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新能源电动汽车电磁兼容性测试标准整理

2020-8-31 11:59:04      点击:

对于无处不电气的电动汽车来说,电气系统的稳定可靠是它的生命线。汽车电磁兼容性测试的重要性不言而喻。本文力求理清电动汽车电磁兼容的现行标准,对于理解电磁兼容的要求、设计和测试方法,都会大有帮助。与传统汽车相比,新能源汽车EMC问题更加突出。新能源汽车动力直接使用电驱动系统,高压附件的使用会使电磁干扰问题的更为严重。动力系统由于在极短时间内的跳动以及大功率半导体的快速移动会发出强烈的辐射以及电磁干扰。一起来了解一下新能源电动汽车电磁兼容性测试标准。

汽车电磁兼容性测试

1 什么是电磁兼容性?

国家标准GB/T4365-1995《电磁兼容术语》对电磁兼容的定义:设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。

定义直接给出了对电子电气设备电磁兼容性(Electro Magnetic Compatibility缩写EMC)两个方面的要求:一面是不要被干扰,用电磁敏感度(Electromagnetic sensitivity缩写EMS)表示;另一面是别干扰别的设备,用电磁干扰(Electro-Magnetic Interference缩写 EMI)表示。经常被一起提及的还有另外一个缩写ESD,静电放电(Electro-Static discharge),属于电磁敏感度的一个测试项目,体现电气设备抵抗静电干扰的能力。


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2 电磁兼容标准体系

从指定标准的组织看,与汽车相关的标准体系可以按照4个层次看待。国际标准,地区标准、国家标准和企业标准。电磁兼容国际标准主要指以下面两个委员会: ISO国际标准化组织TC22委员会和IEC国际电工委员会下属的CISPR/D委员会。相关的地区组织制定的标准,影响力比较大的有欧盟的EEC指令和美国汽车工程师协会SAE制定的协会标准。

我们国内的电磁兼容相关标准权威组织有两个全国汽车标准化委员会,代号为SAC/TCC114和全国无线电干扰标准化技术委员会,代号为SAC/TC79。

具体到企业标准,理论上每个企业都应该拥有自己的质量管理目标,设置自己的一套产品检验参数。这方面,行业大厂一般做的比较好,他们的标准一般都会高于行业的国家的标准要求,作为能力和信誉的体现。具体到汽车的电磁兼容标准,福特公司,戴姆勒公司等都执行自己的标准。

从标准在整个技术体系中发挥的作用看,电磁兼容性标准分为基础标准、通用标准和产品类标准三个层次。


基础标准,作为其他标准的根基,一般不对具体细节作出规定,其内容主要涉及对环境特征、试验和测量方法、试验仪器和基本试验装置,也规定不同的试验等级及相应的试验参数等的规定。IEC61000是一个重要的电磁兼容性基础标准,国标《GB 17625 电磁兼容 发射限值》和《GB/T 17626电磁兼容试验和测量技术抗扰度试验》一系列标准,采用等同采用或者在IEC标准基础上做出修改制定而成。(等同采用,参考在国际标准的技术内容和文本形式制定我国自己的标准,大多数情况下,可以认为等同采用的标准,与参考标准是完全一致的)。

通用标准,在基础标准的基础上,主要对环境特征作出规定,另外也会对比如测试方法和判别要求等作出必要的说明。通用标准内部,根据适用环境级别的不同,又有不同的细分标准。通用标准是给定环境内所有设备的最低标准。通用电磁兼容标准一般包括下图中所示项目。

电磁兼容EMC测试


产品标准,是针对一个或者一系列具体产品的参数要求和详细的测试方法及程序提出要求。产品标准的规定内容不能与通用标准和基础标准相悖。

3 电动汽车电磁兼容测试标准

汽车电磁兼容测试标准,按照测试对象划分,一类是针对整车的测试,另一类是针对零件的测试;按照测试目的分,可以分为发射干扰和抗干扰两类;按照电磁信号的传递方式,可以划分为传导和辐射两种类型。按照汽车EMC测试行业的习惯,把测试归为5类, CE、RE、CS、RS、ESD五个方面。

针对电动汽车抗扰标准,除了静电放电测试以外,CS、RS暂时没有国标。考虑电动汽车零部件的电磁兼容性,可以暂时参考国际标准和大厂标准。其余部分,国家标准均已颁布。

CE 表示可以传导发射(Conducted Emission),CS 表示传导耐受性(Conducted usceptibility),RE表示辐射发射(Radiated Emission),RS 表示辐射耐受性(Radiated Susceptibility),ESD前面解释过,是静电放电。

汽车电磁兼容测试

CE测试,是针对具备传导发射能力的设备和系统进行的发射限值的测试。目前针对整车的最新版CE测试国标《GB /T 18387-2017 电动车辆的电磁场发射强度的限值和测量方法》,其早期2001年版本等同采用美国机动工程师协会标准SAE J551/5 JUN95《电动车辆的磁场和电场强度的测量方法及执行电平》。零件国标最新版本《GB/T 18655-2010 车辆、船和内燃机 无线电骚扰特性 用于保护车载接收机的限值和测量方法》,其早期2002年版本等同采用国际电工委员会/无线电干扰特别委员会IEC/CISPR 25:1995《用于保护车载接收机的无线电骚扰特性的测量方法及限值》。其他国际标准参照下面表格。

汽车电磁兼容测试标准


RE测试,针对具备电磁辐射发射能力的设备进行的发射限值测试试验。针对整车的国标最新版本是《GB 14023-2011 车辆、船和内燃机、无线电骚扰特性、用于保护车外接收机的限值和测量方法》,其早期版本为2000年版,等同采用国际无线电干扰特别委员会出版物CISPR 12:1997(第四版)《车辆、机动船和由火花点火发动机驱动的装置的无线电骚扰特性的限值和测量方法》。其余国际标准参见下面的表格。

汽车电磁兼容RE测试标准


CS/RS试验,传导和辐射骚扰耐受测试,整车方面,暂时没有对应国标,需要参考国际标准,如下面表格所示。零件的抗传导骚扰国家标准《GB T 17619-1998机动车电子电器组件的电磁辐射》该标准采用欧共体指令95/54/EC(1995)《机动车电磁兼容性》的相关内容,并结合我国汽车行业技术水平制定完成。

汽车电磁兼容传导和辐射骚扰耐受测试


ESD测试,静电测试标准,国标为GBT 19951-2005 道路车辆-静电放电产生的电骚扰 试验方法》准等同采用ISO 10605:2001《道路车辆静电放电的电骚扰试验方法》制定。

参考文献

1 张广玉,电池包传导发射测试方法研究;

2 魏克新,电动汽车功率变换系统电磁兼容优化策略研究;

3 杜建福,新能源汽车EMC测试与设计研究;

4 王清霞,汽车电磁兼容技术及其发展趋势分析;

5 GB 14023-2011 车辆、船和内燃机 无线电骚扰特性 用于保护车外接收机的限值和测量方法;

6 GB 17625.1-2012 电磁兼容 限值 谐波电流发射限值(设备每相输入电流≤16A);

7 GB T 18387-2017 电动车辆的电磁场发射强度的限值和测量方法;

8 GBT 17626.1-2006电磁兼容试验和测量技术抗扰度试验总论;

9 GBT 19951-2005 道路车辆-静电放电产生的电骚扰 试验方法;

10 GB 18655-2002用于保护车载接收机的无线电骚扰 特性的限值和测量方法;

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