电动汽车整车电磁兼容性能测试方法及要求.docx
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电动汽车整车电磁兼容性能测试方法及要求
电动汽车整车电磁兼容性能测试方法及要求
1 适用范围
本标准规定了电动汽车整车的EMC性能要求和测试方法。
本标准适用于纯电动力汽车、混合动力电动汽车、燃料电池动力汽车等含有高压电驱动系统的电动车辆(或简称“车辆”)。
本标准不适用于无轨电车和无线充电车辆。
如果车辆装配智能网联相关部件,智能网联功能的验证可参考《智能网联汽车电磁兼容性要求》。
本标准可作为整车企业EMC测试时的参考。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件,仅所注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T4365电工术语电磁兼容
GB14023车辆、船和内燃机无线电骚扰特性用于保护车外接收机的限值和测量方法
GB17625.1电磁兼容限值谐波电流发射限值(设备每相输入电流≤16A)
GB17625.2电磁兼容限值对每相额定电流≤16A且无条件接入的设备在公用低压供电系统中产生的电压变化、电压波动和闪烁的限制
GB/T17625.7电磁兼容限值对额定电流≤75A且有条件接入的设备在公用低压供电系统中产生的电压变化、电压波动和闪烁的限制
GB/T17625.8电磁兼容限值每相输入电流大于16A小于等于75A连接到公用低压系统的设备产生的谐波电流限值
GB/T17626.4电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验
GB/T17626.5电磁兼容试验和测量技术浪涌(冲击)抗扰度试验
GB/T18387电动车辆的电磁场发射强度的限值和测量方法
GB/T19951道路车辆静电放电产生的电骚扰试验方法
GB/T29259道路车辆电磁兼容术语
GB/T33012.2道路车辆车辆对窄带辐射电磁能的抗扰性试验方法第2部分:
车外辐射源法
GB/T33012.3道路车辆车辆对窄带辐射电磁能的抗扰性试验方法第3部分:
车载发射机模拟法
ECER10关于车辆电磁兼容性认证的统一规定
中国汽车健康指数-车内电磁辐射(EMR)测试及评价规程
3 术语和定义
GB/T4365和GB/T29259界定的以及下列术语和定义适用于本标准。
3.1 荷电状态SOC(stateofcharge)
电池剩余电量与电池容量的比值,常用百分数表示。
3.2 交流AC(alternatingcurrent)
电流方向随时间做周期性变化的电流。
电力传输交流电波形通常为正弦曲线。
3.3 直流DC(directcurrent)
电流方向不随时间做周期性变化的电流。
3.4 总谐波畸变率THD(totalharmonicdistortion)
谐波有效值(
为第n次谐波电流)与基波有效值之比平方和的均方根。
3.5 局部加权谐波畸变率PWHD(partialweightedhamonicdistortion)
选择的一组较高次谐波的有效值(从第14次谐波开始)与基波有效值之比,采用谐波次数n来加权。
3.6 短路比short-circuitratio
单台设备的特征值定义如下:
a)
(单相设备和混合设备的单相部分)。
b)
(相间设备)。
c)
(所有三相设备和混合设备的三相部分)。
详细计算方法参考GB/T17625.8中3.10章节。
4 一般测试要求
4.1 测试场地
低频电磁场发射测试、保护车外接收机的辐射发射测试、车外辐射抗扰度测试、模拟车载发射机抗扰度测试以及保护人体的电磁辐射测试部分需要在装有吸波材料的屏蔽室(ALSE)内进行。
静电放电抗扰度测试、电快速脉冲群抗扰度测试和浪涌抗扰度测试需在接地平面上执行测试。
保护人体的电磁辐射测试急加速急减速模式可在室外平坦干燥路面上进行,室外路面坡度应在-2%~+2%之间,测量场地环境中磁感应强度应低于测试计划规定限值的10%。
4.2 测试温度和湿度
实验室内测试温度:
(23±5)℃。
实验室内相对湿度:
(20%~80%)RH,静电放电测试(20%~60%)RH。
4.3 仪器设备
测量仪器与设备应满足各测试项目参考标准中的相关要求与设置。
发射类测试需使用接收机进行测量。
接收机可使用快速傅里叶变换(FFT)模式,如采用FFT模式测试,接收机带宽设置应与步进扫频模式保持一致。
FFT模式驻留时间设置应考虑被测车辆电子电气零部件的工作周期。
4.4 测试车辆
测试车辆和其内部电器部件均可以正常工作。
车辆要求保持干燥。
车辆如需开展充电模式下的电磁兼容测试,在整个测试过程中,动力电池荷电状态(SOC)应保持在最大SOC的20%~80%(在执行下一频段时可能需要对动力电池进行放电)。
如果充电电流可以调节,那么发射类测试充电电流至少应设置为其额定值的80%,抗扰类测试充电电流至少应设置为其额定值的20%。
如果测试计划中允许,发射类测试充电电流可设置为额定电流的20%-80%。
4.5 测试计划及报告
详细的测试计划至少应在测试开始前拟定完成,其中至少应包含:
测试项目、环境要求、测试布置、频率范围、天线极化、天线位置、限值、监视方式、车辆工作模式、合格判据、测试报告内容、任何偏离标准测试的特别说明和改变。
上述某些条款可能不是对所有测试方法。
测试报告应按照测试计划要求,出具内容详实的测试报告。
除测试计划包含的内容外,还应包括:
测试场地、测试设备和测试照片及其它可能影响测试评价的相关信息等。
5 保护车外接收机的辐射发射测试
采用10m测量距离测试方法开展测试.
如无其它规定,在30MHz-1000MHz全频段内,应按GB14023规定的方法执行。
5.1 限值
平均值检波器限值
使用平均值(AV)检波器测量时,限值见表1、图1。
表1 平均值检波器限值
频率f(MHz)
30~75
75~400
400~1000
场强限值E(dBμV/m)
22
22+15.13log(f/75)
33
图1 平均值检波器限值
准峰值检波器限值
使用峰值(PK)检波器/准峰值(QP)检波器测量时,准峰值检波器限值见表2、图2。
峰值检波器测量结果低于准峰值限值,可直接判定符合限值要求。
表2 准峰值检波器限值
频率f(MHz)
30~75
75~400
400~1000
场强限值E(dBμV/m)
32
32+15.13log(f/75)
43
图2 准峰值检波器限值
测量结果判定
如测试结果裕量不足2dB,则应保持测试条件不变开展多次测试,以降低由于不确定性因素对测试造成的影响。
5.2 测试布置
如无特殊说明,测试布置参考GB14023。
车辆充电状态的测试布置参考ECER10。
5.3 测试程序
分别在三种不同的运行模式下对车辆进行测量,并应在测试计划中明确车辆工作模式:
a)上电不运行模式
打开点火开关至“ON”状态,动力系统不运转。
车辆静止,所有电气电子系统处于正常通电状态。
所有能够由司机或乘客打开的、可以持续接通的、带有内部振荡大于9kHz的设备或重复信号的设备均应运行于其常规工作状态。
使用平均值检波器进行测量。
b)车辆运行模式
驱动系统处于运转状态,应打开长时工作的、能产生宽带发射的所有设备,使其工作在最大负载状态,短时工作的设备(如喇叭和玻璃升降器电机等)除外。
对于不同驱动动力的车辆,有以下特殊要求:
i)由电动机驱动的车辆,测量时车辆在空载的测功机或非导电轴架上,以40km/h的恒速运行。
如果最高车速达不到40km/h,则以最大车速运行;
ii)由混合动力系统驱动的车辆,应在电动机和内燃机共同作用下,以40km/h的恒速运行。
如果不能共同驱动,则车辆需分别在单独由内燃机(多缸)转速应在(1500±150)r/min内运转,和单独由电动机驱动以40km/h的恒速运行,如果最高车速达不到40km/h,则以最大车速运行;
使用峰值/准峰值检波器进行测量。
c)充电模式(仅适用于支持插电功能的车辆)
对于电动车及插电式混合动力电动车,车辆需执行充电状态测试。
测试过程中应关闭所有能够由司机或乘客打开的设备。
除非车型仅支持一种充电模式,否则DC充电模式与AC充电模式应分别开展测试。
注:
AC充电连接方式不同应分别开展测试。
使用峰值/准峰值检波器进行测量。
6 保护人体的电磁辐射测试
6.1 限值
保护人体的电磁辐射测试限值参考GB/T37130《车辆电磁场相对于人体曝露的测试方法》与《车内电磁辐射(EMR)测试及评价规程》。
6.2 测试布置
保护人体的电磁辐射测试布置参考GB/T37130《车辆电磁场相对于人体曝露的测试方法》与《车内电磁辐射(EMR)测试及评价规程》。
6.3 测试程序
保护人体的低频辐射发射测试程序参考GB/T37130《车辆电磁场相对于人体曝露的测试方法》与《车内电磁辐射(EMR)测试及评价规程》。
7 车辆沿AC电源线的射频传导发射测试
车辆在150kHz-30MHz频段内沿电源线射频传导发射测试应按ECER10的规定进行测试。
车辆可在单相和/或三相交流供电电源条件下工作时,应在所有可能的供电条件下分别进行测试。
车载充电机直接与公共充电设备相连,测量端口应为车载充电机端口,否则测量端口应为非公共设施端口(如:
缆上控制盒)。
7.1 测试限值
车载充电系统的传导发射限值见表3、图3,应使用峰值检波器和/或准峰值检波器及平均值检波器进行测量。
如测试结果裕量不足2dB,则应保持测试条件不变开展多次测试,以降低由于不确定性因素对测试造成的影响。
表3 由车辆AC电源线引起的射频传导发射准峰值检波器限值和平均值检波器限值
频率f(MHz)
限值dBμV
准峰值
平均值
0.15~0.5
66~56*
56~46*
0.5~5
56
46
5~30
60
50
*随频率对数减少。
图3 由车辆AC电源线引起的射频传导发射准峰值检波器限值和平均值检波器限值
7.2 测试布置
如无特殊说明,测试布置参考ECER10。
7.3 测试程序
按照要求完成车辆充电状态设置,使用峰值和/或准峰值检波器及平均值检波器对充电模式下的各相线及中性线进行测量。
8 车辆沿AC电源线的谐波电流测试
车辆沿电源线谐波电流测试应参照以下方法进行测试:
a)每相输入电流≤16A时,应按GB17625.1的规定进行测试。
b)每相输入电流>16A且≤75A时,应按GB/T17625.8的规定进行测试。
测试对象可在单相和/或三相交流供电电源条件下工作时,测试应在所有可能的供电条件下分别进行。
每相输入电流>75A时,应当将充电电流降至>16A且≤75A范围内并按GB/T17625.8的规定进行测试。
车载充电机直接与公共充电设备相连,测量端口应为车载充电机端口,否则测量端口应为非公共设施端口(如:
缆上控制盒)。
8.1 限值
单相或三相充电状态的每相最大输入电流≤16A时,其限值见表4。
单相充电状态的最大输入电流>16A且≤75A,其限值见表5。
如其可在输入电流≤16A工作,同时应符合表4中的限值要求。
三相充电状态的每相最大输入电流>16A且≤75A时,其限值见表6。
三相交流供电且符合GB/T17625.8中6.2章节描述的特定条件a)、b)、c)时,沿AC电源线的谐波发射应不超过GB/T17625.8中表4的限值要求。
表4 每相输入电流≤16A的谐波限值
奇次谐波
偶次谐波
谐波次数n
允许的最大谐波电流A
谐波次数n
允许的最大谐波电流A
3
2.3
2
1.08
5
1.14
7
0.77
4
0.43
9
0.40
11
0.33
6
0.30
13
0.21
15≤n≤39
0.15×15/n
8≤n≤40
0.23×8/n
表5 每相输入电流>16A且≤75A的谐波限值(单相供电)
最小Rsce
可接受的独立谐波电流In/I1(%)
最大电流谐波率(%)
I3
I5
I7
I9
I11
I13
THD
PWHD
33
21.6
10.7
7.2
3.8
3.1
2
23
23
66
24
13
8
5
4
3
26
26
120
27
15
10
6
5
4
30
30
250
35
20
13
9
8
6
40
40
≥350
41
24
15
12
10
8
47
47
注1:
偶次谐波相对值≤12应低于(16/n)%。
偶次谐波>12,采用与奇次谐波相同的THD和PWHD。
注2:
允许在两个连续Rsce间线性插值。
表6 每相输入电流>16A且≤75A的谐波限值(三相供电)
最小Rsce
可接受的独立谐波电流In/I1(%)
最大电流谐波率(%)
I5
I7
I11
I13
THD
PWHD
33
10.7
7.2
3.1
2
13
22
66
14
9
5
3
16
25
120
19
12
7
4
22
28
250
31
20
12
7
37
38
≥350
40
25
15
10
48
46
注1:
偶次谐波相对值≤12应低于(16/n)%。
偶次谐波>12,采用与奇次谐波相同的THD和PWHD。
注2:
允许在两个连续Rsce间线性插值。
8.2 测试布置
如无特殊说明,测试布置参考ECER10。
8.3 测试程序
将车辆按照布置要求完成实验步骤;
完成车辆充电状态设置,对充电模式下的各相线及中性线进行测量。
9 车辆沿AC电源线的电压变化、波动和闪烁测试
车辆沿电源线电压变化、波动和闪烁测试应按以下要求进行测试:
a)每相输入电流≤16A时,应按GB/T17625.2的规定进行测试。
b)每相输入电流>16A且≤75A时,应按GB/T17625.7的规定进行测试。
测试对象可在单相和/或三相交流供电电源条件下工作时,测试应在所有可能的供电条件下分别进行。
9.1 限值
沿AC电源线的电压变化、电压波动和闪烁发射应满足如下要求:
——Pst值不大于1.0;
——Plt值不大于0.65;
——在电压变化期间d(t)值超过3.3%的时间不大于500ms;
——相对稳态电压变化dc不超过3.3%;
——最大相对电压变化dmax不超过6%。
9.2 测试布置
如无特殊说明,测试布置参考ECER10。
9.3 测试程序
将车辆按照布置要求完成实验步骤;
对车辆交流充电模式,采集限值要求相关参数。
若车辆每相持续最大充电电流≤16A,仅需对每相输入电流≤16A开展测试。
若车辆每相持续最大充电电流>16A且≤75A,则应在每相输入电流≤16A和每相输入电流>16A且≤75A分别开展测试。
10 低频电磁场发射测试
如无其它规定,在150kHz-30MHz全频段内,应按GB/T18387规定的方法执行。
10.1 限值
电场强度发射限值见表7和图4,磁场强度发射限值见表8和图5。
表7 电场强度发射限值
频率f(MHz)
峰值限值dB(μV/m)
0.15~4.77
88.89-20lg(f)
4.77~15.92
116.05-60lg(f)
15.92~20
67.98-20lg(f)
20~30
41.96
表8 磁场强度发射限值
频率f(MHz)
峰值限值dB(μA/m)
0.15~4.77
37.36-20lg(f)
4.77~15.92
64.52-60lg(f)
15.92~20
16.45-20lg(f)
20~30
-9.57
图4 电场强度发射限值
图5 磁场强度发射限值
10.2 测试布置
天线馈线应使用优质的同轴电缆,例如双层屏蔽电缆与测量设备相连,同时在电缆上需使用铁氧体环抑制表面电流。
10.3 测试程序
测试步骤为:
——道路负荷按照车辆满载情况设置,车速为40km/h的稳定条件运行车辆;
——按照GB/T18387要求布置单极天线,记录电场测量数据;
——按照GB/T18387要求布置环天线,记录磁场两个方向的测量数据;
——依据前两个步骤相对于限值的最大测量结果,确定最大发射方向。
如果车辆的两个不同的侧面的最高电平大致相等,那么选择其中一个侧面作为最大辐射方向。
——按照表9中规定的运行模式运行车辆;
——在车辆最大发射侧面进行电场峰值扫描和磁场峰值扫描;
——如测试结果裕量不足2dB,则应保持测试条件不变开展多次测试,以降低由于不确定性因素对测试造成的影响。
表9 车辆运行模式
运行模式
说明
低速
车速为16km/h,道路负荷按照车辆满载情况设置。
高速
踩下加速器或巡航控制系统产生额定车速70km/h,道路负荷按照车辆满载情况设置。
注:
如果车辆在电驱动系统工作情况下无法达到70km/h的速度要求,车辆应工作于最大车速。
如果车辆无法在测功机上完成测试,可使用轮轴支架支起车辆进行测试。
以上与运行模式的偏离应在测试报告中详细记录。
11 车外辐射抗扰度测试
车外辐射抗扰度测试方法参考GB/T33012.2。
11.1 测试严酷电平及功能状态要求
在10kHz-2GHz全频段内,依照表10中测试电平开展测试。
在进行抗扰测试过程中,车辆的功能状态等级应符合表10的相关要求。
10kHz-20MHz频段为商用车可选频段。
表10 车外辐射抗扰度的FPSC要求
测试电平
V/m
车辆功能重要性分类
Ⅰ类
Ⅱ类
Ⅲ类
等级1
30
A级
A级
A级
等级2
50
A级
A级
A级
等级3
75
A级
A级
A级
等级4
100
A级
A级
B级
等级5
150
A级
B级
C级
等级6
自定义
——
注1:
等级1仅适用于直流充电模式的抗扰度测试。
注2:
车辆功能重要性分类及状态等级分类参见附录A。
11.2 测试布置
如无特殊说明,测试布置参考GB/T33012.2。
充电状态的测试布置参考ECER10。
取车辆参考点和参考线作为校准参考点和参考线。
依照要求完成测试布置,如车辆需开展多参考点测试,场发生器可保持原位置不动,通过转动转台实现。
默认选取车头面向固定天线,对于尺寸较大的车辆应在集中有大量电子电气设备的位置增加测试参考点,以保证验证的充分性。
1——半电波暗室;2——信号发生器;3——功率放大器;4——双定向耦合器;5——功率计;
6——同轴馈入;7——场发生器;8——车辆参考点
图6 车辆布置参考点示意图
11.3 测试程序
分别在三种不同的运行模式下对车辆进行测量,并应在测试计划中明确车辆工作模式:
a)运行模式
所有能够由驾驶员或乘客打开的可以持续接通的设备均应运行于其常规工作状态。
所有影响驾驶员对车辆控制的其它系统,均应处于其常规工作状态。
由混合动力系统驱动的车辆,应在电动机和内燃机共同作用下运行。
如果不能共同驱动,则车辆需分别在单独由内燃机驱动和单独由电动机驱动条件下验证。
存在电气部件由于功能策略导致不可同时工作的需分开验证,如:
纯电动汽车空调压缩机与空调加热器。
存在电气功能由于功能策略导致的不可同时工作的需单独验证,如:
多媒体倒车影像功能与娱乐功能。
存在测试执行过程中引起判定误差或者不可执行时需单独验证,如:
制动功能验证对车辆速度的影响会对车辆定速巡航功能判定造成干扰,需单独验证。
b)休眠模式
存在感应式开关及射频通讯类车辆建议开展休眠模式测试。
测试过程中应关闭所有能够由司机或乘客打开的可以持续接通的设备,车辆进入休眠模式。
c)充电状态(仅适用于插电类型车辆)
除非车辆仅支持一种充电模式,否则AC充电与DC充电模式均应开展测试。
测试过程中应关闭所有能够由司机或乘客打开的可以持续接通的设备。
测试步骤为:
a)按要求将车辆和相关设备布置到测试位置上;
b)车辆应按照车辆状态要求运行,需要驱动系统运行的,车辆驱动系统应至少运行5分钟;
c)根据测试计划运行车辆以及车辆的电子设备;
d)根据测试计划指定的测试严酷电平,将车辆暴露于干扰电平下;
e)测试期间可在车内或车外放置一个或多个场强探头;
f)应按测试计划规定的频率、调制、极化、车辆取向及天线位置等完成测试。
任何例外都应在测试计划/测试报告中指明;
g)如果车辆操作异常,应寻找测试单元的敏感性阈值、频点。
应使用足够的音视频设备对车辆在测试过程中的功能状态执行情况进行监控。
应使用足够的网络监控设备对车辆在测试过程中的网络通讯状况进行监控。
如有必要应对相应模拟信号进行监控以辅助完成功能状态等级判定或问题定位。
对于短时型功能应在测试前后确认功能状态,或通过机械手操作相应部件使其处于工作状态,并在测试过程中监控。
12 模拟车载发射机抗扰度测试
如无特殊说明,测试方法参考GB/T33012.3。
商用车可依据实际情况选择性开展模拟车载发射机抗扰度测试。
12.1 测试严酷电平及功能状态要求
天线在车外的发射机抗扰度测试和天线在车内的发射机抗扰度测试的测试频段、严酷电平及功能状态等级要求参见表11、表12。
乘用车型可依据车型定位和使用场景选择性开展测试,特殊用途车型可自定义测试条件。
注1:
表11发射机类型考虑了客户使用车载固定式对讲设备、便携式对讲机、数字集群通讯系统、手机以及汽车网联模块的使用场景,频段主要依据中国市场的相关设备工作频段及中国电信运营商的使用频段。
注2:
表12发射机类型考虑了便携式对讲机、数字集群通讯系统、手机、蓝牙(BT)、无线宽带(WIFI)的使用场景,频段主要依据中国市场的相关设备工作频段及中国电信运营商的使用频段。
表11 车外模拟车载发射机测试严酷电平及FPSC要求
发射机类型
频段(MHz)
功率(W)
调制方式
功能重要性分类
Ⅰ类
Ⅱ类
Ⅲ类
2m
136~176
120(RMS)
CW
A级
B级
B级
70cm
400~520
120(RMS)
CW
A级
B级
B级
TETRA/TETRAPOL
380~390
410~420
450~460
806~825
870~876
20(PK)
PM(18Hz,50%占空比)
A级
B级
B级
GSM900
876~915&
(899.5、907、912、944.5、952、957)
8(PK)
PM(217Hz,50%占空比)
A级
B级
B级
DCS1800
1710~1785
1850~1910
(1715、1720、1730、1810、1815、1825、1747.5、1842.5)
2(PK)
PM(217Hz,50%占空比)
A级
B级
B级
TD-SCDMA
2010~2025
230
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