某電動(dòng)車輛在電磁兼容檢測(cè)中的典型問題簡(jiǎn)析

竇滿義 孫添飛 黃武凱

摘 要：汽車產(chǎn)業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)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(shì)。鑒于此，針對(duì)某新能源電動(dòng)車進(jìn)行電磁兼容檢測(cè)時(shí)遇到的典型問題，介紹了相關(guān)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，給出了相關(guān)項(xiàng)目的測(cè)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(dòng)車進(jìn)行測(cè)試整改的一種思路。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)車;電磁兼容;檢測(cè)

中圖分類號(hào)：U469.72? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? 文章編號(hào)：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(cè)標(biāo)準(zhǔn)

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

2? ? 某電動(dòng)車輛的EMC測(cè)試結(jié)果

2.1? ? GB 14023—2011測(cè)試結(jié)果

按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行窄帶輻射發(fā)射試驗(yàn)，車輛狀態(tài)為上電且發(fā)動(dòng)機(jī)不運(yùn)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(cè)試通過，本文給出部分測(cè)試結(jié)果，如圖1所示。

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

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

2.2? ? GB/T 18387—2017測(cè)試結(jié)果

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

該信號(hào)與傳統(tǒng)包絡(luò)信號(hào)相差較大，該次測(cè)試結(jié)果倍頻信號(hào)之間頻率相差0.072 MHz左右，無法得知該頻率信號(hào)由何種部件發(fā)出。該項(xiàng)試驗(yàn)停止，對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)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(xiàng)目展開。

3.1? ? 測(cè)試結(jié)果初步確認(rèn)

首先確認(rèn)試驗(yàn)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(jìn)行多次重復(fù)測(cè)試，圖4為測(cè)試結(jié)果。由測(cè)試結(jié)果可得出電波暗室的本底噪聲合格，排除試驗(yàn)室因素。在此后查找中磁場(chǎng)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(tái)輪轂帶動(dòng)車輛進(jìn)行測(cè)試，速度設(shè)定為40 km/h。圖5、圖6為測(cè)試結(jié)果。

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

測(cè)試查找結(jié)論：信號(hào)與試驗(yàn)場(chǎng)地?zé)o關(guān)，車輛OFF擋狀態(tài)測(cè)試結(jié)果已出現(xiàn)類似的梳狀信號(hào)，考慮信號(hào)是由帶常電的零部件引起，接下來對(duì)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(dòng)車輛，速度40 km/h，測(cè)試頻段3～30 MHz，測(cè)試結(jié)果如圖7所示。

由圖7可看出車輛斷低壓電后，信號(hào)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(cè)試位置均與此次相同。

第二步：斷車輛MCU，測(cè)試結(jié)果如圖8所示。

由圖8可看出，斷MCU對(duì)信號(hào)沒有影響。接下來在MCU斷開的情況下，斷開DC線，測(cè)試后發(fā)現(xiàn)信號(hào)未發(fā)生改變，恢復(fù)MCU及DC線。

第三步：斷FCU低壓，測(cè)試結(jié)果如圖9所示。

由圖9測(cè)試結(jié)果看也排除了FCU的影響。

第四步：斷電機(jī)低壓線，低壓線口鋁箔屏蔽，測(cè)試結(jié)果如圖10所示。

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

測(cè)試查找結(jié)論：該信號(hào)與低壓部件無相關(guān)性。

3.3? ? 車速、運(yùn)行時(shí)間分析

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

首先，放置車輛足夠長(zhǎng)時(shí)間至完全冷卻，車速5 km/h，車輛右側(cè)面測(cè)試結(jié)果如圖11所示。后續(xù)測(cè)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(hào)。

之后，車輛預(yù)熱，維持車速5 km/h運(yùn)行一段時(shí)間后再次進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)結(jié)果中出現(xiàn)尖峰信號(hào)，測(cè)試結(jié)果如圖12所示。

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

此時(shí)梳狀信號(hào)已完全出現(xiàn)，只是信號(hào)強(qiáng)度不大，繼續(xù)車速40 km/h的測(cè)試，結(jié)果相似。

測(cè)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(hào)開始出現(xiàn)，考慮信號(hào)可能與電機(jī)相關(guān);而對(duì)車輛不同速度測(cè)試結(jié)果不同，考慮信號(hào)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(duì)電機(jī)進(jìn)行處理[2]，拆三相、電機(jī)加屏蔽、三相蓋屏蔽、電機(jī)體搭鐵，轉(zhuǎn)轂帶動(dòng)車輛，速度40 km/h，車輛右側(cè)面測(cè)試結(jié)果如圖14所示。

測(cè)試結(jié)果也排除了電機(jī)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(dòng)車輛，車輛后輪不動(dòng)，速度20 km/h，測(cè)試結(jié)果未發(fā)生變化。

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

通過車輛前輪動(dòng)和后輪動(dòng)兩種狀態(tài)的測(cè)試，確認(rèn)信號(hào)由前輪轉(zhuǎn)動(dòng)引起。

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

測(cè)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(hào)，排除了輪速傳感器的因素。

測(cè)試查找結(jié)論：信號(hào)與電機(jī)、輪速傳感器無關(guān)，是由車輛前輪轉(zhuǎn)動(dòng)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(duì)換，分別進(jìn)行轉(zhuǎn)轂帶動(dòng)車輛前輪（原后輪胎）、帶動(dòng)車輛后輪（原前輪胎）兩種狀態(tài)的測(cè)試，速度60 km/h，圖18、圖19為測(cè)試結(jié)果。

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

測(cè)試查找結(jié)論：信號(hào)由車輛原前右輪胎引起。

3.6? ? 結(jié)果確認(rèn)

對(duì)車輛原右輪胎進(jìn)行分析。

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

對(duì)該輪胎進(jìn)行外觀檢查，發(fā)現(xiàn)輪胎上扎有一個(gè)釘子，并且是車輛進(jìn)入試驗(yàn)場(chǎng)地前已確認(rèn)存在，因擔(dān)心拔出釘子會(huì)損壞輪胎，故未對(duì)釘子進(jìn)行處理。現(xiàn)考慮信號(hào)是由于釘子影響胎壓傳感器而引起的。

測(cè)試結(jié)論：由于試驗(yàn)室需繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)，決定將該輪胎返回車廠進(jìn)行檢查。最終結(jié)論是車輛運(yùn)行中，輪胎上的釘子引起胎壓傳感器接收信號(hào)不穩(wěn)，進(jìn)而產(chǎn)生了梳狀信號(hào)，而不同車型由于配置構(gòu)造不同，對(duì)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(yǔ)

新能源電動(dòng)汽車在國(guó)內(nèi)得到大力發(fā)展和應(yīng)用，但其本身是一個(gè)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(duì)汽車低壓部件、高壓部件、車輛運(yùn)行速度以及運(yùn)行時(shí)間等的分析，實(shí)現(xiàn)了對(duì)零部件的管控，最終完成了對(duì)車輛的整改。

[參考文獻(xiàn)]

[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(dòng)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(jiǎn)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(cè)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(cè)試。

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