某電動車輛在電磁兼容檢測中的典型問題簡析

竇滿義 孫添飛 黃武凱

摘 要：汽車產(chǎn)業(yè)是我國國民經(jīng)濟的重要支柱產(chǎn)業(yè)之一，相較于傳統(tǒng)燃油汽車，新能源汽車在能源來源、尾氣排放等方面具有明顯優(yōu)勢。鑒于此，針對某新能源電動車進行電磁兼容檢測時遇到的典型問題，介紹了相關(guān)的檢測標(biāo)準(zhǔn)，給出了相關(guān)項目的測試結(jié)果，描述了出現(xiàn)的典型問題，分析了問題的查找過程及查找方法，提出了新能源電動車進行測試整改的一種思路。

關(guān)鍵詞：電動車;電磁兼容;檢測

中圖分類號：U469.72? ? 文獻標(biāo)志碼：A? ? 文章編號：1671-0797（2022）08-0035-05

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.08.010

1? ? 電磁兼容（EMC）檢測標(biāo)準(zhǔn)

目前電動車輛相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)有10個[1]，本次試驗使用的有2個，分別是《車輛、船和內(nèi)燃機 無線電騷擾特性 用于保護車外接收機的限值和測量方法》（GB 14023—2011）、《電動車輛的電磁場發(fā)射強度的限值和測量方法》（GB/T 18387—2017）。GB 14023—2011、GB/T 18387—2017、GB 34660—2017為國家強制標(biāo)準(zhǔn)，其余相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18655—2018、GB/T 19951—2019、GB/T 33012—2016等均為推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)。

2? ? 某電動車輛的EMC測試結(jié)果

2.1? ? GB 14023—2011測試結(jié)果

按照標(biāo)準(zhǔn)要求進行窄帶輻射發(fā)射試驗，車輛狀態(tài)為上電且發(fā)動機不運轉(zhuǎn)，車輛開啟前后雨刮、雙閃、近光燈、前后霧燈、頂燈、空調(diào)等電氣設(shè)備，車門閉鎖，車窗關(guān)閉。測試通過，本文給出部分測試結(jié)果，如圖1所示。

按照標(biāo)準(zhǔn)要求進行寬帶輻射發(fā)射試驗，車輛狀態(tài)40 km/h。測試未通過，圖2為測試結(jié)果。

根據(jù)測試結(jié)果分析，曲線為非連續(xù)性的梳狀信號，類似某一電子器件的倍頻。寬帶輻射發(fā)射其他測試結(jié)果均為類似信號。

2.2? ? GB/T 18387—2017測試結(jié)果

按照標(biāo)準(zhǔn)要求首先確認(rèn)車輛電場和磁場發(fā)射的最大輻射面。進行磁場發(fā)射測試，車輛狀態(tài)40 km/h，對車輛左側(cè)面磁場3個極化測試全部結(jié)束后，發(fā)現(xiàn)測試結(jié)果同樣表現(xiàn)為類似的梳狀信號，圖3為測試結(jié)果。

該信號與傳統(tǒng)包絡(luò)信號相差較大，該次測試結(jié)果倍頻信號之間頻率相差0.072 MHz左右，無法得知該頻率信號由何種部件發(fā)出。該項試驗停止，對測試結(jié)果進行分析與查找。

3? ? 結(jié)果分析及問題查找

本次分析查找工作主要圍繞GB/T 18387—2017項目展開。

3.1? ? 測試結(jié)果初步確認(rèn)

首先確認(rèn)試驗室本底噪聲是否符合要求。為防止電波暗室的本底噪聲出現(xiàn)偶然現(xiàn)象，進行多次重復(fù)測試，圖4為測試結(jié)果。由測試結(jié)果可得出電波暗室的本底噪聲合格，排除試驗室因素。在此后查找中磁場天線極化均為與車輛平行方向。

之后汽車分別掛ON擋和OFF擋，由轉(zhuǎn)臺輪轂帶動車輛進行測試，速度設(shè)定為40 km/h。圖5、圖6為測試結(jié)果。

為確保結(jié)果的準(zhǔn)確性，對車輛ON擋、OFF擋狀態(tài)均進行多次重復(fù)測試。初次測試出現(xiàn)少量尖峰信號，多次測試后，信號穩(wěn)定出現(xiàn)類似的梳狀信號，該信號完全沿本底曲線趨勢出現(xiàn)，此次測試中倍頻信號之間頻率相差0.136 MHz左右，對車輛零部件分析之后無法確認(rèn)該頻率的信號由何發(fā)出。

測試查找結(jié)論：信號與試驗場地?zé)o關(guān)，車輛OFF擋狀態(tài)測試結(jié)果已出現(xiàn)類似的梳狀信號，考慮信號是由帶常電的零部件引起，接下來對車輛OFF擋狀態(tài)采取措施。

3.2? ? 車輛低壓部件分析

第一步：斷車輛低壓電，輪轂帶動車輛，速度40 km/h，測試頻段3～30 MHz，測試結(jié)果如圖7所示。

由圖7可看出車輛斷低壓電后，信號未發(fā)生改變。車輛下電后按照原理解析應(yīng)已無工作的零部件，接下來嘗試分析低壓部件。后續(xù)車輛狀態(tài)及測試位置均與此次相同。

第二步：斷車輛MCU，測試結(jié)果如圖8所示。

由圖8可看出，斷MCU對信號沒有影響。接下來在MCU斷開的情況下，斷開DC線，測試后發(fā)現(xiàn)信號未發(fā)生改變，恢復(fù)MCU及DC線。

第三步：斷FCU低壓，測試結(jié)果如圖9所示。

由圖9測試結(jié)果看也排除了FCU的影響。

第四步：斷電機低壓線，低壓線口鋁箔屏蔽，測試結(jié)果如圖10所示。

測試后發(fā)現(xiàn)信號未發(fā)生改變，恢復(fù)汽車為原始狀態(tài)。

測試查找結(jié)論：該信號與低壓部件無相關(guān)性。

3.3? ? 車速、運行時間分析

在測試結(jié)果初步確認(rèn)中提到，ON擋、OFF擋初次測試時，會出現(xiàn)少量尖峰信號。接下來在車速和運行時間等方面展開分析。

首先，放置車輛足夠長時間至完全冷卻，車速5 km/h，車輛右側(cè)面測試結(jié)果如圖11所示。后續(xù)測試天線狀態(tài)與此次相同。

結(jié)果曲線中高頻段沒有尖峰信號。

之后，車輛預(yù)熱，維持車速5 km/h運行一段時間后再次進行測試，發(fā)現(xiàn)結(jié)果中出現(xiàn)尖峰信號，測試結(jié)果如圖12所示。

接下來進行車速20 km/h的測試，測試頻段3～30 MHz，測試結(jié)果如圖13所示。

此時梳狀信號已完全出現(xiàn)，只是信號強度不大，繼續(xù)車速40 km/h的測試，結(jié)果相似。

測試查找結(jié)論：車輛充分預(yù)熱后，狀態(tài)趨于穩(wěn)定，梳狀信號開始出現(xiàn)，考慮信號可能與電機相關(guān);而對車輛不同速度測試結(jié)果不同，考慮信號可能與輪速傳感器相關(guān)。

3.4? ? 汽車高壓部件、輪速傳感器分析

首先對電機進行處理[2]，拆三相、電機加屏蔽、三相蓋屏蔽、電機體搭鐵，轉(zhuǎn)轂帶動車輛，速度40 km/h，車輛右側(cè)面測試結(jié)果如圖14所示。

測試結(jié)果也排除了電機的因素。

接下來分析輪速傳感器，需先確認(rèn)是前輪還是后輪輪速傳感器。

車輛OFF擋狀態(tài)，轉(zhuǎn)轂帶動車輛，車輛后輪不動，速度20 km/h，測試結(jié)果未發(fā)生變化。

車輛OFF擋狀態(tài)，轉(zhuǎn)轂帶動車輛，車輛前輪不動，速度20 km/h，測試通過。測試結(jié)果如圖15所示。

通過車輛前輪動和后輪動兩種狀態(tài)的測試，確認(rèn)信號由前輪轉(zhuǎn)動引起。

接下來驗證前輪輪速傳感器，車輛狀態(tài)為前輪動，拔輪速傳感器，分5 km/h、60 km/h兩種速度進行測試，圖16、圖17為測試結(jié)果。

測試后發(fā)現(xiàn)，兩種不同速度的結(jié)果中依舊存在梳狀信號，排除了輪速傳感器的因素。

測試查找結(jié)論：信號與電機、輪速傳感器無關(guān)，是由車輛前輪轉(zhuǎn)動引起。

3.5? ? 車輛前輪分析

恢復(fù)車輛為原始狀態(tài)。

首先將車輛前后輪胎對換，分別進行轉(zhuǎn)轂帶動車輛前輪（原后輪胎）、帶動車輛后輪（原前輪胎）兩種狀態(tài)的測試，速度60 km/h，圖18、圖19為測試結(jié)果。

根據(jù)車輛調(diào)換前后輪胎的4組測試結(jié)果對比，可得出梳狀信號是由車輛原前輪胎引起。更換原前左、右輪胎，再次進行測試，最終確認(rèn)信號由原前右輪胎引起。

測試查找結(jié)論：信號由車輛原前右輪胎引起。

3.6? ? 結(jié)果確認(rèn)

對車輛原右輪胎進行分析。

將該輪胎安裝在其他符合標(biāo)準(zhǔn)但型號不同的車輛上，依次進行磁場輻射發(fā)射的測試，車速40 km/h，無任何梳狀信號出現(xiàn)。將該輪胎安裝回原車輛上，再次進行測試，發(fā)現(xiàn)梳狀信號復(fù)現(xiàn)。

對該輪胎進行外觀檢查，發(fā)現(xiàn)輪胎上扎有一個釘子，并且是車輛進入試驗場地前已確認(rèn)存在，因擔(dān)心拔出釘子會損壞輪胎，故未對釘子進行處理。現(xiàn)考慮信號是由于釘子影響胎壓傳感器而引起的。

測試結(jié)論：由于試驗室需繼續(xù)進行試驗，決定將該輪胎返回車廠進行檢查。最終結(jié)論是車輛運行中，輪胎上的釘子引起胎壓傳感器接收信號不穩(wěn)，進而產(chǎn)生了梳狀信號，而不同車型由于配置構(gòu)造不同，對胎壓傳感器的影響不同，最終結(jié)果出現(xiàn)不同。這也表現(xiàn)出了車輛的復(fù)雜性。

4? ? 結(jié)語

新能源電動汽車在國內(nèi)得到大力發(fā)展和應(yīng)用，但其本身是一個復(fù)雜的大型電子設(shè)備，發(fā)出的電磁干擾也存在多樣性。本文通過對汽車低壓部件、高壓部件、車輛運行速度以及運行時間等的分析，實現(xiàn)了對零部件的管控，最終完成了對車輛的整改。

[參考文獻]

[1] 羅成霞，王永峰.新能源汽車之電磁兼容性分析[J].環(huán)境技術(shù)，2015，33（2）：28-30.

[2] 王偉，周雅夫，王健.電動汽車電磁兼容性研究[J].汽車工程，2008，30（5）：399-402.

收稿日期：2021-12-02

作者簡介：竇滿義（1986—），女，河北人，碩士，工程師，研究方向：電磁兼容整改與測試。

孫添飛（1987—），男，吉林人，碩士，工程師，研究方向：電磁兼容整改與測試。

黃武凱（1965—），男，重慶人，碩士，高級工程師，研究方向：電磁兼容技術(shù)，電氣工程與自動化。