整車輻射發射問題分析整改

【摘" 要】在按照GB 34660—2017法規進行整車輻射發射窄帶測試，在天線位于車輛左側垂直極化時，測試結果超出限值6dB左右，不滿足法規要求。通過對整車控制器的逐一排查，最終找到干擾源頭為車載集成電源，噪聲主要由DCDC逆變時HVDC高壓側產生，通過車載集成電源的HVDC端口以及產品外殼對外輻射，可通過在車載電源HVDC端口增加濾波方案來解決輻射問題，從而滿足整車法規要求。

【關鍵詞】輻射發射；濾波；噪聲路徑

中圖分類號：U463.68" " 文獻標識碼：A" " 文章編號：1003-8639（ 2024 ）02-0080-02

Analysis and Rectification of Vehicle Radiation Emission Problems

HUANG Youlin，WU Xiaoyu，FU Guoliang，QIN Baoshan

（GAC Group Automotive Engineering Research Institute，Guangzhou 511434，China）

【Abstract】When conducting narrowband testing of vehicle radiation emissions in accordance with GB 34660—2017 regulations and when the antenna is vertically polarized on the left side of the vehicle，the test result exceeds the limit value by about 6dB，which does not meet the requirements of the regulations. Through the investigation of the vehicle controller one by one，the interference source was finally found to be the on-board integrated power supply.The noise is mainly generated by the DCDC inverter on the HVDC high voltage side，which is exposed to external radiation through the HVDC port of the vehicle integrated power supply and the product housing. The radiation problem is solved by adding a filter solution to the on-board power HVDC port to meet vehicle regulatory requirements.

【Key words】radiated emission；filter；noise path

隨著國家對新能源電動汽車的持續投入，國內各大車企都在開發新能源電動汽車，市面上出現了各種新品牌的電動汽車。因為各個廠家的產品開發能力參差不齊，高壓系統部件的電磁兼容問題表現得尤為明顯，為保證車輛電磁兼容性能，各主機廠均會對各零部件開發設計進行嚴格管控，同時在整車上充分驗證整車EMC性能水平是否達標。本文所闡述的是輻射發射項目帶來的超標問題及解決對策。

1" 整車輻射發射

目前中國新上市汽車要求滿足GB 34660—2017《道路車輛 電磁兼容性要求和試驗方法》，法規中關于保護車外接收機輻射發射測試提出了測試方法以及相對應的限值要求^[1]。參考CISPR 12法規中要求，滿足條件的新能源電動車輛應在40km/h的恒速運行下測試車輛寬帶輻射發射，窄帶的測試要求車輛處于上電狀態，車輛的所有電氣系統處于正常運行狀態即可。寬帶和窄帶的限值要求如表1所示，表中f的單位是MHz。整車輻射發射測試示意如圖1所示。

2" 整車輻射發射測試問題分析

2.1" 整車輻射發射超標現象

按照GB 34660—2017法規進行整車輻射發射窄帶測試，在天線位于車輛左側垂直極化時，30～40MHz頻段的測試結果超出限值6dB左右，測試失效，測試數據如圖2所示。

2.2" 整車輻射發射問題排查思路

在分析排查整車輻射發射問題時，可以采用如下3種方法。

1）排除法：根據測試工況逐一關閉用電器件，查找定位噪聲源頭。此方法的優點是即便是初入EMC行業的人員也可以進行排查，缺點是一般排查時間較久，浪費測試成本。

2）頻譜特征分析法：根據頻譜類型識別噪聲源類型，如單支頻譜還是包絡頻譜，單支頻譜多為時鐘干擾，包絡頻譜多為電源干擾，此方案優點是可以快速進行定位，縮短排查周期，缺點是過于依賴排查人員的經驗。

3）近場定位法：采用頻譜儀進行實車電器件掃描，鎖定大致范圍，此方案依托于排查設備，只有具備手持設備的前提才可使用。

本案例結合了排除法和頻譜特征分析法，快速定位到了噪聲源頭，鎖定導致30MHz附近超標的噪聲源頭為車載集成電源，縮短了排查時間，降低了實驗室測試成本。

2.3" 噪聲耦合路徑分析

根據EMC三要素分析及頻譜儀近場測試，在頻段30～40MHz，整車輻射發射窄帶測試失效存在2條耦合路徑：路徑1為本體外殼對外發射，共模噪聲通過寄生電容進行回流；路徑2為線纜對外輻射，線纜充當天線，將30～40MHz的噪聲泄漏到車外，被測試天線接收。整車電源系統噪聲輻射路徑如圖3所示。

在明確了以上輻射路徑后，分別針對路徑1和路徑2進行整改驗證。針對路徑1，在集成電源的外殼四周縫隙處包裹導電布，增加殼體屏蔽效能，整改后測試結果有改善但不能滿足限值要求，方案無效；針對路徑2，在靠近集成電源連接器處HV線纜上增加磁環，整改后進行整車驗證，測試數據改善明顯，通過整車GB 34660—2017窄帶輻射發射測試，方案有效。經以上驗證，明確了路徑2是主要的噪聲輻射環路，但此方案在整車環境下無法實現工程導入，需要將整車方案導入到零部件設計中，因此需進一步分析零部件內部噪聲源頭、耦合路徑并制定相應方案對策。

評審車載集成電源系統原理圖，原理圖中濾波方案無明顯缺陷，濾波拓撲如圖4所示，因保密原因省去了各器件參數。故懷疑產品內部PCB間存在近場耦合問題，現場打開集成電源外殼，用頻譜儀進行30～40MHz頻段噪聲掃描，發現30MHz附近噪聲來自功率板，主要由DCDC逆變HVDC高壓側產生，同時PCB板與接插件存在約8cm左右HV線束連接且線束無屏蔽，進場探頭測試該線束位置，在30～40MHz頻段，同樣存在明顯噪聲包絡，因此明確了集成電源腔體內部存在電磁噪聲耦合路徑，集成電源結構設計存在缺陷，濾波電路未靠近端口放置，濾波電路未起到有效濾波導致輻射發射超標，集成電源內部結構示意如圖5所示。

2.4" 整車輻射發射失效對策

在確定了集成電源內部噪聲源頭及耦合路徑后，最有效的方案是切斷內部近場耦合路徑，阻斷功率板電磁噪聲直接耦合到HV線束上，但因集成電源結構外殼已開模，結構上無法實現增加隔離腔體的方案，故未對內部隔離屏蔽方案進行驗證。因此只能通過降低共模噪聲電流的大小來減小噪聲路徑2的對外輻射發射量。降低共模電流的大小有如下2種方案，整改方案示意如圖6所示。

方案1：集成電源內部HV線加磁環，增加噪聲路徑2中共模阻抗，從而降低流過噪聲路徑2的共模噪聲電流大小，整改后進行實車驗證，測試結果改善明顯，可以滿足標準要求，距離限值裕量有7dB左右。方案2：將電源濾波拓撲中的一組Y電容移到高壓接口處，Y電容接機殼，對路徑2中的共模噪聲電流進行分流，使部分噪聲電流通過集成電源殼體回流，從而減小流過HV線纜中共模電流，降低其對外輻射量。整改后進行實車驗證，測試結果滿足GB 34660—2017法規要求，裕量5dB左右。因方案2不便于裝配，最終采用方案1進行此問題的整改對策。方案1測試合格的整車輻射發射窄帶測試數據如圖7所示。

3" 總結

本文通過實際項目開發案例，分析了整車輻射發射問題的耦合路徑，以及問題對策方案，為整車EMC輻射發射失效問題提供了解決思路。在零部件EMC設計管控過程中不僅要考慮原理圖濾波方案，也要同步考慮產品結構設計，避免因結構設計缺陷導致濾波性能降低或失效，同時也要預留相關EMC設計方案，降低后期整改周期及成本。

參考文獻：

[1] GB 34660—2017，道路車輛 電磁兼容性要求和試驗方法[S].

（編輯" 凌" 波）

收稿日期：2023-07-13

作者簡介

黃友林（1994—），男，EMC責任工程師，研究方向為整車電磁兼容設計及測試驗證。