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电动车辆的 EMC 测试

2021-3-31 09:58:31 显示全部楼层
本帖最后由 科电ETS 于 2021-3-31 09:59 编辑

电动车带来的挑战:

电动车辆的问世,给车辆设计师和测试工程师带来了许多 EMC 方面的挑战,其中也包括必须满足 EMC 标准要求。今天我们来分享关于电动车辆 EMC 测试这个重要主题的一些认识与实践经验。

1617155436(1).jpg





电动车辆的电路分为几种,分别是:
  • LV 低压直流 12、24、48V 电路:标准电路,与内燃机相同。
  • HV 高压电路:能量来源,取代内燃机、牵引供电系统(电动马达)。
  • AC 交流电路为车载电池充电。
  • 对于EMC来说,最为关键的是高压元器件,而这也是电动车辆与传统车辆最大的区别所在。下图显示了电能生产、输送和分配的完整过程。这是高度发达和标准化的系统。
  • 对电动车辆而言,充电插头也是该系统的一部分,因此也需要像系统内的其他设备一样满足标准要求。



2.png


IEC 61000-4-4:2004 版定义的测试等级



上图是有关电动车辆 EMC 法律、法规和标准的概述。涵盖低压、高压和交流三个领域,并可划分为国际标准和厂商标准。



4.png


LV 低压
  • ECE R10 法规(“E ”标志)和 ISO 系列标准;
  • 多种多样的厂商标准,由每个 OEM 厂商定义自己的测试,带来了超过 10,000 种各类测试。


HV 高压
  • 标准化仍处于早期阶段,从 ISO 7637-4 标准(技术规范)开始,目前已发展到 ISO 21498 标准(将于 2021 年发布);
  • 关于高压测试的厂商标准已经存在,而且正在越来越多地被应用;
  • 随着组件、平台和车辆的发展,标准也在不断发展(最常见的国际标准和厂商标准如上方图表所示)。

AC 交流
  • 适用于充电器、插头等的 DIN 和 EN 标准;
  • ECE R10 作为一份重要文件,于 2018 年发布,并介绍了对电动车辆测试的具体要求;它在大多数国家都是具有法律约束力的文件,因此也是电动车辆测试领域的主导标准;
  • 厂商标准也已存在;
  • 美国标准 SAE 定义了充电器、充电模式和充电插头的相关要求;
  • SAE J2894 电能质量标准;
  • SAE 充电器测试标准。

| HV 高压标准和测试    ISO 21498-2 和 ISO 7637-4 |ISO 21498 高压元器件测试标准
电力驱动道路车辆 - 电压等级 B 系统和元器件的电气规范和测试
  • ISO 21498 标准分为两部分:

第 1 部分 - 电压子类和特性第 2 部分 - 元器件电气测试
  • 目前制定的新标准,计划于2021年发布
  • B 级电力驱动系统
  • 得到各大车辆厂商的支持
  • 类似于 LV 123 标准中的测试


ISO 21498 标准第 1 部分,定义了可充电储能系统(RESS)和电力驱动系统的电压子类及其特性。根据最大工作电压定义了这些子类的指定值。标准文件中列出的电压子类适用于当前或未来各种电力驱动道路车辆的 B 等级电压系统。 ISO 21498 标准第 2 部分,规定了电力驱动道路车辆在 B 等级电压下,电气和电子元器件的电气测试。正常驾驶情境及非正常操作下相关的所有特性都包括在内。这些描述是概括性的,包括测试的目的、设置、程序和要求。
ISO 21498-1 电压等级和运行状态
运行状态
说明
OS1
元器件应提供规定的全部性能(不允许性能降低)。
元器件应根据与运行状态相关的电压自动改变其运行状态。
OS2
元器件应在允许的偏差之内提供规定的降低的性能(允许降低性能)。
元器件应根据与运行状态相关的电压自动改变其运行状态。
OS3
出于自我保护的目的,元器件可以降低或切断其性能。
元器件应根据与运行状态相关的电压自动改变其运行状态。
OS4
元器件可以切断其性能。
经由重置功能或外部事件(如点火状态改变、车辆重新启动)的触发,元器件应根据与运行状态相关的电压改变其工作状态。

ISO 21498-2 元器件电气测试

章节
说明
类型
所需设备
6.2
直流供电电压
EMS
电压变化
直流电源
6.3
对外产生的电压波动
EMI
直流电源
示波器
人工网络
6.4
受到的电压波动干扰
EMS
电压变化
直流电源
6.5
对外产生的电压纹波
EMI
直流电源
示波器
人工网络
6.6
受到的电压纹波干扰
EMS
直流纹波
直流电源
纹波发生器
6.7
过压
EMS
电压变化
直流电源
6.8
欠压
EMS
电池测试
直流电源
6.9
电压偏移
EMS
电压变化
直流电源
6.1
对外产生的抛负载电压
EMI
直流电源
示波器
人工网络
6.11
受到的抛负载电压干扰
EMS
电压变化
直流电源
1617156256(1).jpg


抛负载抗干扰



6.png


道路车辆 - 传导和耦合引起的电气干扰 - 4部分:仅沿屏蔽高压供电线路的电气瞬态传导 ISO 7637-4 标准所规定的测试方法和程序,能够确保与沿屏蔽高压电源线的传导电气瞬变测试彼此兼容,适用于乘用车和商用车上所安装的设备,电压高于 60 V DC 和低于 1500 V DC的电气系统,以及与车身绝缘的供电电源。它描述了瞬态注入和测量的基准测试,适用于所有类型的独立电气驱动道路车辆,例如,电池电动车(BEV)或混合动力车辆(HEV),插电式混合动力车辆(PHEV)。| AC 标准和测试 - ECE REG 10 |
  • ECE RGE 10 第 5 版
  标准互认
作为对轮式车辆、可安装在轮式车辆上和/或在轮式车辆上使用的设备与零部件所采用统一的技术规范,以及根据这些规范批准的相互认可的条件。
  • ECE RGE 10 是联合国车辆相关条例
  • 是具有法律约束力的文件(“法律”)
  • 定义了车辆和 ESA(电气部件装配)的限制及测试程序
  • 第 5 版增加了对电动车辆的要求(RESS 充电模式)
  • IEC 61000-4-5 第 3 版中的重要变化
  • 章节
    说明
    标准
    设备
    7.2/
    7.10
    宽带电磁辐射测试
    射频发射测试
    交流电源
    天线
    测量接收机
    暗室
    7.3/
    7.11
    交流输电线路上的谐波测试
    IEC 61000-3-2
    IEC 61000-3-12
    交流电源
    功率分析仪
    7.4/
    7.12
    电压变化,电压波动和闪烁测试
    IEC 61000-3-3
    IEC 61000-3-11
    交流电源
    功率分析仪
    闪烁阻抗
    7.5/
    7.13
    交流或直流电源线上由射频传导干扰引起的发射测试
    CISPR-16-2-1
    IEC 61000-6-3
    交流电源
    人工网络
    测量接收器
    7.6/
    7.14
    网络和通讯线路上由射频传导干扰引起的发射测试
    CISPR 22
    IEC 61000-6-3
    交流电源
    人工网络
    测量接收器
    7.7/
    7.15
    电磁辐射抗干扰测试
    ISO 11451-2
    交流电源
    射频发生器
    放大器
    7.8/
    7.16
    交流或直流电源线上的电快速瞬变/脉冲群抗干扰测试
    IEC 61000-4-4
    脉冲发生器
    耦合网络
    7.9/
    7.17
    交流或直流电源线上的浪涌抗干扰测试
    IEC 61000-4-5
    脉冲发生器
    耦合网络
    7.18
    ESA 电磁辐射抗干扰测试规范
    ISO 11452 系列
    交流电源
    天线
    测量接收机
    暗室
    7.19
    沿 12 V / 24 V 电源线的 ESA 瞬变干扰测试规范
    ISO 7637-2
    低压脉冲发生器
    低压电源


总结来讲,关于电动车辆 EMC 测试有以下要点:
  • 电动车辆有三种动力系统:低压、高压和交流电源
  • 关于高压元器件的标准已出台,并且在快速持续发展
  • 最重要的标准包括:

高压相关标准 ISO 21498 & LV 123
交流电源相关标准ECE R10 及 IEC 61000

        -3-x 和 IEC 61000-4-x 系列





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