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本文首先介紹了汽車EMC標準分類,然后整理分析了國內汽車整車與零部件EMC主要標準體系,給出了其測試項目內容與類別,在此基礎上把電動汽車標準與常規內燃機汽車標準進行對比,指出了電動汽車檢測標準特點以及目前存在的不足。
一、汽車EMC標準分類
汽車EMC標準分類如圖1所示,可分為EMI(電磁干擾)和EMS(電磁敏感性或電磁抗擾行)兩類,EMI主要包括傳導發射和輻射發射;EMS主要包括傳導抗擾、輻射抗擾和靜電ESD。
圖2 汽車EMC標準分類圖
二、汽車EMC標準體系
目前汽車EMC標準體系可分為國際標準(ISO/ IEC/ CISPR)、國家標準(ANSI/ FCC/ SAE/ FTZ/ VDE/ BSI/ VCCI)、企業標準(EMC-CS-2009/ DC-10614/ GMW-3097)、地區標準(ECE法規/EEC指令)。其中企業標準比國際上通用的標準要嚴格很多,例如通常國際標準對于汽車抗擾度的要求通常為24V/m,而一些汽車公司則規定為100V/m—200V/m。中國EMC標準體系起步于上世紀80年代,其中GB代表強制標準,GB/T一般為非強制標準(除另有法規或文件規定除外)。我國電磁兼容標準制定工作起步較晚,大多數標準都引用國際標準,表1按照整車和零部件、內燃機車和電動汽車、強檢和非強檢進行分類整理,列出了國內EMC測試主要標準。
表1 國內常用標準
表1中列出的內燃機車標準同樣適應于電動車,電動車類標準為電動車特有的標準。表中GB/T18655-2010,GB34660-2017,GB/T19951-2005三個標準同時適用于整車和零部件。其中汽車行業強制執行的GB 14023和GB/T18387兩個標準出發點都是保護車外接收機,也就是保護車輛自身以外的其他電氣設備不因車輛工作產生的電磁輻射而工作異常。2017年新頒布的強制標準GB 34660-2017則增加了對車輛及其電器系統耐受外來電磁騷擾的要求。TPMS檢測標準由GB26149-2017替代GB/T26149-2010,成為強檢項目。BMCS檢測標準GB/T30513只適應于裝有ABS系統的M1車輛。
電動汽車與傳統內燃機車相比,最大不同在于高壓供電及驅動系統、充電系統,表1已經給出了相關測試標準。充電系統是新能源汽車的標配,對新能源汽車的推廣發展至關重要。下面針對充電系統做一個基礎分析介紹。
GB/T 18487-2017給出了交直流充電站及其構成相關端口EMC測試方法以及評價標準,充電系統示意圖如圖3所示,測試負載工況有待機模式和充電模式兩種,需測試設備及端口已經在圖中標出。其中外殼端口定義為:電磁場可以通過它來輻射或入侵的物理邊界。CPT端口指的是傳導電能傳輸端口,包括電能傳導并提供相關信號、控制或者通訊功能。
充電系統作為汽車和電網的接口部分,其意義重大,一方面抗擾性要滿足來自電網和汽車的騷擾,另一方面自身騷擾限值要滿足測試要求,不能影響電網和損壞汽車部件??箶_測試包括電快速瞬變脈沖群抗擾度、浪涌抗擾度、射頻場感應傳導騷擾抗擾度測試,騷擾測試包括低頻騷擾(交流電源端口諧波電流、電壓波動和閃爍)和射頻騷擾。具體細節可查看相關標準。
圖3 充電系統示意圖
三、總結
不論是哪種類型的汽車,零部件級EMC性能好壞對整車EMC性能好壞至關重要。在整車EMC測試中發生的問題,大多數整車EMC性能問題都是源自于零部件級電磁兼容問題。有些是某個電子控制模塊自身的抗干擾能力較差,有些是某個感性零件如電機騷擾超標等。當汽車內部電磁干擾發生時,輕則導致受干擾的敏感電子設備功能發生降級,重則導致其功能失效,給汽車的安全行駛造成嚴重影響。制定出相應標準進行測試,是檢驗整車、零部件EMC性能好壞的重要手段,并能夠給EMC設計人員提供設計支持。因此必須重視汽車EMC研究與標準體系的建立,為汽車EMC安全檢測保駕護航。