某电动车辆在电磁兼容检测中的典型问题简析

1电磁兼容(EMC)检测标准

目前电动车辆相关的国家标准有10个,本次试验使用的有2个,分别是《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》(GB14023一2011)、《电动车辆的电磁场发射强度的限值和测量方法》(GB/T18387一2017)。GB14023一2011、GB/T18387一2017、GB34660一2017为国家强制标准,其余相关国家标准GB/T18655一2018、GB/T19951一2019、GB/T33012一2016等均为推荐性国家标准。

2某电动车辆的EMC测试结果

2.2GB24023一2022测试结果

按照标准要求进行窄带辐射发射试验,车辆状态为上电且发动机不运转,车辆开启前后雨刮、双闪、近光灯、前后雾灯、顶灯、空调等电气设备,车门闭锁,车窗关闭。测试通过,本文给出部分测试结果,如图1所示。

按照标准要求进行宽带辐射发射试验,车辆状态40km/h。测试未通过,图2为测试结果。

根据测试结果分析,曲线为非连续性的梳状信号,类似某一电子器件的倍频。宽带辐射发射其他测试结果均为类似信号。

2.2GB/T28387一2027测试结果

按照标准要求首先确认车辆电场和磁场发射的最大辐射面。进行磁场发射测试,车辆状态40km/h,对车辆左侧面磁场3个极化测试全部结束后,发现测试结果同样表现为类似的梳状信号,图3为测试结果。

该信号与传统包络信号相差较大,该次测试结果倍频信号之间频率相差0.072MHz左右,无法得知该频率信号由何种部件发出。该项试验停止,对测试结果进行分析与查找。

3结果分析及问题查找

本次分析查找工作主要围绕GB/T18387一2017项目展开。

3.1测试结果初步确认

首先确认试验室本底噪声是否符合要求。为防止电波暗室的本底噪声出现偶然现象,进行多次重复测试,图4为测试结果。由测试结果可得出电波暗室的本底噪声合格,排除试验室因素。在此后查找中磁场天线极化均为与车辆平行方向。

之后汽车分别挂oN挡和oFF挡,由转台轮毂带动车辆进行测试,速度设定为40km/h。图5、图6为测试结果。

为确保结果的准确性,对车辆oN挡、oFF挡状态均进行多次重复测试。初次测试出现少量尖峰信号,多次测试后,信号稳定出现类似的梳状信号,该信号完全沿本底曲线趋势出现,此次测试中倍频信号之间频率相差0.136MHz左右,对车辆零部件分析之后无法确认该频率的信号由何发出。

测试查找结论:信号与试验场地无关,车辆oFF挡状态测试结果已出现类似的梳状信号,考虑信号是由带常电的零部件引起,接下来对车辆oFF挡状态采取措施。

3.2车辆低压部件分析

第一步:断车辆低压电,轮毂带动车辆,速度40km/h,测试频段3~30MHz,测试结果如图7所示。

由图7可看出车辆断低压电后,信号未发生改变。车辆下电后按照原理解析应已无工作的零部件,接下来尝试分析低压部件。后续车辆状态及测试位置均与此次相同。

第二步:断车辆MCU,测试结果如图8所示。

由图8可看出,断MCU对信号没有影响。接下来在MCU断开的情况下,断开DC线,测试后发现信号未发生改变,恢复MCU及DC线。

第三步:断FCU低压,测试结果如图9所示。

由图9测试结果看也排除了FCU的影响。

第四步:断电机低压线,低压线口铝箔屏蔽,测试结果如图10所示。

测试后发现信号未发生改变,恢复汽车为原始状态。

测试查找结论:该信号与低压部件无相关性。

3.3车速、运行时间分析

在测试结果初步确认中提到,oN挡、oFF挡初次测试时,会出现少量尖峰信号。接下来在车速和运行时间等方面展开分析。

首先,放置车辆足够长时间至完全冷却,车速5km/h,车辆右侧面测试结果如图11所示。后续测试天线状态与此次相同。

结果曲线中高频段没有尖峰信号。

之后,车辆预热,维持车速5km/h运行一段时间后再次进行测试,发现结果中出现尖峰信号,测试结果如图12所示。

接下来进行车速20km/h的测试,测试频段3~30MHz,测试结果如图13所示。

此时梳状信号已完全出现,只是信号强度不大,继续车速40km/h的测试,结果相似。

测试查找结论:车辆充分预热后,状态趋于稳定,梳状信号开始出现,考虑信号可能与电机相关:而对车辆不同速度测试结果不同,考虑信号可能与轮速传感器相关。

3.4汽车高压部件、轮速传感器分析

首先对电机进行处理[2],拆三相、电机加屏蔽、三相盖屏蔽、电机体搭铁,转毂带动车辆,速度40km/h,车辆右侧面测试结果如图14所示。

测试结果也排除了电机的因素。

接下来分析轮速传感器,需先确认是前轮还是后轮轮速传感器。

车辆oFF挡状态,转毂带动车辆,车辆后轮不动,速度20km/h,测试结果未发生变化。

车辆oFF挡状态,转毂带动车辆,车辆前轮不动,速度20km/h,测试通过。测试结果如图15所示。

通过车辆前轮动和后轮动两种状态的测试,确认信号由前轮转动引起。

接下来验证前轮轮速传感器,车辆状态为前轮动,拔轮速传感器,分5km/h、60km/h两种速度进行测试,图16、图17为测试结果。

测试后发现,两种不同速度的结果中依旧存在梳状信号,排除了轮速传感器的因素。

测试查找结论:信号与电机、轮速传感器无关,是由车辆前轮转动引起。

3.5车辆前轮分析

恢复车辆为原始状态。

首先将车辆前后轮胎对换,分别进行转毂带动车辆前轮(原后轮胎)、带动车辆后轮(原前轮胎)两种状态的测试,速度60km/h,图18、图19为测试结果。

根据车辆调换前后轮胎的4组测试结果对比,可得出梳状信号是由车辆原前轮胎引起。更换原前左、右轮胎,再次进行测试,最终确认信号由原前右轮胎引起。

测试查找结论:信号由车辆原前右轮胎引起。

3.6结果确认

对车辆原右轮胎进行分析。

将该轮胎安装在其他符合标准但型号不同的车辆上,依次进行磁场辐射发射的测试,车速40km/h,无任何梳状信号出现。将该轮胎安装回原车辆上,再次进行测试,发现梳状信号复现。

对该轮胎进行外观检查,发现轮胎上扎有一个钉子,并且是车辆进入试验场地前已确认存在,因担心拔出钉子会损坏轮胎,故未对钉子进行处理。现考虑信号是由于钉子影响胎压传感器而引起的。

测试结论:由于试验室需继续进行试验,决定将该轮胎返回车厂进行检查。最终结论是车辆运行中,轮胎上的钉子引起胎压传感器接收信号不稳,进而产生了梳状信号,而不同车型由于配置构造不同,对胎压传感器的影响不同,最终结果出现不同。这也表现出了车辆的复杂性。

4结语

新能源电动汽车在国内得到大力发展和应用,但其本身是一个复杂的大型电子设备,发出的电磁干扰也存在多样性。本文通过对汽车低压部件、高压部件、车辆运行速度以及运行时间等的分析,实现了对零部件的管控,最终完成了对车辆的整改。