案例分析:探讨EMC试验方法、超标分析与解决

2022年5月29日线束布置 产品开发评论1,713字数 2069阅读模式

汽车EMC问题日益突出,在纯电动汽车和混合动力汽车中均有高压部件, 其在工作运行中会产生强大的电磁波, 电磁辐射会干扰车辆上CAN通信的正常运行, 直接关系到车辆的安全性能。本文线束工程师之家,以具体案例为例,针对东风某PHEV车型EMC摸底试验时超标的问题, 对混合动力车型电磁兼容试验方法、问题定位、整改措施制定等进行分析及讨论,给大家进行线束设计作参考。

1 总体概要

对EMC 国家标准GB/T 18387—2017 和GB 34660—2017,具体针对某款混合动力汽车电磁兼容超标问题进行分析,通过排除法和对比法,对超标零部件进行具体定位,并提出相关EMC 的解决方案,使整车试验通过国标测试,满足开发要求。

2 EMC试验标准及试验方法

2.1 国内汽车整车EMC标准

EMC试验由电磁骚扰EMI (Electromagnetic Interference)和电磁敏感性EMS (Electromagnetic Susceptibility) 两部分组成。EMI是不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁干扰信号, 即设备或系统的干扰水平必须保持在合理的水平;EMS是设备或系统在一定电磁环境中能正常工作, 即设备或系统需要具备一定的抗干扰能力。

目前我们国内汽车整车公告法规涉及的EMC标准主要有两个标准, 都具备EMI和EMS方面的试验:GB 34660—2017规定了M类、N类、L类车辆及其电子部件的电磁发射限值、抗扰性能和试验方法;GB/T 18387—2017规定了EV、(P) HEV、FCV等类型电动车辆电场、磁场辐射发射强度的限值和试验方法。对新能源车辆, 需同时满足GB34660—2017、GB/T 18387—2017的要求, 试验方法见表1。

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2.2 EMC试验前准备事项

试验前需按表2点检车辆状态, 避免因接触不良等非零部件固有特性问题, 造成试验结果的错误。

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2.3 试验结果

GB 34660—2017通过;GB/T 18387—2017在车辆在70km/h的电场和磁场Y方向出现了超标问题, 结果如下。

GB/T 18387—2017 70km/h 电场, 在28.296MHz时, 超标3.6dB, 试验结果如图1所示。

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GB/T 18387—2017 70km/h 磁场Y 方向, 在27.600MHz时, 超标3.8dB, 试验结果如图2所示。

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3 问题分析

3.1 某PHEV车型结构及工作模式简介

东风某插电式SUV搭载了HP2多模混动系统, 驱动系统结构如图3所示, 整车电气连接方案如图4所示。在行车过程中, 根据SOC、加速踏板深度和车速的变化, 车辆在不同的行驶模式间进行切换, 可以实现包含纯电动驱动、串联驱动、并联驱动、纯发动机驱动等多种运行模式。东风某PHEV车型代表运行模式及部件工作状态见表3。

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3.2 不同模式下的EMC测试

GB/T 18387—2017要求测试时被测试车辆电驱动系统处于驱动模式, 未对发动机、发电机、动力电池等部件的工作状态进行约定。首轮试验时采用了自由状态控制策略,由车辆自行按车辆控制策略运行。

对标准GB/T 18387—2017要求的运行工况( 低速16km/h、高速70km/h), 东风插电式SUV有多种行车模式可以满足, 因此需对各个模式下的EMC状态进行测试, 才能找出具体EMC超标零部件。

因电、磁场均存在超标问题, 先对电场超标问题进行分析定位, 找到超标零部件, 整改完成后, 再对磁场Y方向进行验证, 若满足国标要求, 则问题定位完成, 若磁场方向依然不满足国标要求, 再单独对磁场Y向进行试验。

各工况下电场试验结果见表4。

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3.3 问题分析

从上述试验结果来看:①纯电驱动时,裕量较大,说明电池、驱动电机和电机控制器为非超标零部件。②当有发动机参与运行时, 裕量会大幅减小, 且仅当发动机和发电机同时运行时, 才会出现超标问题。而发动机会带来电磁干扰问题的仅有发动机火线圈零部件。

为分析哪个部件对车辆影响较大, 分别用铜箔包覆发动机点火线圈和发电机系统后, 再次进行测试。
通过几组数据对比, 发电机系统是否增加措施对于EMC的影响不大, 而发动机对于EMC的影响较为明显。结果见表5。

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4 整改措施及验证

由于包覆铜箔后, 改善效果明显, 因此判断主要干扰源为发动机点火线圈, 需要对其作出屏蔽。有两种方法可以达到屏蔽效果:一是在发动机线束上增加点火线圈搭铁点, 结果见表6及图5;二是更换具有屏蔽层的点火线圈,结果见表7。

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两种方案均能通过EMC试验测试, 原超标部分改善效果明显, EMC超标问题定位准确, 整改措施有效。但考虑到第2种方案成本较高, 因此选用第1种方案。

5 总结

本文通过介绍相关标准法规及EMC的测试试验方法,对东风某混合动力车型EMC超标问题进行分析, 提出的PHEV的具体的测试工况及试验方法, 可以成功定位引起EMC超标的零部件, 并制定相关整改措施。该测试工况及试验方法, 为PHEV车型开发提供了有力支持。

本文来源:《汽车电器》,作者:许永红, 章国光, 潘奕然, 吴肇苏 (东风汽车公司技术中心)。

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