汽車試驗:電動汽車用驅動電機系統電磁兼容性試驗方法

電動汽車上的電力電子變換裝置無論數量還是功率都遠遠超過傳統汽車,電磁兼容問題的嚴重性和復雜性也遠高于傳統汽車。電機驅動系統是電動汽車的三大關鍵系統之一,也是最重要的功率變換裝置,其電磁兼容性能(electromagneTIccompaTIbility,簡稱為EMC)不僅關系到自身的工作可靠性,而且會影響整車的安全運行能力和工作可靠性。從目前已有的電動汽車整車產品的檢測過程來看,大部分車型都是經過多次整改才能夠達到國標的相關規定。鑒于電磁兼容問題的重要性,基于電磁騷擾耦合和傳播的一般機制。

汽車試驗:電動汽車用驅動電機系統電磁兼容性試驗方法的圖1

本文給出了電動汽車用驅動電機系統電磁兼容性試驗方法。適用于純電動汽車、混合動力電動汽車和燃料電池電動汽車用驅動電機系統。
注:電動汽車電源系統通常分為2種類型:第一種普通LV(低壓)系統,其典型結構特點為非屏蔽,第二種HV系統,其典型結構特點為屏蔽。

試驗方法如下:
一、電磁輻射發射試驗

1、寬帶電磁輻射發射試驗
試驗方法:本方法用于測試EUT產生的寬帶電磁輻射發射, 若無其他規定, 在30MHz-1000MHz頻率范圍內,則按GB/T18655-2010中規定的方法進行試驗。
試驗狀態:EUT應處于正常工作狀態, 且轉速為額定轉速的50%, 扭矩為額定扭矩的50%, 機械輸出負載達到持續功率的25%。
當轉速或扭矩達不到EUT試驗狀態時, 可調整扭矩或轉速以達到持續功率的25%, 并在試驗報告中注明。
如EUT包含多個單元, 單元之間的連接線宜使用原車上使用的連接線束;如果無法實現, 電子控制單元和人工電源網絡(AN)間的連接線長度應符合本標準規定.線束應按實際情況端接,并帶實際負載和激勵。
試驗布置:試驗布置圖見圖3.
屏蔽配置應按照車輛的實際情況布置,通常所有屏蔽的HV部件應低阻抗正常接地(例如AN、電纜、連接器等狀態) EUT和負載均應接地。室外的HV電源應經由饋通濾波連接。
除非另有指定,否則與接地平面前端平行的LV線束、HV線束的長度應分別為1500mm±75mm。LV線束和HV線束的長度(包括連接器)應分別為汽車試驗:電動汽車用驅動電機系統電磁兼容性試驗方法的圖2。HV試驗線束應與LV試驗線束間距汽車試驗:電動汽車用驅動電機系統電磁兼容性試驗方法的圖3。所有線束應放置在無導電性、低相對介電常數汽車試驗:電動汽車用驅動電機系統電磁兼容性試驗方法的圖4材料上,距接地平面上方50mm+5mm的位置。HV正極電源線和HV負極電源線可以是單根的同軸屏蔽線纜,或共用同一個屏蔽層,推薦使用車輛原裝HV線束,電機三相線同樣適用于本條規定.除非另有規定, 否則EUT殼體應直接或通過指定阻抗連接到接地平面.為避免環境噪聲的影響,應在試驗之前進行環境噪聲測試,環境噪聲電平應比限值低6dB.

汽車試驗:電動汽車用驅動電機系統電磁兼容性試驗方法的圖5

汽車試驗:電動汽車用驅動電機系統電磁兼容性試驗方法的圖6
試驗要求:
應在半電波暗室中進行測量, 頻率范圍為30 MHz-1000 MHz。應該分別在天線垂直極化和水平極化下進行測量。可以使用頻譜分析儀或掃描接收機進行測量,測量參數應按照GB/T18655-2010中規定來設置。為加快測試進度,可以使用峰值檢波器進行掃描,但是當峰值測量結果超過限值要求時,應使用準峰值檢波器進行最終測試。
2、窄帶電磁輻射發射試驗
試驗方法:本方法用于測試EUT(例如以微處理器為核心的系統) 產生的窄帶電磁輻射發射, 若無其他說明,在30MHz--1000MHz頻率范圍內, 則應按GB/T 18655—2010中規定的方法進行試驗。
試驗狀態:HV和LV正常供電:EUT驅動模塊處于待機狀態, 無輸出功率。
試驗布置:試驗布置要求見圖3。
試驗要求:應在半電波暗室中進行測量, 頻率范圍為30MHz--1000MHz.
應該分別在天線垂直極化和水平極化下進行測量,可以使用頻譜分析儀或掃描接收機進行測量,測量參數應按照GB/T18655-2010中規定來設置。

二、抗擾度試驗
1、電磁輻射抗擾度
一般要求:采用電波暗室法和大電流注入(BCI)法相結合的方法進行試驗。其中, 在20MHz--200MHz頻率范圍內, 采用大電流注入(BCI)法, 抗擾試驗強度應不低于60mA:在200MHz--2000MHz率范圍內, 采用電波暗室(ALSE) 法, 抗擾試驗強度應不低于30V/m.所有試驗的頻率步長(對數或線性)不得大于表6規定。每個測試頻點的駐留時間不得小于2s。如檢測機構與EUT供應商沒有特殊規定, 則試驗信號的調制應滿足:
a) 調幅(AM) :適用頻率范圍為20MHz~800MHz, 調制頻率為1kHz, 調制深度為80%;脈沖調制(PM) :適用頻率范圍為800MHz--2000MHz, 脈寬為577ps, 周期為4600ps.
b)其他試驗條件應符合GB/T33014.1的規定.

汽車試驗:電動汽車用驅動電機系統電磁兼容性試驗方法的圖7
按照GB/T33014.4采用“替代法”,使用電流注入探頭將電流直接感應到LV連接線束上進行抗擾度試驗。電流注入探頭應分別放置在與EUT連接器距離150mm、450mm和750mm處。應按GB/T33014.2使用“替代法”建立試驗場強,在天線垂直極化的情況下進行抗擾度試驗。測試頻率低于1000MHz時, 測試天線應正對線束的中間:測試頻率大于或等于1000MHz時, 測試天線應正對EUT的控制器。
試驗狀態:EUT應處于正常工作狀態, 且轉速為額定轉速的50%, 扭矩為額定扭矩的50%, 機械輸出負載達到持續功率的25%。當轉速或扭矩達不到EUT試驗狀態時, 可調整扭矩或轉速以達到持續功率的25%, 并在試驗報告中注明。
注:當無法滿足功率要求時, 可在試驗報告中詳細說明EUT的工作狀態。
試驗布置:大電流注入(BCI) 法試驗布置圖見圖4;電波暗室(ALSE) 法試驗布置圖見圖5。圖5僅給出EUT使用頻率在1GHz以上時喇叭天線的試驗布置示例, 200MHz~1GHz頻率范圍可以使用如雙錐天線進行試驗。屏蔽配置應按照車輛的系列配置。通常所有屏蔽的I IV部件應低阻抗正常接地(例如AN、電纜、連接器等) 。EUT和負載應接地。室外的HIV電源應經由饋通濾波連接。
除非另有指定, 否則與接地平面前端平行的LV線束和HV線束的長度應分別為1500mm±75mm。LV線束和HIV線束的長度(包括連接器) 應分別為汽車試驗:電動汽車用驅動電機系統電磁兼容性試驗方法的圖8。HV試驗線束應與LV試驗線束間距汽車試驗:電動汽車用驅動電機系統電磁兼容性試驗方法的圖9。車輛使用的原裝I IV線束可以選擇使用。所有線束應放置在無導電性、低相對介電常數材料(e,≤1.4)上、距接地平面上方50mm士5mm的位置。
除非另有規定, 否則EUT殼體應直接連接到接地平面上。當通過指定阻抗連接到接地平面上時,應在試驗報告中注明。
除非另有規定,否則注入探頭僅置于LV線束上進行試驗。

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汽車試驗:電動汽車用驅動電機系統電磁兼容性試驗方法的圖11

汽車試驗:電動汽車用驅動電機系統電磁兼容性試驗方法的圖12

汽車試驗:電動汽車用驅動電機系統電磁兼容性試驗方法的圖13
2、電源線瞬態傳導的抗擾度試驗
按GB/T21437.2—2008規定,應在LV電源線以及可能連接到LⅤ電源線的其他連接線上施加試驗脈沖1, 2a, 2b, 3a.3b和4。EUT應處于待機狀態, HV和LⅤ正常供電。試驗過程中應對EUT的控制器實時進行監控。如有必要,應采取措施對輔助監控裝置進行隔離。
3、靜電放電抗擾度試驗
按GB/T 19951規定進行試驗。試驗應依次進行EUT不通電狀態和僅LV供電情況下的測試。在EUT不通電狀態時, 模擬在裝配過程中或維修時人體對EUT的直接放電, 對EUT搬運時容易觸及的(但不限于)凹形連接管腳、殼體、按鈕、開關、顯示屏、殼體上的螺母和開口施加放電。使用截面積為0.5mm2~2mm2、長度不大于25mm的絕緣實心金屬絲引出凹形連接管腳。
如果一個連接器內有多個密集管腳,難以逐個施加放電時,要像凹形管腳一樣,使用橫截面積為0.5mm2~2mm2、長度不大于25mm的絕緣實心金屬絲引出。
在EUT僅LV供電的情況下, 不對EUT的連接器針腳及針座進行直接放電測試。對車內成員容易觸及的表面、按鍵、開關、縫隙等位置進行試驗。
各放電試驗點在每種電壓等級下承受至少3次正電壓放電和3次負電壓放電,放電間隔至少為5s。在每種電壓等級下, EUT的放電試驗點先承受一種極性的放電試驗, 再承受相反極性的放電試驗。在每連續3次放電期間和放電之后, 檢驗EUT是否符合靜電放電抗擾度的判據要求。 

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