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文档简介
电动和混合电动道路车辆无线电干扰特性低于30MHz的非车载接收器保护的限值和测量方法标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:ElectricandHybridElectricRoadVehicles-RadioDisturbanceCharacteristics-LimitsandMethodsofMeasurementfortheProtectionofOff-BoardReceiversBelow30MHz摘要随着全球新能源汽车产业的迅猛发展,电动和混合电动道路车辆的电磁兼容性(EMC)问题日益凸显,尤其是车辆在30MHz以下频段产生的无线电干扰对非车载接收器(如广播、通信及导航系统)的影响已成为国际标准化组织关注的焦点。本报告以国际电工委员会(IEC)发布的标准CISPR36:2020+AMD1:2023CSV为研究对象,系统阐述了该标准的立项背景、技术内容、修订历程及行业应用价值。该标准规定了电动和混合电动道路车辆在低于30MHz频段的无线电干扰限值和测量方法,旨在保护非车载接收器免受车辆电磁辐射的影响。报告详细分析了标准的技术架构、关键测试方法(包括充电模式与行驶模式下的测量要求)、限值要求及其与CISPR12等关联标准的协调关系。同时,本报告介绍了主要参与单位——国际电工委员会国际无线电干扰特别委员会(CISPR)的组织架构和工作机制,并对标准的未来发展方向进行了展望。该标准的实施对于推动全球电动汽车产业健康发展、保障无线电频谱资源有序利用具有重要的技术支撑和规范引领作用。关键词:电动车辆;混合电动车辆;无线电干扰;电磁兼容;非车载接收器;限值;测量方法;CISPR36Keywords:Electricvehicles;Hybridelectricvehicles;Radiodisturbance;Electromagneticcompatibility;Off-boardreceivers;Limits;Measurementmethods;CISPR36一、引言1.1研究背景全球汽车产业正处于深刻的技术变革期,电动化和智能化已成为不可逆转的发展趋势。据国际能源署(IEA)统计,2023年全球电动汽车销量突破1400万辆,同比增长超过35%,保有量持续攀升。中国作为全球最大的新能源汽车市场,2023年产销量分别达到958.7万辆和949.5万辆,连续九年位居世界第一。随着电动汽车的大规模普及,其电磁兼容性能对无线电频谱环境的影响日益受到关注。电动和混合电动道路车辆包含高压驱动系统、电力电子变换器、牵引电机等强电设备,这些设备在工作过程中会产生宽带电磁辐射,尤其在30MHz以下频段,其干扰特征与传统内燃机车辆存在显著差异。该频段涵盖了长波、中波广播、航空导航、海事通信等重要无线电业务,任何过度干扰都可能影响这些关键服务的正常运作。1.2标准立项的必要性在国际电工委员会(IEC)标准化体系框架下,CISPR(国际无线电干扰特别委员会)长期负责制定无线电干扰测量方法和限值标准。然而,CISPR12(车辆、船和由内燃机驱动的装置无线电骚扰特性)传统上主要针对内燃机车辆制定干扰限值,并未充分覆盖电动车辆特有的电磁干扰特征,尤其是传导干扰和低频磁场辐射方面。此外,CISPR16系列标准虽然提供了通用的测量仪器和测量方法,但未专门针对电动车辆的充电状态和行驶状态进行分类规定。因此,制定专门针对电动和混合电动道路车辆在30MHz以下频段的无线电干扰限值和测量方法标准,具有迫切的现实需求和重要的标准空白填补意义。二、标准概述2.1标准基本信息本报告所研究的标准为CISPR36:2020+AMD1:2023CSV,该标准由国际电工委员会(IEC)正式发布,状态为现行有效。标准全称为《电动和混合电动道路车辆无线电干扰特性低于30MHz的非车载接收器保护的限值和测量方法》(Electricandhybridelectricroadvehicles-Radiodisturbancecharacteristics-Limitsandmethodsofmeasurementfortheprotectionofoff-boardreceiversbelow30MHz)。该标准于2020年首次发布,后经修订形成2023年合并版(CSV,ConsolidatedVersion),将第一版(2020年)与修订案AMD1(2023年)的内容有机整合,为使用者提供了统一、完整的技术文件。标准语言为英语和法语双语版本,分类号归属于抗扰度(Immunity)类别。2.2标准适用范围CISPR36:2020+AMD1:2023CSV适用于使用内部驱动系统(包括电动驱动或混合驱动)的电动和混合电动道路车辆,覆盖以下三种工作状态下的无线电干扰测量:-状态A(充电模式):车辆连接到电网进行充电时的电磁辐射测量;-状态B(行驶模式):车辆由自身驱动系统驱动行驶(或模拟行驶)时的电磁辐射测量;-状态C(静止待机模式):车辆通电但未行驶且未充电状态下的电磁辐射测量。该标准涉及的频率范围为9kHz至30MHz,涵盖了长波(LW)、中波(MW)、短波(SW)等主要广播频段以及部分通信频段。标准的保护对象为非车载接收器,即位于车辆外部的各类无线电接收设备。2.3标准的重要性和地位CISPR36是CISPR体系内首个专门针对电动和混合电动道路车辆在30MHz以下频段制定干扰限值的产品类标准,具有里程碑式的意义。该标准与CISPR12(适用于30MHz以上频段的车辆无线电干扰)、CISPR25(适用于车载接收器保护的车辆零部件干扰测量)以及ISO11451系列(整车辐射抗扰度测试)共同构成了完整的车辆电磁兼容标准体系。三、标准技术内容分析3.1技术架构CISPR36:2020+AMD1:2023CSV的技术架构遵循CISPR系列标准的总体框架,主要包括以下几个核心模块:(1)测量仪器要求:标准引用了CISPR16-1-1中规定的测量接收机性能要求,涵盖准峰值(QP)、峰值(PK)和平均值(AV)检波器的技术指标。同时针对9kHz至30MHz频段的测量特点,对测量接收机的带宽、扫描时间、过载系数等参数提出了附加要求。(2)测量场地要求:标准规定了开阔试验场(OATS)或半电波暗室(SAC)的场地有效性要求,确保场地衰减特性满足CISPR16-1-4的规定。考虑到30MHz以下频段测量的特殊性,标准对场地的最小尺寸、地面平面特性、环境噪声电平提出了明确的验收准则——环境噪声电平应至少比限值低6dB。(3)天线系统要求:对于9kHz至30MHz频段,标准推荐使用带平衡-不平衡转换器(balun)的偶极子天线或等效宽带天线。天线的高度、极化方向(水平和垂直)以及距车辆的距离均需满足规定要求。(4)车辆布置与运行条件:标准详细规定了被测车辆的布置方式、接地条件、充电电缆布局、充电桩(供电设备)的配置以及车辆在不同测试状态下的运行参数。(5)限值要求:标准分别规定了充电模式和行驶模式下的辐射骚扰限值,以准峰值和平均值两种检波方式给出。3.2测量方法3.2.1充电模式(状态A)测量在充电模式下,被测车辆连接至充电桩(EVSE),并处于正常充电状态。测量系统布置如下:-测量天线位于车辆前方(或后方),距离车辆边缘水平距离3米或10米;-天线中心高度位于1.0米至2.0米之间可调,在最终测量时选择最大骚扰值对应的高度;-充电电缆应按照标准规定的典型布线路径布置,充电桩(供电设备)与车辆之间的电缆长度应记录并在测试报告中予以说明。充电模式下的测量重点关注以下骚扰来源:-车载充电机(OBC)的开关频率及其谐波;-直流-直流变换器(DC-DCConverter)的开关噪声;-动力电池管理系统(BMS)工作引起的骚扰;-辅助电源系统(如低压蓄电池充电回路)的传导骚扰通过充电电缆耦合产生的辐射。3.2.2行驶模式(状态B)测量行驶模式下的测量模拟车辆在实际道路行驶过程中的电磁辐射特征。对于电动车辆,在该模式下:-牵引电机及其驱动逆变器为主要骚扰源,逆变器的脉宽调制(PWM)开关频率通常在2kHz至20kHz之间,其产生的高次谐波可延伸至30MHz频段;-标准允许在底盘测功机上进行测试,测功机的布置应避免对车辆辐射特性的显著影响;-车辆应在规定的速度范围内运行(通常为40km/h±20%),以覆盖典型的城市行驶工况。值得注意的是,AMD1:2023修订案对该部分内容进行了技术更新,完善了测功机的使用要求、车辆速度的容差范围以及测量时长和数据处理的详细规范。3.2.3测量数据处理标准要求每个测量点、每个频段、每种检波方式应进行至少三次独立的扫描测量。最终报告的骚扰电平取多次测量中的最大值(在相同频点和检波方式下)。对于扫描测量,标准的频率步进和驻留时间应满足CISPR16-2-1的频谱分析要求,确保不遗漏窄带骚扰分量。3.3限值要求CISPR36:2020+AMD1:2023CSV规定的辐射骚扰限值如表1所示。需要特别指出的是,该标准的限值设定综合考虑了非车载接收器的保护需求与车辆制造成本之间的平衡,其限值曲线在9kHz至30MHz频段内呈频率相关的分段线性关系。表1CISPR36辐射骚扰限值(电场地,3m测量距离)|频率范围|检波方式|限值(dBμV/m)||----------|----------|----------------||9kHz~150kHz|准峰值|39~29(随频率线性递减)||150kHz~30MHz|准峰值|29~47(随频率线性递增)||9kHz~30MHz|平均值|准峰值限值−20dB|*注:具体限值曲线以标准原文为准,上表为说明性描述*与CISPR12相比,CISPR36在30MHz以下频段的限值更为严格,这反映了电动车辆在低频段骚扰特征更为突出的技术现实,同时也体现了保护非车载接收器的更高要求。3.4与相关标准的协调CISPR36在制定过程中充分考虑了与现有标准的协调一致:-与CISPR12的衔接:CISPR36覆盖30MHz以下频段,而CISPR12主要覆盖30MHz以上频段,两者在30MHz边界处实现了无缝衔接。CISPR12的修订版中已明确将30MHz以下的车辆辐射骚扰测量引导至CISPR36。-与CISPR16系列的关系:CISPR36作为产品类标准,在测量仪器、测量场地等通用技术方面引用CISPR16系列标准,避免重复规定,保持了CISPR标准体系的协调性。-与ISO11451的互补:ISO11451侧重于整车辐射抗扰度测试,CISPR36则关注整车辐射发射测试,两者从不同维度保障车辆电磁兼容性能。-与法规的衔接:联合国欧洲经济委员会(UNECE)第10号法规(UNR10)作为全球重要的车辆电磁兼容型式认证法规,已在其最新修订版中纳入对CISPR36的引用,标志着该标准正在从自愿性标准向法规强制性要求转化。四、标准发展历程与修订内容4.1标准制定时间线CISPR36的制定经历了多轮国际研讨和技术论证,主要时间节点如下:-2016年:CISPR/D工作组正式启动电动车辆30MHz以下频段干扰标准预研工作;-2018年:完成标准草案(CD)的编制,开始在成员国范围内征求意见;-2019年:形成国际标准最终草案(FDIS),提交各成员国投票表决;-2020年7月:CISPR36:2020正式发布,成为该领域首项国际标准;-2022年:启动第一次修订(AMD1),重点解决行驶模式测量方法的完善问题;-2023年5月:发布CISPR36:2020+AMD1:2023CSV合并版。4.2主要修订内容(AMD1:2023)2023年修订案(AMD1)相对于2020年版的主要技术变化包括:1.完善了行驶模式(状态B)下的测功机使用规范:明确了测功机类型(转鼓式或带式)对测量结果的影响评估方法,增加了测功机地面导电性要求的说明;2.增加了充电模式下的供电网络阻抗要求:引入了对充电桩(EVSE)与车辆之间阻抗稳定性验证的技术要求,降低了因供电网络阻抗波动导致的测量不确定度;3.细化了测量报告的内容要求:增加了试验布置照片、电缆布局示意图、环境噪声电平记录等技术要求;4.更新了不确定度分析指南:引入了依据CISPR16-4-2的最新不确定度评定的指南性附录。4.3标准立项的国际意义CISPR36标准的立项和发布,不仅是技术规范的完善,更承载着多重国际层面的重要意义。首先,在技术层面,电动汽车的干扰特征与传统燃油车截然不同——其高压电力电子系统产生的骚扰以宽带为主,且通过充电电缆等路径产生显著的传导-辐射耦合效应,在30MHz以下频段表现尤为突出。CISPR36正是针对这些新型干扰源和耦合路径首次建立了系统性的测量评价方法,为准确量化电动车低频辐射提供了统一的“标尺”和“标度”。其次,在市场层面,标准为全球范围内电动汽车产品的电磁兼容性能提供了统一的评价准则,各主要汽车生产国和制造商均需依据这一共同的“度量衡”开展产品开发和验证,有效减少了因评价方法不一致导致的国际贸易技术壁垒。最后,在监管层面,标准为各国型式认证和市场监管提供了权威的技术依据——随着联合国UNR10法规对该标准的引用,CISPR36正逐步从技术标准转变为具有法规约束力的强制性技术要求,有力支撑了各国政府对电磁频谱环境的有效保护。五、主要参与单位介绍5.1国际电工委员会(IEC)国际电工委员会(InternationalElectrotechnicalCommission,简称IEC)是全球最具权威性的国际电工标准化机构之一,成立于1906年,总部位于瑞士日内瓦。IEC负责制定和发布涵盖电气工程、电子技术及相关领域的国际标准,其成员国覆盖全球主要经济体,代表着全球约80%的人口和95%的发电能力。IEC的标准化成果直接影响着全球电气电子产品的设计、制造、贸易和使用。IEC下设多个技术委员会(TC)和分技术委员会(SC),其中与车辆电磁兼容直接相关的技术归口单位包括CISPR(ComitéInternationalSpécialdesPerturbationsRadioélectriques,国际无线电干扰特别委员会),CISPR成立于1934年,是IEC内设的具有独立技术权威性的特别委员会,专门负责无线电干扰测量方法标准化、限值制定及相关技术报告的编制。CISPR下设多个分委员会(Sub-Committee),其中CISPR/D(下设于IECTC77体系之外,直属CISPR)专门负责机动车辆和内燃机驱动装置的无线电干扰标准制定工作,CISPR36即由CISPR/D具体负责起草和推进。CISPR/D的工作范围涵盖车辆整车、零部件以及电动和混合动力车辆的特殊电磁干扰问题,其工作成果在CISPR全会框架下接受各成员国审议,确保技术方案既体现先进技术水平又兼顾产业可实施性。CISPR/D汇集了来自全球主要汽车工业国、国际汽车制造商组织、电磁兼容检测机构及频谱管理部门的权威专家,其核心工作模式遵循IEC的共识决策机制,每份标准文件均需经过多轮技术论证和全体成员国投票表决。CISPR/D与中国联系尤为紧密,中国是其积极成员(P成员),中国汽车技术研究中心有限公司、中国电子技术标准化研究院等机构长期深度参与相关标准制定,基于中国电动汽车产业发展的丰富实践为标准的科学性贡献了大量测试数据和工程经验。在CISPR36的制定过程中,中国企业界和检测机构在行驶模式测量方法验证、充电模式干扰特征数据库等方面提供了重要的技术输入,为标准的顺利推进发挥了积极作用。5.2标准制定过程中的主要贡献方在CISPR36的立项和编制过程中,多个国家成员体和国际组织发挥了重要作用:-德国DKE(德国电气工程师协会):主导了充电模式下车辆干扰特征的技术分
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