整車輻射發(fā)射問(wèn)題分析整改

【摘" 要】在按照GB 34660—2017法規(guī)進(jìn)行整車輻射發(fā)射窄帶測(cè)試，在天線位于車輛左側(cè)垂直極化時(shí)，測(cè)試結(jié)果超出限值6dB左右，不滿足法規(guī)要求。通過(guò)對(duì)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(shí)HVDC高壓側(cè)產(chǎn)生，通過(guò)車載集成電源的HVDC端口以及產(chǎn)品外殼對(duì)外輻射，可通過(guò)在車載電源HVDC端口增加濾波方案來(lái)解決輻射問(wèn)題，從而滿足整車法規(guī)要求。

【關(guān)鍵詞】輻射發(fā)射；濾波；噪聲路徑

中圖分類號(hào)：U463.68" " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " 文章編號(hào)：1003-8639（ 2024 ）02-0080-02

Analysis and Rectification of Vehicle Radiation Emission Problems

HUANG Youlin，WU Xiaoyu，F(xiàn)U 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(guó)家對(duì)新能源電動(dòng)汽車的持續(xù)投入，國(guó)內(nèi)各大車企都在開發(fā)新能源電動(dòng)汽車，市面上出現(xiàn)了各種新品牌的電動(dòng)汽車。因?yàn)楦鱾€(gè)廠家的產(chǎn)品開發(fā)能力參差不齊，高壓系統(tǒng)部件的電磁兼容問(wèn)題表現(xiàn)得尤為明顯，為保證車輛電磁兼容性能，各主機(jī)廠均會(huì)對(duì)各零部件開發(fā)設(shè)計(jì)進(jìn)行嚴(yán)格管控，同時(shí)在整車上充分驗(yàn)證整車EMC性能水平是否達(dá)標(biāo)。本文所闡述的是輻射發(fā)射項(xiàng)目帶來(lái)的超標(biāo)問(wèn)題及解決對(duì)策。

1" 整車輻射發(fā)射

目前中國(guó)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(yàn)方法》，法規(guī)中關(guān)于保護(hù)車外接收機(jī)輻射發(fā)射測(cè)試提出了測(cè)試方法以及相對(duì)應(yīng)的限值要求^[1]。參考CISPR 12法規(guī)中要求，滿足條件的新能源電動(dòng)車輛應(yīng)在40km/h的恒速運(yùn)行下測(cè)試車輛寬帶輻射發(fā)射，窄帶的測(cè)試要求車輛處于上電狀態(tài)，車輛的所有電氣系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)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(fā)射測(cè)試示意如圖1所示。

2" 整車輻射發(fā)射測(cè)試問(wèn)題分析

2.1" 整車輻射發(fā)射超標(biāo)現(xiàn)象

按照GB 34660—2017法規(guī)進(jìn)行整車輻射發(fā)射窄帶測(cè)試，在天線位于車輛左側(cè)垂直極化時(shí)，30～40MHz頻段的測(cè)試結(jié)果超出限值6dB左右，測(cè)試失效，測(cè)試數(shù)據(jù)如圖2所示。

2.2" 整車輻射發(fā)射問(wèn)題排查思路

在分析排查整車輻射發(fā)射問(wèn)題時(shí)，可以采用如下3種方法。

1）排除法：根據(jù)測(cè)試工況逐一關(guān)閉用電器件，查找定位噪聲源頭。此方法的優(yōu)點(diǎn)是即便是初入EMC行業(yè)的人員也可以進(jìn)行排查，缺點(diǎn)是一般排查時(shí)間較久，浪費(fèi)測(cè)試成本。

2）頻譜特征分析法：根據(jù)頻譜類型識(shí)別噪聲源類型，如單支頻譜還是包絡(luò)頻譜，單支頻譜多為時(shí)鐘干擾，包絡(luò)頻譜多為電源干擾，此方案優(yōu)點(diǎn)是可以快速進(jìn)行定位，縮短排查周期，缺點(diǎn)是過(guò)于依賴排查人員的經(jīng)驗(yàn)。

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

本案例結(jié)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(dǎo)致30MHz附近超標(biāo)的噪聲源頭為車載集成電源，縮短了排查時(shí)間，降低了實(shí)驗(yàn)室測(cè)試成本。

2.3" 噪聲耦合路徑分析

根據(jù)EMC三要素分析及頻譜儀近場(chǎng)測(cè)試，在頻段30～40MHz，整車輻射發(fā)射窄帶測(cè)試失效存在2條耦合路徑：路徑1為本體外殼對(duì)外發(fā)射，共模噪聲通過(guò)寄生電容進(jìn)行回流；路徑2為線纜對(duì)外輻射，線纜充當(dāng)天線，將30～40MHz的噪聲泄漏到車外，被測(cè)試天線接收。整車電源系統(tǒng)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(duì)路徑1和路徑2進(jìn)行整改驗(yàn)證。針對(duì)路徑1，在集成電源的外殼四周縫隙處包裹導(dǎo)電布，增加殼體屏蔽效能，整改后測(cè)試結(jié)果有改善但不能滿足限值要求，方案無(wú)效；針對(duì)路徑2，在靠近集成電源連接器處HV線纜上增加磁環(huán)，整改后進(jìn)行整車驗(yàn)證，測(cè)試數(shù)據(jù)改善明顯，通過(guò)整車GB 34660—2017窄帶輻射發(fā)射測(cè)試，方案有效。經(jīng)以上驗(yàn)證，明確了路徑2是主要的噪聲輻射環(huán)路，但此方案在整車環(huán)境下無(wú)法實(shí)現(xiàn)工程導(dǎo)入，需要將整車方案導(dǎo)入到零部件設(shè)計(jì)中，因此需進(jìn)一步分析零部件內(nèi)部噪聲源頭、耦合路徑并制定相應(yīng)方案對(duì)策。

評(píng)審車載集成電源系統(tǒng)原理圖，原理圖中濾波方案無(wú)明顯缺陷，濾波拓?fù)淙鐖D4所示，因保密原因省去了各器件參數(shù)。故懷疑產(chǎn)品內(nèi)部PCB間存在近場(chǎng)耦合問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)打開集成電源外殼，用頻譜儀進(jìn)行30～40MHz頻段噪聲掃描，發(fā)現(xiàn)30MHz附近噪聲來(lái)自功率板，主要由DCDC逆變HVDC高壓側(cè)產(chǎn)生，同時(shí)PCB板與接插件存在約8cm左右HV線束連接且線束無(wú)屏蔽，進(jìn)場(chǎng)探頭測(cè)試該線束位置，在30～40MHz頻段，同樣存在明顯噪聲包絡(luò)，因此明確了集成電源腔體內(nèi)部存在電磁噪聲耦合路徑，集成電源結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(dǎo)致輻射發(fā)射超標(biāo)，集成電源內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意如圖5所示。

2.4" 整車輻射發(fā)射失效對(duì)策

在確定了集成電源內(nèi)部噪聲源頭及耦合路徑后，最有效的方案是切斷內(nèi)部近場(chǎng)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(jié)構(gòu)外殼已開模，結(jié)構(gòu)上無(wú)法實(shí)現(xiàn)增加隔離腔體的方案，故未對(duì)內(nèi)部隔離屏蔽方案進(jìn)行驗(yàn)證。因此只能通過(guò)降低共模噪聲電流的大小來(lái)減小噪聲路徑2的對(duì)外輻射發(fā)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(nèi)部HV線加磁環(huán)，增加噪聲路徑2中共模阻抗，從而降低流過(guò)噪聲路徑2的共模噪聲電流大小，整改后進(jìn)行實(shí)車驗(yàn)證，測(cè)試結(jié)果改善明顯，可以滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，距離限值裕量有7dB左右。方案2：將電源濾波拓?fù)渲械囊唤MY電容移到高壓接口處，Y電容接機(jī)殼，對(duì)路徑2中的共模噪聲電流進(jìn)行分流，使部分噪聲電流通過(guò)集成電源殼體回流，從而減小流過(guò)HV線纜中共模電流，降低其對(duì)外輻射量。整改后進(jìn)行實(shí)車驗(yàn)證，測(cè)試結(jié)果滿足GB 34660—2017法規(guī)要求，裕量5dB左右。因方案2不便于裝配，最終采用方案1進(jìn)行此問(wèn)題的整改對(duì)策。方案1測(cè)試合格的整車輻射發(fā)射窄帶測(cè)試數(shù)據(jù)如圖7所示。

3" 總結(jié)

本文通過(guò)實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)案例，分析了整車輻射發(fā)射問(wèn)題的耦合路徑，以及問(wèn)題對(duì)策方案，為整車EMC輻射發(fā)射失效問(wèn)題提供了解決思路。在零部件EMC設(shè)計(jì)管控過(guò)程中不僅要考慮原理圖濾波方案，也要同步考慮產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，避免因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致濾波性能降低或失效，同時(shí)也要預(yù)留相關(guān)EMC設(shè)計(jì)方案，降低后期整改周期及成本。

參考文獻(xiàn)：

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

（編輯" 凌" 波）

收稿日期：2023-07-13

作者簡(jiǎn)介

黃友林（1994—），男，EMC責(zé)任工程師，研究方向?yàn)檎囯姶偶嫒菰O(shè)計(jì)及測(cè)試驗(yàn)證。