20MHz到18GHz 電源、訊號線與DUT本體 連續波源 輻射耦合 電場(V/m)

ISO11452-3橫向電磁波室 10kHz到200MHz DUT本體

電源、訊號線與DUT本體連續波源 輻射耦合 電場(V/m)

ISO11452-4大電流注入 連續波源 傳導耦合 電流(mA)

ISO11452-5導波線

10kHz到400MHz 連續波源 輻射耦合 電場(V/m)

ISO11452-6 平行板天線 10kHz到200MHz 電源、訊號線與DUT本體 連續波源 輻射耦合 電場(V/m)

ISO11452-7 直接射頻能量注入 250kHz到400MHz 電源線訊號線 連續波源 傳導注入 功率(W)

ISO7637-1 12V電源線傳導電暫態 ---- 電源線 暫態波源 傳導注入 電壓(V)

ISO7637-2 24V電源線傳導電暫態 ---- 電源線 暫態波源 傳導注入 電壓(V)

ISO7637-3 12V/24V電源線以外之導線以電容式或電感式耦合的電暫態傳輸

---- 訊號線 暫態波源 電容式或電感式耦合

電壓(V)

ISO10605 來自靜電放電的電擾動 ---- DUT本體 暫態波源 靜電放電

電源線訊號線

電源線訊號線DUT本體

1

2

1

1

2

1

2

3

1

2

1

1

1

1

1

要求須使用何種試驗法，而是列出四種試驗法，包

含Strip line、BCI、TEM cell及Free field試驗法，試

驗時只需選用這四種試驗法之任意組合，符合所規

定的整個頻帶範圍內即可。

在ECER10法規中並未要求暫態波源特性的試

驗，而是由廠商自行確保。由於車輛在一般行駛

時，不會與車輛外部有電氣上之連接，故不會對外

部環境產生傳導暫態，只會在車內環境中發生，因

此法規並不要求傳導暫態的型式認證試驗。在靜電

放電試驗規定方面，因車輛裝上輪胎時，車體與底

盤可視為電氣絕緣的構造，只有在乘客進出車輛時

才會與車外環境發生有效的靜電力作用，此時車輛

為靜止的狀態，因此法規也不要求任何靜電放電的

型式認證試驗。

另外，執行傳導暫態試驗，可確認DUT在車輛

環境中，是否會受到如引擎啟動等動作的影響；執

行靜電放電試驗，可確認人體所帶或其他感應之靜

電，耦合到DUT時，是否會使DUT受到影響。故靜

電放電與傳導暫態這兩項試驗，雖ECER10法規中

並未要求，但此兩者的影響，卻是與DUT的性能息

息相關，因此建議在測試計劃中，能含括此兩項試

驗。

20 車輛研測資訊 2004-01

▼表四測試計畫流程簡表

ECER10法規 ISO標準 應用頻帶範圍(Hz)

Free field ISO11452-2 20MHz到18GHz

TEM cell ISO11452-3 10kHz到200MHz

BCI ISO11452-4 1MHz到400MHz

Stripline ISO11452-5 10kHz到400MHz

N.A. ISO11452-6 10kHz到200MHz

N.A. ISO11452-7 250kHz到400MHz

ISO7637-1 ----

ISO7637-2 ----

ISO7637-3 ----

ISO10605 ----

測試計畫流程簡表

選擇與確認程序 選擇與確認結果

Step1 選擇要用來試驗DUT的頻帶。 _______________kHz到_______________MHz。

Step2

選擇能足以涵蓋Step1所選擇之試驗頻

帶的試驗法組合。

試驗法組合之選擇：

波源特性 建議選用之試驗法

連續波源

選擇是否須執行暫態試驗。 暫態波源

Step3 確認DUT本體或線路之尺寸大小是否可與Step2所選用之試驗法相搭配。

Step4 確認用來觀察DUT是否動作正常的觀察方法是否可與Step2所選用之試驗法相搭配。

Step5 擾動能量參數單位及大小之選定。

Step6 完成測試計畫。

N.A.

產業新知

五、結論

車輛零組件之EMS試驗方式相較於EMI試驗方

式而言種類較多，論文中說明規劃測試計劃時，依

據DUT的測試部位、波源特性、耦合方式的流程選

擇，即可找出適合DUT的試驗法。選用合適的EMS

試驗法，才能確認DUT的耐受能力。

國內目前雖未對車輛零組件之EMS試驗作強制

管理，但以世界潮流來看，車輛零組件執行EMS試

驗已是國際趨勢，也是確保產品品質的重要工作之

一。就確保產品之使用安全性，使其符合國際標

準，以提昇產品競爭優勢而言，車輛零組件EMS試

驗之管理，已成為下一個必須積極去完成的目標。

參考文獻

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[4]ISO 11452-4 /2001, Road vehicles -- Electrical

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electromagnetic energy -- Component test

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electromagnetic energy -- Component test

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[11] ISO TR10605, Road vehicle-electrical

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車輛研測資訊 2004-01 21