随着汽车电动化、智能化和网联化,汽车出现EMC问题的几率越来越大。同时,随着国内外EMC标准、法规的不断制定/修订,技术难度越来越高。整车企业对产品EMC性能的要求也将越来越严,越来越全面,零部件企业面临的技术、成本压力会越来越大。新能源整车及零部件企业如何应对EMC挑战?
7月26-27日,备受瞩目的2017中国新能源汽车测试评价技术发展高峰论坛在深圳坪山金茂园酒店盛大举行。国家客车质量监督检验中心汽车电子部副部长覃延明博士做题为“新能源汽车电磁兼容性标准最新进展及带来的挑战”的主题演讲。电动汽车资源网整理覃延明博士演讲的主要内容如下:
国家客车质量监督检验中心汽车电子部副部长覃延明博士
覃延明博士首先介绍了新能源汽车EMC的相关背景。第一,电动化、智能化和网联化已成为汽车技术发展的重要方向,为汽车电磁兼容(EMC)带来了新的挑战。第二,国内外标准、法规对新能源汽车EMC有强制性要求。比如汽车公告、CCC认证,获取新能源补贴都要求新能源汽车通过电磁兼容方面的检测。第三,新能源汽车电磁环境相较传统汽车更复杂、更恶劣,如何开展整车及BMS、电机/电控、DC/DC、充电系统等关键部件的EMC测评是当前标准研究的重点。第四,电动车电磁辐射是否会对人体有影响成为了公众新的关注热点。
一、国内外新能源汽车EMC标准
EMC标准涉及两方面的考核内容,一是电磁骚扰,二是电磁抗扰度。
1.整车标准(电磁骚扰)
序号 | 整车 | 中国 | 国际 | 欧洲 | 类别 |
1 | 对外部设施/设备的影响 | GB/T 18387 | CISPR 36 | 暂无 | 电动车辆的电磁场辐射强度的限值和测量方法, 9kHz~30MHz |
2 | GB 14023 | CISPR 12 | ECE R10 | 用于保护车外接收机的限值和测量方法,30MHz-1GHz | |
3 | 内部电气部件对车载接收机的影响 | GB/T 18655 | CISPR 25 | 暂无 | 用于保护车载接收机的限值和测试方法,150kHz~2.5GHz |
4 | 充电过程中对电网用电设备的干扰 | 暂无 | 暂无 | ECE R10 | 车辆AC电源线的谐波发射 |
5 | 暂无 | 暂无 | 车辆AC电源线的电压变化、波动、闪烁发射 | ||
6 | 充电过程中对网络和电信端口的干扰 | 暂无 | 暂无 | 网络和通讯端口上的射频传导发射 |
目前新能源汽车进入汽车“公告”目录、推荐目录和3C认证,需要满足GB 14023 和GB/T 18387标准的要求。覃延明表示,GB/T18387参考引用了的美国SAE标准,目前国际上正在制定一个新标准,即CISPR36。GB/T 18655包含了整车和零部件的测试内容,对整车企业和零部件企业都是非常重要的标准。国内暂时还没有发布测试整车充电过程中对电网用电设备及网络、电信端口影响的EMC标准。
2.整车标准(电磁抗扰度)
序号 | 整车 | 中国 | 国际 | 欧洲 | 类别 |
1 | 人体静电对车辆的影响 | GB/T 19951 | ISO 10605 | 暂无 | 静电放电抗扰度试验 |
2 | 防止车外电磁辐射对车辆的干扰 | GB/T 33012.2 | ISO 11451-2 | ECE R10 | 车外辐射源法(自由场法) |
3 | 防止车内无线设备对车辆的干扰 | GB/T 33012.3 | ISO 11451-3 | 车载发射机模拟法 | |
4 | 防止线束耦合信号对车辆的干扰 | GB/T 33012.4 | ISO 11451-4 | 大电流注入法 | |
5 | 防止电网用电设备、雷击对车辆充电影响 | 暂无 | 暂无 | 沿AC和DC电源线上的电快速瞬态脉冲群抗扰度测试 | |
6 | 暂无 | 暂无 | 沿AC和DC电源线上的浪涌抗扰度测试 |
需要注意的是,GB/T 33012是2017年5月1日才正式实施的。在此之前,除静电放电抗扰度试验标准外,国内一直没有其他的整车抗扰度标准。GB/T 33012也没有涵盖新能源汽车充电系统的抗扰度测试内容。目前国内整车抗扰度测试并未强制要求,未能全面评价电动汽车的EMC性能;相比而言,欧洲出口认证试验考核的内容更加全面。
3.关键零部件标准(电磁骚扰)
序号 | 零部件 | 中国 | 国际 | 欧洲 | 类别 |
1 | 辐射发射 | GB/T 18655 | CISPR 25 | ECE R10 | 用于保护车载接收机的限值和测试方法 |
2 | 传导发射 | GB/T 18655 | CISPR 25 | ECE R10 | 用于保护车载接收机的限值和测试方法 |
3 | GB/T 21437.2 | ISO 7637.2 | 沿电源线的电瞬态传导发射 | ||
4 | GB 17625.1 | IEC 61000-3-2 | AC电源线的谐波发射 | ||
GB/Z 17625.6 | IEC 61000-3-12 | ||||
5 | GB 17625.2 | IEC 61000-3-3 | AC电源线的电压变化、波动、闪烁发 | ||
GB/Z 17625.3 | IEC 61000-3-11 | ||||
6 | 暂无 | 暂无 | 网络和通讯端口上的射频传导骚扰测量 |
4.关键零部件标准(电磁抗扰度)
序号 | 零部件 | 中国 | 国际 | 欧洲 | 类别 |
1 | 辐射抗扰 | GB/T 17619 | ISO 11452-2 | ECE R10 | 自由场法、TEM小室法、带状线法 |
GB/T 33014.2 | |||||
GB/T 33014.3 | |||||
GB/T 33014.5 | |||||
2 | 暂无 | ISO 11452-8 | 暂无 | 磁场抗扰度 | |
3 | 暂无 | ISO 11452-9 | 暂无 | 便携式发射机模拟法 | |
4 | 传导抗扰 | GB/T 17619 | ISO 11452-4 | ECE R10 | 大电流注入法(BCI) |
GB/T 33014.4 | |||||
5 | 暂无 | ISO 11452-7 | 暂无 | 射频能量直接注入法 | |
6 | 暂无 | ISO 11452-10 | 暂无 | 扩展音频范围的传导抗扰法 | |
7 | GB/T 21437.2 | ISO 7637.2 | ECE R10 | 沿电源线的瞬态传导抗扰度 | |
8 | GB/T 21437.3 | ISO 7637.3 | 沿非电源线的瞬态传导抗扰度 | ||
9 | GB/T 17626.4 | IEC 61000-4-4 | 电快速瞬态脉冲群抗扰度测试 | ||
10 | GB/T 17626.5 | IEC 61000-4-5 | 浪涌(冲击)抗扰度测试 | ||
11 | 静电放电 | GB/T 19951 | ISO 10605 | 暂无 | 静电放电抗扰度试验 |
5.小结
(1)由于GB 14023和GB/T18387标准是强制实施,标准的修订将对汽车行业产生较大影响。
(2)中国尚缺少车辆充电与电网设备相互影响的以及无线充电时的EMC标准。
(3)国内针对高压部件的EMC标准不完善,缺少高压部件的试验限值和试验方法;
(4)零部件电磁抗扰度测试标准相比国际标准还不完备,如磁场抗扰度、便携式发射机模拟法等。
(5)中国还没有发布新能源汽车电磁环境对人体影响的评测标准。
二、新能源汽车EMC标准最新进展
1.国际标准动态(整车部分)
序号 | 国际标准 | 内容 | 标准动态 |
1 | CISPR 12 | 用于保护车外接收机的限值和测量方法,30MHz-1GHz | 预计2017年12月发布,作出重大技术变动,增加充电模式下测试要求 |
2 | CISPR 25 | 用于保护车内接收机的限值和测量方法,150kHz~108MHz | 2016年10月发布,增加整车充电状态测试 |
3 | CISPR 36 | 用于保护车外接收机的限值和测量方法,30 MHz以下频段 | 预计2019年3月发布,测量低频电磁场发射 |
4 | IEC 62764-1 | 汽车环境中电子和电气设备相对于人体暴露场的测量程序 - 第1部分:低频磁场 | 预计2017年发布,测量汽车电磁环境对人体影响 |
2.国内标准动态(整车部分)
序号 | 中国标准 | 参考标准 | 内容 | 标准动态 |
1 | GB | ECE R10.03 | 道路车辆 电磁兼容性要求和试验方法 | 已报批。 |
包含电磁发射和抗扰度测试内容 | ||||
2 | GB 14023(修订) | CISPR12 | 用于保护车外接收机的限值和测量方法,30MHz-1GHz | 计划2019年发布;重大技术变动,增加充电模式下测试要求 |
3 | GB/T 18655(修订) | CISPR 25 | 用于保护车载接收机的限值和测试方法,150kHz~2.5GHz | 计划2017年7月完成送审稿,9月报批,增加整车充电状态测试 |
4 | GB/T 18387(修订) | SAE J551 | 用于保护车外接收机的限值和测量方法,30 MHz以下频段 | 2017年5月发布,2017年12月1日实施;重大技术变更、修改测试频段、限值要求、试验条件等 |
5 | GB/T XXXX | IEC 62764-1; | 车辆电磁场相对于人体暴露的测量方法 | 预计2017年底提交报批稿,规定了车辆低频电磁环境的测量方法 |
JASO TP13002等 | ||||
6 | T/CEC XXXX | —— | 电动汽车无线充电电磁暴露限值与测试方法 | 计划2017年完成 |
7 | GB/T XXXX | —— | 电动汽车无线充电系统EMC | 计划2019年完成 |
8 | GB/T XXXX | ECE R10.05 | 电动汽车充电耦合系统EMC | 计划2018年完成 |
9 | GB/T 19951(修订) | ISO 10605 | 静电放电试验 | 已报批,预计2017年完成 |
GB 14023(CISPR 12)标准变化
序号 | 内容 | GB 14023-2011 | GB 14023-20XX(拟) |
1 | 充电模式 | 无 | 有,SOC处于20%-80%,充电电流值80%以上 |
2 | 充电用人工网络 | 无 | 1、增加DC电源充电用HV-AN |
2、增加AC电源充电用AMN | |||
3、增加通讯线用AAN | |||
3 | 测试布置 | 天线对准发动机中心 | 天线对准车辆中心,可能有多个测量位置 |
4 | 测量不确定度 | 无 | 增加 |
5 | 型式认证限值 | 有 | 无 |
6 | 监督检验限值 | 有 | 无 |
7 | 符合性判定 | 符合QP限值或PK限值 | 1、传统车符合QP或PK限值。 |
2、电动车须满足QP限值。 |
GB/T 18387标准的变化
序号 | 内容 | GB/T 18387-2008 | GB/T 18387-2017 |
1 | 测试频段 | 9KHz~30 MHz | 150KHz~30 MHz |
2 | 车载充电系统传导发射测试 | 有 | 无 |
3 | 磁场测试方向 | 三个正交方向 | 仅横向和径向 |
4 | 环天线高度 | 1m | 1.3m |
5 | 运行状态 | 16km/h和64km/h,空载 | 16km/h和70km/h,设置测功机道路负荷为车辆满载状态 |
6 | 测功机要求 | 无 | 有 |
7 | 测试布置 | 只规定了天线高度、与车辆的距离,未规定具体位置。 | 明确天线高度和距离,确定四个具体位置。 |
8 | 限值表达 | 带宽归一化 | 去除带宽归一化 |
dB(μV/m/kHz) | dB(μV/m) | ||
dB(μA/m/kHz) | dB(μA/m) | ||
9 | 近场限值换算 | 与测试距离平方成反比 | 与测试距离立方成反比, |
限值更宽松 |
3.整车标准发展动态小结:
(1)新能源汽车是当前整车EMC标准制定/修订的主要方向,重点增加了充电状态下的技术内容;
(2)国际标准已开始制定新能源汽车低频辐射电磁场标准。
(3)国内外正在制定车辆对人体影响的测试标准。
(4)GB 14023和GB/T 18387的技术内容进行了重大变动。
(5)目前还没有关于新能源智能网联汽车的EMC标准。
4.国内标准动态(部件部分)
序号 | 中国标准 | 参考标准 | 内容 | 标准动态 |
1 | GB/T 18655(修订) | CISPR 25 | 部件电磁骚扰试验 | 计划2017年9月报批,重大技术内容变动。 |
2 | GB/T 19951(修订) | ISO 10605 | 静电放电试验 | 已报批,预计2017年完成。 |
3 | GB/T 33014.7 | ISO 11452-7 | 射频能量直接注入法 | 预计2018年完成 |
4 | GB/T 33014.8 | ISO 11452-8 | 磁场抗扰度 | 预计2017年完成 |
5 | GB/T 33014.9 | ISO 11452-9 | 便携式发射机模拟法 | 预计2018年完成 |
6 | GB/T 33014.10 | ISO 11452-10 | 扩展音频范围的传导抗扰法 | 预计2017年完成 |
7 | GB/T XXXXX | ECE R10等 | 驱动电机系统EMC | 已报批,预计2017年完成 |
8 | GB/T 32960.2 | —— | 车载终端EMC | 汽车公告已于2017年7月1日强制要求 |
9 | GB 26149 | —— | 乘用车胎压监测系统EMC | 2016年10月通过送审稿 |
10 | GB/T XXXX(制定,含EMC) | CISPR 25、QC/T 897 | BMS电磁兼容性 | 计划2018年完成 |
11 | GB/T XXXX(制定,含EMC) | ECE R10.05 | 传导式车载充电机EMC | 计划2018年完成 |
QC/T 895 | ||||
12 | GB/T 24347(修订,含EMC) | CISPR 25 | DC/DC变换器EMC | 计划2018年完成 |
13 | GB/T XXXX(制定,含EMC) | —— | 高压线束和连接器的屏蔽效能 | 计划2017年完成 |
GB/T 18655 标准变化
序号 | 内容 | GB/T 18655-2010 | GB/T 18655-20XX(拟) |
1 | 整车充电模式 | 无 | 有 |
2 | 高压屏蔽供电系统试验方法和限值 | 无 | 有 |
3 | 北斗导航频段 | 无 | 有 |
4 | 其他测试频段和国际标准的关系 | 一致 | 针对中国对车载接收机应用频段进行修改 |
5 | 测试人工网络 | 低压AN | 1、增加DC电源充电用HV-AN |
2、增加AC电源充电用AMN | |||
3、增加通讯线用AAN | |||
6 | 暗室性能确认 | 无 | 有 |
新增关键零部件EMC标准内容
序号 | 测试项目 | 电机驱动系统 | BMS | DC/DC | 胎压监控系统 |
1 | 宽带辐射发射 | √ | √ | √ | √ |
2 | 窄带辐射发射 | √ | √ | √ | √ |
3 | 抗扰度试验 | √ | √ | √ | √ |
4 | 大电流注入 | √ | √ | √ | √ |
5 | 辐射抗扰度 | √ | √ | √ | √ |
6 | 沿电源线瞬态传导抗扰度 | √ | √ | √ | √ |
7 | 静电放电 | √ | √ | √ | √ |
部件标准发展动态小结
(1)现有标准是针对传统汽车零部件制定的,新能源汽车高压、大电流部件不能完全适用。
(2)零部件电磁抗扰度测试标准正在逐渐完善。
(3)新能源汽车零部件产品类EMC标准正在密集制定、修订;而产品性能类标准中的EMC内容也正在不断完善,检测项目增多。
(4)重要的零部件EMC标准GB/T 18655的技术内容作出了重大变动。
(5)零部件EMC标准的测试条件越来越趋于实际工况。
三、所面临的挑战
1、对整车企业的挑战
A.随着汽车电动化、智能化和网联化,汽车出现EMC问题的几率越来越大。
B.随着国内外EMC标准、法规的不断制定、修订,技术难度越来越高。
建议措施:
(1)关注各类产品新技术,深入研究相关产品的EMC标准和技术,及早发现问题,确立改进点。
(2)建立企业EMC标准体系,根据标准变化情况,完善企业标准。
(3)进行EMC正向开发设计,关注产品前期设计、产品设计验证和产品批量验证,建立有效的供应商EMC管控流程。
2、对零部件企业的挑战
整车企业对产品EMC性能的要求也将越来越严,越来越全面,零部件技术、成本压力越来越大。
建议措施:
(1)充分了解整车企业具体车型的EMC要求,选择合适的试验标准。
(2)在产品设计初期提前考虑EMC设计,综合考虑设计和成本因素。
(3)选择适当的检测机构进行科学验证,降低成本和风险。
3、对检测机构的挑战
A.新标准、新产品、新技术的出现,对检测机构试验检测能力的要求越来越高。
B. 企业期望的不仅仅是提供EMC检测服务,还要求提供技术咨询服务 ,提供EMC综合解决方案。
应对措施:
(1)密切跟踪标准、产品和技术动态,持续投入,不断提升自身检测能力和人员技术水平。
(2)提供EMC技术培训、问题整改、正向开发和试验检测等全方位的服务。
4、新技术的挑战
如何开展新能源智能网联汽车EMC性能评估,发现和解决其潜在的EMC问题?包括:
(1)搭建测试环境(车在雷达频段可高达77GHz-82GHz,可能需要能够支持到极高频的吸波材料)
(2)模拟城市各种复杂工况、触发车辆相关功能模块
(3)避免工况模拟设备影响测试结果
(4)测试结果的量化评价等
(来源:电动汽车资源网 孙玉瑞)
版权声明:本文为电动汽车资源网作者撰写,版权为电动汽车资源网(http://www.evpartner.com/)所有,转载请务必注明出处(电动汽车资源网)及作者,否则必将追究法律责任。