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1、第 1 期BUS 2.ChongqingEMCEng. electromagnetic compatibility; test standard; development trend我国电动汽车电磁兼容测试标准存在的问题及发展趋势覃延明1,2，刘青松1,2，李彬1,2，许响林1,2（ 1.重庆车辆检测研究院 国家客车质量监督检验中心，重庆401122；2；重庆市电磁兼容工程技术研究中心，重庆401122)12012 年 2 月客车技术与研究表 1国内主要的电动汽车 EMC 测试标准试验类别对应国际标准骚扰测试和 抗扰性测试- -适用范围零部件国内标准号及其名称标准类型GB/T22630- 20
2、08 车载音视频设备电磁兼容性要求和测量方法推荐性标准骚扰测试骚扰测试骚扰测试抗扰性测试抗扰性测试抗扰性测试CISPR 12- 2005SAEJ 551- 5- 2004CISPR 25- 199595/54/EC中零部件 的内容ISO7637 系列ISO10605- 2001整车、 零部件整车整车、 零部件零部件零部件整车、 零部件GB14023- 2006 车辆、 船和由内燃机驱动的装置 无线电骚扰特性 限值和测量方法GB/T18387- 2008 电动车辆的电磁场辐射强度的限值和测量方法宽带 9kHz30MHzGB18655- 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
3、法GB/T17619- 1998 机动车电子电器组件的电磁辐射抗干扰限值和 测量方法GB/T21437 道路车辆 由传导和耦合引起的电骚扰 系列GB/T19951- 2005 道路车辆 静电放电产生的电骚扰试验方法强制性标准推荐性标准， 但强制执行强制性标准推荐性标准推荐性标准推荐性标准GB 14023- 2006 对电动汽车在 30 MHz1 GHz 频率范围内的电磁骚扰特性提出了与传统燃油车不同的测试要求： 对装有独立电机驱动和内燃机驱动系统的车辆应分别测试， 对装有混合动力系统的车辆应在同时驱动下测试， 同时规定了对装有驱动电机的 “车辆在空载的底盘测功机或非导电车轴架上，以 40 km
4、/h 的恒速驱动。如果最高车速达不到 40 km/h，则以最大车速驱动” ；GB/T 18387- 2008 规定了电动汽车在频率范围 9 kHz30 MHz 的电场和磁场的辐射发射限值和测量方法， 以及在频率范围 450 kHz30 MHz 的车载电池充电系统的传导发射限值和测量方法。 国家级的车辆检测机构和国内电动汽车生产企业针对电动汽车的电场和磁场辐射骚扰已开展了大量研究和试验工作， 但对车载电池充电系统的传导骚扰项目还执行得比较少。此外， 还有部分电动车标准虽然不是专门针对电动汽车电磁兼容性而制定的，但同样对其 EMC性能测试作出了规定。如在文献 6 的系列标准中规定需按 GB1402
5、3- 2006 和 GB/T 17619- 1998 进行电机及其控制器的 EMC 测试， 在文献7、 8中分别要求电动汽车仪表和DC/DC变换器满足 GB18655- 2002 和 GB/T17619- 1998的测试要求。作为电动汽车的重要组成部分， 电动汽车充电系统中也采用了大量的电力电子元器件， 运行时也会产生大量的谐波干扰， 造成正弦波形的畸变， 使电能品质因数下降， 给电网造成污染， 影响发供电设备及其它用电设备。为此， 国家出台了系列标准9， 对电动汽车接交流电网时的 EMC测试也进行了规定，包括电源电压谐波、 电源电压暂降和中断、 快速瞬变脉冲群、 浪涌、静电放电、辐射电磁场等
6、电磁抗扰性测试以及电流谐波、 电源线传导发射等骚扰测试要求。国家工信部已成立了专门的 “新能源车项目” 审查组。凡是登入汽车 公告 的电动汽车， 除了必须满足传统燃油车的 EMC 测试要求外，还必须符合 GB/T18387- 2008 中对电场和磁场发射的要求。对于安装有ABS 系统的车辆（包含电动汽车） 还必须满足 GB/T17619- 1998 和 GB 18655- 2002 标准的要求。考虑到目前电动汽车的研发工作仍处于起步阶段， 为鼓励电动汽车技术的发展，其它标准中有关 EMC测试的内容尚未强制执行。2现行标准存在的主要问题国内开展电动汽车 EMC测试的时间较短，相关的电动汽车 EM
7、C测试标准基本是参照国外先进标准而制定的， 但在完备性、 可操作性和一致性等方面仍有许多不足。 在开展电动汽车 EMC测试过程中， 发现现行标准主要存在以下问题：1 ）国内现行标准不完备，缺少电动汽车整车的电磁辐射抗干扰标准， 且其零部件的电磁辐射抗干扰标准已经严重滞后。电动汽车内电磁环境非常复杂， 部分车载电子电器件在单独运行时能够通过 EMC测试，但将其装配到整车以后， 却产生了测试超标或工作异常等现象， 因此， 有必要开展包括整车在内的 EMC 测试工作。国外已经对电动汽车整车及零部件的电磁兼容性进行了 具 体 而 严 格 的 规 定 （如 欧 盟 指 令 72/245/EEC（2004
8、/104/EC ） 和欧洲经济委员会法规 ECE R10 ） ， 涵盖了电磁骚扰和抗干扰测试两方面内容。但我国现行EMC 测试标准中，涉及电动汽车零部件的已经比较齐2第 1 期备， 而涉及整车的除了抗静电放电标准外， 仅包含了电磁骚扰测试方面的内容， 没有对整车的电磁辐射抗扰性进行要求， 因此， 无法全面评价电动汽车的电磁兼容性能。 另外， 我国目前仍在沿用 10 多年前制定的零部件电磁辐射抗干扰测试标准 GB/T17619- 1998，但是现在汽车电子技术已经发生了极大的变化， 该标准所参照的国外标准已经过多次修订， 且其采用的测试方法也发生了很大的变化， 现行国标已经严重滞后。2 ）GB/
9、T 18387- 2008 未给出被测车辆不满足试验车速时的测试要求， 不便于实际操作。该标准的适用对象是电动车辆， 规定了在时速 40 km/h 下， 对车辆的每一个侧面电磁场发射电平进行测量， 以确定车辆最大发射面， 然后以 16 km/h 和 64 km/h 车速运行， 并根据所测得的数据确定电动汽车电场和磁场的最大骚扰电平。 但是部分电动车辆 （主要是混合动力车和电动摩托车） 在电机独立驱动时， 由于其电力输出功率有限， 其车速只能达到 16 km/h 和 40 km/h， 甚至更低， 但是标准中并未规定在此种情况下如何进行测试。此外， GB/T18387- 2008要求被测车辆在三个
10、车速上稳定运行， 但标准未规定允许的车速波动范围。 实际上被测车辆的速度很难稳定在这三个恒定车速上， 总会有一定的波动。 因此， 建议标准给出允许的车速波动范围， 以便于实际操作。3 ）GB/T 18387- 2008 未明确车辆最大发射面的确定方法及具体的试验布置， 不能很好地保证试验结果的一致性。 该标准中， 车辆的最大发射面是基于从车辆的 4个侧面测得的最高电平确定的， 但是该电平是基于绝对值进行判定， 还是基于测试电平与限值的相对值进行判定， 标准中并没有明确， 同时， 在寻找车辆最大发射面的过程中，标准仅规定了天线与车辆最近部分的距离， 但对天线具体的摆放位置和移动的角度未作具体规定
11、。由于车内骚扰源位置的不确定性， 即使天线处于测试车辆的同一侧面， 如果其与车辆的相对位置不同， 测试结果也会有较大的差异， 因此， 在执行标准过程中很难操作。此外， 由于不同测试机构在执行标准过程中可能会出现不同的理解， 因此， 不能很好地保证测试结果的一致性。4 ）现行标准没有规定如何加载开展电动汽车 EMC试验，不能有效评估其实际电磁场的辐射水平。GB14023- 2006 仅规定了电动汽车在空载的底盘测功机或非导电车轴架上进行测试； GB/T18387- 2008 规定了 “车辆在不带负载的测功机或以定速在轮轴支架上运行” ，虽然它也注明了 “如果车辆在无负载状态下运行会引起动力系统损
12、害或降低辐射发射电平， 那么可以使用测功机， 按水平道路给车辆加载” ， 但没有给出具体的实施细则， 如测试过程中哪些电气设备需要开启， 辐射发射电平降低到何种程度需要加载， 以及对加载量的计算如何进行规定等。从理论分析及实际测试结果来看， 电动汽车运行在不同负载条件下， 其对外电磁场辐射电平将产生较大差异10。 电动汽车驱动电机与控制器之间的动力线是电动汽车对外电磁场辐射的主要路径。根据天线理论， 可将动力线看作是由多个电偶极子组成的天线， 其中单个电偶极子的电磁场辐射公式如式 （1 ） -（5 ） 所示11。根据场的叠加原理， 应用上述公式积分后可求出动力线产生的电磁辐射场。近区场式中，E
13、、 H 分别为电场和磁场； I 为电偶极子天线电流密度； l 为电偶极子天线长度； r 表示测试距离； 、 为球坐标方位角； 为信号角频率； 为信号波长； 为传播介质介电常数； Z 为自由空间波阻抗， 波数 k=2/。 从上述公式中可以看出， 理论上， 对于近区场和远区场， 动力线产生的电场和磁场发射强度与其上电流正相关， 电流大小差异越大， 其电磁场发射强度的差异也越大。采用转毂模拟电动汽车在实际道路上的行驶状态， 在不同加载情况下， 其工作电流可能有较大的差异， 产生不同强度的辐射电磁场。受制于目前的测试设备 （施 ） ， 国内汽车检测机构基本上是采用架空车辆驱动轮或采用转毂空载的方式进行
14、电动汽车 EMC测试。此种方式也可通加载电气设备来改变电动汽车的工作电流以进一步验证。 以在国家客车质量监督检验中心开展的某混合动力汽车电磁场发射试验为例， 在大功率空调和发动机散热器等车载设备全部开启时， 动力线电流由 24 A上升到 80 A， 电动车对外的电磁场发射电平也产生了很大的变化， 如图 1 和图2 所示。图 2 中， 在车载电气设备开启后， 该车的磁场发射电平最大可增大 22 dB。覃延明，刘青松，李彬，等：我国电动汽车电磁兼容测试标准存在的问题及发展趋势H=Ilsin 4r2Er=-jIlcos 2r3E0=-jIlsin 4r3（1 ）（2 ）（3 ）H=jIlsin 2r
15、e-jkrE0=jZIlsin 2re-jkr（4 ）（5 ）远区场32012 年 2 月客车技术与研究因此， 有必要进一步完善现行标准， 对如何在加载方式下开展电动汽车 EMC试验作出具体的规定。3发展趋势随着国家对电动汽车 EMC问题的日渐重视以及新的电动车 EMC检测能力的建设完成，我国电动汽车电磁兼容的检测水平将进一步提高， 标准化进程会进一步加快， 原有标准将进一步被修订和完善， 其执行力度也将会进一步加强。1 ）我国将制定新的汽车整车和零部件电磁辐射抗干扰标准。 针对我国汽车整车电磁辐射抗扰性标准缺失以及零部件电磁辐射抗干扰标准滞后的现状， 国家拟参照 ISO11451道路车辆整车
16、对窄带辐射电磁能的抗扰试验方法和 ISO 11452道路车辆 电器 / 电子部件（ESA ） 对窄带辐射电磁能的抗扰试验方法 制定新的针对整车及零部件的电磁抗干扰测试标准 （同样适用于电动汽车 ） 。 新电磁抗干扰测试标准的转化、 制定工作计划于 2012 年完成。 新标准发布实施后， 国家主管部门将增加对汽车整车电磁辐射抗扰性的要求。2 ）我国将制定一个全面统一的强制性电磁兼容标准。目前我国出口欧盟的汽车产品需符合 72/245/EC或ECE R10 的要求 （两者技术要求基本一致， 测试方法细节程序大部分引用 CISPR 和 ISO 的标准） ，其中 ECER10 新的第 4 版标准已于 2011 年 10 月 28 日强制实施， 不仅涵盖了原有的车辆发射和抗扰， 零部件的发射、抗干扰和抗静电放电等内容， 还增加了针对电动汽车充电系统的试验内容。国家汽车标准化委员会拟参照ECE R10 制定全面统一的国家强制性标准 道路车辆电磁兼容技术要求 。 届时对
