新能源汽车电驱系统标准解读与拓展:电磁兼容性(三)

2021-08-20 12:43:58

导语:这是有关电磁兼容性解读的第三篇,前两篇已经分析了电驱动的电磁干扰源以及干扰的分解路径,再依据GB/T 18655-2018和相对不靠谱的GB/T 36282-2018 电磁辐射王者电驱动系统也有很多对手,它的防御力怎么样呢?这次,我们还是依据在《电动汽车安全指南2019版》中提到的抗干扰性标准和2020版提到的GB/T 36282-2018对电驱动系统的抗干扰能力进行分析与相关测试标准的解释。

我们会从以下几个方面展开:

1. 电磁抗干扰度测试的基本理论

2. 电驱动系统抗干扰度的分析

3. 电驱动系统电磁抗干扰度测试

1. 电磁抗干扰度测试的基本理论

抗干扰度(EMS)又称电磁敏感度,敏感度越低,抗干扰的能力越强。EMS有可以分成两方面,分别是传导抗扰度(Conducted Susceptibility, CS)和辐射抗扰度(Radiated Susceptibility, RS)。根据国际电工委员会(IEC)的相关标准,EMS 相关项目又包括静电抗干扰测试(IEC61000-4-2)、电快速瞬变脉冲群抗扰度测试(IEC61000-4-4)、浪涌(冲击)抗扰度(IEC 61000-4-5)以及射频传导抗扰度测试(IEC61000-4-6)等。

通常来说,抗扰度测试就是对受试设备(Equipment Under Test, EUT)在特定电磁环境中施加无用试验信号(干扰信号)和有用试验信号(正常工作信号)后,观察其是否达到相应规定的水平。抗扰度测试基本原理图如图 1所示:


图 1

在测试前,EUT 是没有任何损坏、功能完好未受任何干扰的,和正常工作时状态基本一致。随后慢慢加大干扰信号的强度,当加入的干扰信号上升到一定抗扰度电平值时,便可了解其电磁抗扰度性能。注入干扰信号的方法很多,最为常见的有辐射和电压、电流注入法。

那么, 对于电驱动系统,外界的干扰源有哪些呢,是怎么干扰的呢,EMS的测试标准怎么规定的呢?

2. 电驱动系统电磁抗干扰的分析

我们已经分析过电驱动系统的干扰源和干扰路径,在EMC分析的第一篇文章《新能源电驱系统标准解读与拓展:电磁兼容性(一)》中就提到了分析方法,同样对于抗干扰度的分析,我们也要知道干扰源是哪些,干扰又是怎么进入电驱动的,如图2,我们再把电动车“干扰源”拿出来:



图2

车内电力电子设备种类繁多,如DC/DC、压缩机的启动与工作,会作为干扰源影响其它部件的正常工作,而且除了图里罗列的这些,外部环境的影响,如人体所带的静电,手持电子设备的辐射,也会作为干扰源对电驱动系统进行干扰。

在干扰耦合路径上,干扰源通过辐射和线缆传导的方式将干扰信号输入电驱动系统,图中可以发现,最直接干扰路径的还是电源线缆和信号线。

我们了解干扰源和干扰路径,就要通过试验模拟干扰,来判断电驱动系统抗干扰的能力。

3. 电驱动系统电磁干扰度测试

电驱动系统电磁抗干扰度测试要考虑哪些呢?我们还是先参考下《安全指南2020版》中唯一提到的GB/T36282-2018。对于电磁抗干干扰度,GB/T36282-2018章节5.2中给出了三种试验方式:



第一个,电磁辐射抗扰度,其中包括了两种测试方法,为电波暗室法(ALSE)和大电流注入法(BCI),标准中如下:



文中写明测试方法也都来自另一个标准GB/T 33014,BCI规定了1-400MHz频段抗干扰度测试,ALSE规定了400MHz以上频段的抗干扰度测试:



第二个,电源线瞬态传导抗干扰度,测试标准来自GB/T 21437.2:



第三个,静电放电抗干扰度,标准来自于GB/T 19951:



上述三个抗干扰试验,分别对外界辐射干扰,低压传导和静电放电干扰进行了模拟测试,似乎还少点什么,我们再看一下《电动汽车安全指南2019版》5.5.3.2中电磁辐射抗扰性是怎么要求的:



不难发现,除了GB/T36282-2018所提到的测试项目,瞬态传导抗干扰的测试还包括了信号线,试验标准为GB/T 21437.3。 所有测试项目完全对应上节我们考虑的干扰路径,最后这个表格是个很好的总结,可以当作电驱动抗扰度测试的条目规范。 具体的试验方法和评判标准在每个标准文件中都有详细介绍,这里不再赘述。

总之,测试只是分析验证的手段,无论分析EMI还是EMS,我们强调的还是EMC的分析的方法,这里再回顾一下:

第一, 要明确主要干扰源;

第二, 分析干扰传播特性、途径以及所处的频段;

第三, 找到相应的措施抑制干扰。

4. 展望

本篇主要分析了电驱动抗干扰度及其测试标准,《电动汽车安全指南2019版》5.5.3.2基本全面的总结了电驱动EMS测试规范,但不同的整车厂会根据整车部件的布局及不同应用场景的考虑,会增加更多的测试项目,但具体的分析方法都是如出一辙,也是最关键的。后续我们会对EMC相关国内外标准进行整理总结,希望小伙伴们持续关注!

轉自 車家號 臭皮匠试验室