對于無處不電氣的電動汽車來說,電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠是它的生命線。電磁兼容的重要性不言而喻。本文力求理清電動汽車電磁兼容的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn),對于理解電磁兼容的要求、設(shè)計和測試方法,都會大有幫助。
1 什么是電磁兼容性?
國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4365-1995《電磁兼容術(shù)語》對電磁兼容的定義:設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力。
定義直接給出了對電子電氣設(shè)備電磁兼容性(Electro Magnetic Compatibility縮寫EMC)兩個方面的要求:一面是不要被干擾,用電磁敏感度(Electromagnetic sensitivity縮寫EMS)表示;另一面是別干擾別的設(shè)備,用電磁干擾(Electro-Magnetic Interference縮寫 EMI)表示。經(jīng)常被一起提及的還有另外一個縮寫ESD,靜電放電(Electro-Static discharge),屬于電磁敏感度的一個測試項目,體現(xiàn)電氣設(shè)備抵抗靜電干擾的能力。
2 電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)體系
從指定標(biāo)準(zhǔn)的組織看,與汽車相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)體系可以按照4個層次看待。國際標(biāo)準(zhǔn),地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。電磁兼容國際標(biāo)準(zhǔn)主要指以下面兩個委員會: ISO國際標(biāo)準(zhǔn)化組織TC22委員會和IEC國際電工委員會下屬的CISPR/D委員會。相關(guān)的地區(qū)組織制定的標(biāo)準(zhǔn),影響力比較大的有歐盟的EEC指令和美國汽車工程師協(xié)會SAE制定的協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)。
我們國內(nèi)的電磁兼容相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)權(quán)威組織有兩個全國汽車標(biāo)準(zhǔn)化委員會,代號為SAC/TCC114和全國無線電干擾標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會,代號為SAC/TC79。
具體到企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),理論上每個企業(yè)都應(yīng)該擁有自己的質(zhì)量管理目標(biāo),設(shè)置自己的一套產(chǎn)品檢驗參數(shù)。這方面,行業(yè)大廠一般做的比較好,他們的標(biāo)準(zhǔn)一般都會高于行業(yè)的國家的標(biāo)準(zhǔn)要求,作為能力和信譽(yù)的體現(xiàn)。具體到汽車的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn),福特公司,戴姆勒公司等都執(zhí)行自己的標(biāo)準(zhǔn)。
從標(biāo)準(zhǔn)在整個技術(shù)體系中發(fā)揮的作用看,電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)分為基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、通用標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品類標(biāo)準(zhǔn)三個層次。
基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn),作為其他標(biāo)準(zhǔn)的根基,一般不對具體細(xì)節(jié)作出規(guī)定,其內(nèi)容主要涉及對環(huán)境特征、試驗和測量方法、試驗儀器和基本試驗裝置,也規(guī)定不同的試驗等級及相應(yīng)的試驗參數(shù)等的規(guī)定。IEC61000是一個重要的電磁兼容性基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn),國標(biāo)《GB 17625 電磁兼容 發(fā)射限值》和《GB/T 17626電磁兼容試驗和測量技術(shù)抗擾度試驗》一系列標(biāo)準(zhǔn),采用等同采用或者在IEC標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上做出修改制定而成。(等同采用,參考在國際標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)內(nèi)容和文本形式制定我國自己的標(biāo)準(zhǔn),大多數(shù)情況下,可以認(rèn)為等同采用的標(biāo)準(zhǔn),與參考標(biāo)準(zhǔn)是完全一致的)。
通用標(biāo)準(zhǔn),在基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,主要對環(huán)境特征作出規(guī)定,另外也會對比如測試方法和判別要求等作出必要的說明。通用標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)部,根據(jù)適用環(huán)境級別的不同,又有不同的細(xì)分標(biāo)準(zhǔn)。通用標(biāo)準(zhǔn)是給定環(huán)境內(nèi)所有設(shè)備的最低標(biāo)準(zhǔn)。通用電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)一般包括下圖中所示項目。
產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn),是針對一個或者一系列具體產(chǎn)品的參數(shù)要求和詳細(xì)的測試方法及程序提出要求。產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定內(nèi)容不能與通用標(biāo)準(zhǔn)和基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)相悖。
3 電動汽車的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)
汽車電磁兼容標(biāo)準(zhǔn),按照測試對象劃分,一類是針對整車的測試,另一類是針對零件的測試;按照測試目的分,可以分為發(fā)射干擾和抗干擾兩類;按照電磁信號的傳遞方式,可以劃分為傳導(dǎo)和輻射兩種類型。按照汽車EMC測試行業(yè)的習(xí)慣,把測試歸為5類, CE、RE、CS、RS、ESD五個方面。
針對電動汽車抗擾標(biāo)準(zhǔn),除了靜電放電測試以外,CS、RS暫時沒有國標(biāo)。考慮電動汽車零部件的電磁兼容性,可以暫時參考國際標(biāo)準(zhǔn)和大廠標(biāo)準(zhǔn)。其余部分,國家標(biāo)準(zhǔn)均已頒布。
CE 表示可以傳導(dǎo)發(fā)射(Conducted Emission),CS 表示傳導(dǎo)耐受性(Conducted usceptibility),RE表示輻射發(fā)射(Radiated Emission),RS 表示輻射耐受性(Radiated Susceptibility),ESD前面解釋過,是靜電放電。
CE測試,是針對具備傳導(dǎo)發(fā)射能力的設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行的發(fā)射限值的測試。目前針對整車的最新版CE測試國標(biāo)《GB /T 18387-2017 電動車輛的電磁場發(fā)射強(qiáng)度的限值和測量方法》,其早期2001年版本等同采用美國機(jī)動工程師協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)SAE J551/5 JUN95《電動車輛的磁場和電場強(qiáng)度的測量方法及執(zhí)行電平》。零件國標(biāo)最新版本《GB/T 18655-2010 車輛、船和內(nèi)燃機(jī) 無線電騷擾特性 用于保護(hù)車載接收機(jī)的限值和測量方法》,其早期2002年版本等同采用國際電工委員會/無線電干擾特別委員會IEC/CISPR 25:1995《用于保護(hù)車載接收機(jī)的無線電騷擾特性的測量方法及限值》。其他國際標(biāo)準(zhǔn)參照下面表格。
RE測試,針對具備電磁輻射發(fā)射能力的設(shè)備進(jìn)行的發(fā)射限值測試試驗。針對整車的國標(biāo)最新版本是《GB 14023-2011 車輛、船和內(nèi)燃機(jī)、無線電騷擾特性、用于保護(hù)車外接收機(jī)的限值和測量方法》,其早期版本為2000年版,等同采用國際無線電干擾特別委員會出版物CISPR 12:1997(第四版)《車輛、機(jī)動船和由火花點火發(fā)動機(jī)驅(qū)動的裝置的無線電騷擾特性的限值和測量方法》。其余國際標(biāo)準(zhǔn)參見下面的表格。
CS/RS試驗,傳導(dǎo)和輻射騷擾耐受測試,整車方面,暫時沒有對應(yīng)國標(biāo),需要參考國際標(biāo)準(zhǔn),如下面表格所示。零件的抗傳導(dǎo)騷擾國家標(biāo)準(zhǔn)《GB T 17619-1998機(jī)動車電子電器組件的電磁輻射》該標(biāo)準(zhǔn)采用歐共體指令95/54/EC(1995)《機(jī)動車電磁兼容性》的相關(guān)內(nèi)容,并結(jié)合我國汽車行業(yè)技術(shù)水平制定完成。
ESD測試,靜電測試標(biāo)準(zhǔn),國標(biāo)為GBT 19951-2005 道路車輛-靜電放電產(chǎn)生的電騷擾 試驗方法》準(zhǔn)等同采用ISO 10605:2001《道路車輛靜電放電的電騷擾試驗方法》制定。