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电动汽车30MHz以下磁场辐射骚扰标准解析与验证

2020-10-28 23:07:21·  来源：电动学堂  
　
文章来源：中国汽车工程研究院股份有限公司0引言电动汽车的电磁骚扰情况非常复杂，频率范围覆盖广泛，传播路径多样，开展电动汽车的电磁骚扰测试方法研究势在必
文章来源：中国汽车工程研究院股份有限公司
0引言
电动汽车的电磁骚扰情况非常复杂，频率范围覆盖广泛，传播路径多样，开展电动汽车的电磁骚扰测试方法研究势在必行。CISPR36:2020已于2020年7月发布，是国际上汽车行业整车磁场发射试验急需的标准，它为电动汽车和混合动力车辆的磁场辐射发射试验提供了依据，填补了整车150 kHz~30MHz频率范围内磁场骚扰相关国际标准的空白。但CISPR36:2020和GB/T18387-2017中的磁场辐射骚扰测试方法具有一定的技术差异，主要体现在限值以及对应的检波器、车辆运行条件和测试方法等方面。为比较两个标准限值的严格程度，本文使用同一典型电动汽车，分别按照CISPR36:2020和GB/T18387-2017进行了验证试验。
1试验限值
骚扰测量的目的是限制骚扰源发射强骚扰能量，保护无线电业务。完全消除这些骚扰既不经济也不现实，因此需要提出合理的骚扰限值。CISPR36:2020规定的磁场限值见表1，使用的是准峰值检波器，目的是和30MHz以上的辐射骚扰要求保持一致；GB/T18387-2017规定的磁场限值见表2，该标准的限值和美国SAE的要求一致，使用的是峰值检波器。两者的限值比较曲线如图1。
 
根据峰值检波器和准峰值检波器的测量特性，从图1可以明显看出，9.124MHz开始，国际标准的准峰值限值比国标的峰值限值还高，因此，CISPR36:2020的限值比GB/T18387-2017更为宽松。
 
2试验条件
CISPR36:2020规定的试验条件与GB/T18387-2017基本相同，GB/T18387-2017要求如下：
（1）接收机应满足GB/T6113.101-2016[7]的要求，其本底噪声至少低于限值6dB。考虑到测量接收机带宽的选择直接影响脉冲测量值，应按照表3来设置接收机。
 
（2）测量天线频率在150kHz~30MHz范围内，推荐使用60cm静电屏蔽环天线，环天线性能应满足CISPR16-1-4:2019的要求。
（3）测量场地为环境磁场低于限值6dB以上的户外试验场地（OTS），也可使用装有吸波材料的屏蔽室（ALSE）和开阔试验场（OATS）。本文采用屏蔽室ALSE，其优点在于：稳定的电特性、全天候试验、可控制的电磁环境、测量重复性更好。
3测量天线位置
CISPR36:2020和GB/T18387-2017中的环天线布置相同，如图2所示。环天线的中心离地面高度为（1.3±0.05）m，测量距离为环天线中心与车辆的最近部分的连线在测量轴（车辆前后天线位置对应车身的纵向轴线，车辆左右两侧天线位置对应车身前、后轴之间的中线）所在的垂直面内的水平投影长度，为（3±0.05）m。需要将天线摆放在四个位置进行测量，每个位置应分别测量环天线的两个极化方向（横向、径向），测量时天线的四个位置如图2：车前和车后位置，环天线中心位于车身纵轴上；车辆左侧和右侧位置，环天线中心位于车身横轴上。
 
4试验方法
（1）CISPR36:2020磁场测量测量过程中，车辆处于空载状态，所有和动力系统一起自动接通的电气设备，都应尽可能处在典型的正常工作状态，电驱动系统应处于正常工作温度；电动汽车或混合动力汽车应置于测功机或非导电轴架上，且仅由电动机驱动；配备辅助内燃机的电动汽车或混合动力汽车应在内燃机不工作的情况下进行试验。如果无法实现，则车辆应在电动机和内燃机共同工作的情况下进行试验；应使电动汽车或混合动力汽车以（40±20%）km/h速度运行。如果最高车速低于40km/h，则以最大车速运行。若无法实现上述条件（例如在公共汽车、卡车、两轮和三轮车辆的情况下），则可以断开传动轴、皮带或链条以实现驱动的相同运行条件。在车辆的前、后、左、右四个面和天线的两种极化方式下分别进行测试；为了节省测试时间，测量时，采用峰值扫描，准峰值确认。
（2）GB/T18387-2017磁场测量测量过程中道路负荷按照车辆满载情况设置，电气设备不用开启。预扫描过程中，以40km/h的稳定车速运行，对车辆的四个面分别进行测量，并且每个面都要对环天线的径向和横向两个极化方向进行测试。经过重复测试后，确定最大发射面，最终在最大发射面上分别以16km/h和70km/h的稳定车速进行测试。如果最高车速低于40km/h，则以最大车速运行。测量时，采用峰值扫描。
（3）磁场测量方法的对比CISPR36:2020和GB/T18387-2017针对磁场测试的最大区别在于测试步骤，CISPR36:2020不再区分预扫和终测，车辆的四个面和天线的两个极化方式分别进行测试，使用的是准峰值限值，所有状态的测试结果均低于限值才合格；另外是测试工况，CISPR36:2020采用的是空载状态、恒速40km/h，与CISPR12:2009的工况保持一致，而GB/T18387-2017要求在加载状态下测试，分为预扫和终测，测试使用峰值限值，终测结果低于限值即合格。
5实车验证
采用典型的纯电动乘用车实车，按照CISPR36:2020的要求进行了验证试验，实际测试布置如图3，其中以CISPR36:2020中的一种状态（空载，40km/h）的磁场发射的峰值扫描曲线如图4，准峰值终测值见表4。使用同一车辆，按照GB/T18387-2017中高速状态（加载，70km/h）的磁场发射测试的峰值扫描曲线如图5，骚扰高点的峰值见表5。
 
从图4、图5看，两条磁场发射扫描曲线的趋势一致；再结合表4、表5磁场发射终测值的裕量来看，在150kHz~30MHz测试的低频段，CISPR36:2020限值的裕量稍小；中频段CISPR36:2020和GB/T18387-2017限值的裕量接近；高频段依据GB/T18387-2017的测试结果的裕量明显比依据CISPR36:2020的裕量小，这在一定程度上说明CISPR36:2020的要求较GB/T183872017有所放松。总的来说，CISPR36:2020在150kHz~30MHz的限值要求相对均衡。
 
 
6结语
深入研究电动汽车的磁场骚扰测试方法，提出国际标准测试的注意事项。着眼于电磁兼容技术在电动汽车上的工程应用，为电动汽车电磁辐射骚扰的测试及优化技术提供参考，有助于降低电动汽车的磁场辐射骚扰，全面提升新能源汽车的电磁兼容性能，促进自主品牌车辆的品质提升。
 
 
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