新能源汽车试验学（第2版）课件：电磁兼容试验

新能源汽车试验学（第2版）电磁兼容试验试验类别试验原理试验标准及评价试验场地试验设备辐射抗扰度试验辅助驾驶功能的辐射抗扰度试验汽车电磁场人体防护试验电磁兼容性（EMC）指的是车辆、电子电器系统或部件在电磁环境中能正常工作，且不影响环境中其他电子电器系统或部件正常工作的能力。电磁兼容试验的目的是确保汽车具有良好的电磁兼容性。如果一个车辆、系统或部件本身的电磁干扰超出了规定的限值，可能会对周围的其他设备产生干扰，极端情况下可能会对人员造成伤害或设备损坏；如果其本身抗干扰性能较差，可能会受到其他电子电器设备的干扰，从而产生一定的功能异常或损坏。新能源汽车电磁兼容试验的研究范畴

电磁兼容试验

电磁兼容试验一、试验类别汽车电磁兼容安全试验主要分为电磁干扰（EMI）和电磁抗扰（EMS）两类，又分别包括传导和辐射两种信号传播方式。电磁干扰类试验主要评估汽车在运行过程中产生的电磁辐射和传导发射水平。电磁抗扰类试验主要评估汽车在受到外部电磁干扰时的稳定性和性能表现。电磁兼容试验的分类

电磁兼容试验二、试验原理为了便于理解和研究电磁兼容试验的原理，将干扰源(发射部件)理解为一个发射天线，将敏感设备(接收部件)理解为一个接收天线，而信号传播途径又分为辐射耦合和传导耦合两种方式，从而得到一个简化的试验原理模型，如图所示。电磁兼容试验原理模型

电磁兼容试验三、试验标准及评价电磁兼容试验常用的国家标准及其与国际标准的对应关系见右表。相对于国家标准和国际标准，电磁兼容的企业标准更为严格。一些权威检测机构也推出了涵盖电磁兼容项目的新能源汽车的行业标准，如EV-TEST、六维电安全等，也受到了行业的高度认可。

电磁兼容试验对于汽车的电磁抗扰类试验，通常可分为A～E五个等级来评价汽车各功能件的抗扰性能。汽车上的功能件通常按功能重要性分为I～IV四类。对于汽车的电磁干扰类试验，其评价方式主要是与标准限值进行对比，验证其是否合格。三、试验标准及评价电磁兼容试验四、试验场地1.开阔场开阔场是平坦、空旷、地面铺设金属钢板、四周无任何反射物的户外试验场地。理想的开阔场具有良好的导电性，面积无限大，接收天线接收到的信号是直射路径和反射路径信号的总和。开阔场是早期开展电磁兼容研究的主要场所。但在实际应用中，户外试验场地的面积不可能无限大，必然存在不期望的反射，且容易受广播、通信等无线电干扰，受天气情况影响较大。因此现在主要使用实验室来模拟理想的开阔场环境。开阔场电磁兼容实验室外景电磁兼容试验2.半电波暗室电波暗室分为全电波暗室和半电波暗室，都是经过屏蔽设计的六面盒状建筑体，内部安装有吸波材料，通常是房中房结构。两者不同之处在于，全电波暗室地面铺设了吸波材料，而半电波暗室的地面使用金属导电地板，不覆盖吸波材料。与全电波暗室相比，半电波暗室的场地更接近于理想的开阔场条件，是目前比较理想的电磁兼容测试场地。实验室内通常配置转鼓转台系统，用于模拟车辆各种使用工况。半电波暗室内景转台的外部和内部示意图电磁兼容试验3.屏蔽室屏蔽室是内部不安装吸波材料的暗室，其主要的性能指标为屏蔽效能，常用于做常规的传导类试验，不可以做辐射类试验。4.混响室混响室也称混波室，是使用高电导率材料组成的金属屏蔽腔体，并且配置有搅拌器（可绕轴旋转的金属叶片），可以通过搅拌器的旋转完成对天线发射电磁波的多次反射和叠加，从而模拟复杂的电磁环境，目前主要用于电气电子部件的抗扰性能验证。零部件及整车混响室屏蔽室电磁兼容试验五、试验设备1.电磁干扰类试验设备(1)接收天线接收天线在电磁兼容试验中用于接收车辆对外发出的电磁波，并将接收到的电压信号传给数据采集设备，经计算处理得到测试数据。宽带天线磁场天线电磁兼容试验(2)接收机接收机主要用于对天线接收到的射频电磁信号根据需要进行检波处理，抑制所有不需要的噪声，并输出不同类型的信号值。(3)电流探头电流探头是利用安培定律原理来测量电流的设备。它由一个平均分成两部分的铁氧体芯构成，通过合页连接在一起并通过一个夹子来闭合，如下图所示。ESU26接收机电流探头1.电磁干扰类试验设备电磁兼容试验2.电磁抗扰类试验设备信号发生器对数周期天线电流注入钳静电发生器(1)信号发生器：用在抗扰性测试中，用于产生各项标准中规定的测试干扰波形，根据不同的试验要求，输出不同频段、不同调制类型的波形信号。(2)干扰信号施加设备：根据试验项目的不同，常见的干扰信号施加设备有电流注入钳、发射天线和静电发生器。电磁兼容试验3.其他试验设备(1)场强探头：主要用于辐射抗扰性测试。其功能主要是对天线发出的电磁波强度进行测量，以及在试验中对各位置电磁波强度大小进行监控。(2)功率探头：主要用于电磁抗扰性测试中，对功率放大器输入/输出、天线输入/输出功率进行实时的监测记录，以便于随时调节信号强度。(3)人工电源网络：又称电源阻抗稳定网络，在测试时串接在被测设备电源进线处，能够在特定频率范围内为干扰电压的测量提供规定的负载阻抗，并使被测设备与电源相互电气隔离，同时提供干扰电压的测量端口。功率探头场强探头人工电源网络电磁兼容试验六、辐射抗扰度试验1.试验准备(1)制定试验计划：包括：试验布置、频率范围、参考点、车辆工作模式、评价标准、试验严酷等级的定义、调制方式、极化方向、其他特别说明以及相对标准试验的差异。试验目的：检验车载电子设备在受到环境中电磁辐射时的抗干扰能力。这些电磁辐射可能会耦合到电子设备线路上产生干扰电压，严重时将影响电子设备的正常工作。辐射干扰的主要来源包括：车内通信终端、车载电子设备以及车外电磁辐射设备（例如无线电发射基站等）。信号调制电磁兼容试验(2)场强校准辐射抗扰度试验通常都使用替代法，因此需要提前进行场强校准。按照测试频段和天线类型，场强校准分为单探头法和四探头法。通常10kHz～20MHz以及2～18GHz，应用单探头法校准；20MHz～2GHz，使用四探头法进行校准。四探头法中使用垂直参考线的概念，取4个探头读数平均值作为校准值。单探头法四探头法电磁兼容试验（3）试验布置辐射抗扰度试验布置如图所示，实验系统由信号发生器、射频功率放大器、定向耦合器、功率计、场发生器(辐射天线)和场强探头、场强表等设备组成。试验时，信号发生器会发出符合标准要求的信号，经功率放大器放大后，通过射频线缆经定向耦合器、穿墙板传递给场发生器，再由场发生器对被测车辆施加相应强度的干扰场强。辐射抗扰度试验布置示意图功率放大器电磁兼容试验2.试验执行将车辆及相关设备置于对应位置，运行车辆及各电子电器部件，按照预定的强度值向待测车辆施加干扰信号。完成试验计划中规定的所有频率、调制方式、极化方向、车辆方向和天线位置的试验。试验时应模拟车辆各种可能的工作模式，例如充电、行驶等工况，使计划考察的部件工作在正常状态，并记录。3.试验结果分析与评价根据抗扰性能等级判定规则，对各电子电气类功能件进行抗扰性能等级判定。对于抗扰性能等级不满足设计要求的部件，需要进行记录并反馈。电磁兼容试验七、辅助驾驶功能的辐射抗扰度试验辅助驾驶功能的稳定运行和抗干扰性能是严峻的挑战。对于车辆辅助驾驶功能的辐射抗扰度试验，其关键在于如何在暗室内实现功能的激活，同时实时自动监控。驾驶辅助功能激活及抗扰测试监控方案驾驶辅助功能抗扰试验现场电磁兼容试验八、汽车电磁场人体防护试验1.试验准备（1）测试工况：测试工况为乘员驾乘车辆的常用工况，主要包括静止工况、行驶工况和充电工况，其中行驶工况包括匀速工况及加减速工况。该试验的主要目的是测量车辆对乘员的低频磁场发射水平，判断其是否满足相关电磁场公众曝露限值的要求，避免车辆较高的发射水平对乘员健康造成影响。该试验采集10Hz～400kHz磁场频域数据，将测试结果与标准限值做比较。电磁兼容试验1.试验准备(2)测试点位：测试点位的选择主要依据乘员在车内正常乘坐时，不同身体部位所在的位置或可触及的位置，以及充电过程中充电线缆位置。座椅位置测试点示例脚部空间测试点示例电磁兼容试验2.试验执行(1)静止工况：按要求调节车辆座椅位置并开启相关车载电器，使驱动电机系统处于待机状态，依次完成各个点位的测试。(2)行驶工况：车辆荷电状态、座椅位置及车载电器位置应与静止工况保持一致，匀速工况车速40km/h，加速工况车辆以2.5m/s2加速度从静止加速到90km/h，减速工况车辆以2.5m/s2减速度从90km/h开始减速到停车为止。依次完成各个点位的测试