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1  引言

目前，國內(nèi)主機(jī)廠為了能滿足公告管理需求，整車必須滿足國家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)GB 14023-2011；且2021年1月1日起，全部車型產(chǎn)品必須滿足更加嚴(yán)格的整車EMC國標(biāo)GB 34660-2017。為此，主機(jī)廠對(duì)各供應(yīng)商所供零部件的EMC性能要求必然提高；其中，電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作為新能源車三大電之一，具備功率高，高頻開關(guān)器件多，控制電路復(fù)雜，感性負(fù)載等特點(diǎn)，導(dǎo)致其成為新能源汽車中電磁兼容問題較為嚴(yán)重且難以解決的主要零部件之一。

為了更加深入的解析新能源汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)EMC測(cè)試的過往、現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢(shì)，本文將從以下三個(gè)方面進(jìn)行深度分析：（1）當(dāng)前國內(nèi)外汽車零部件電磁兼容測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)匯總及分析；（2）當(dāng)前國內(nèi)主機(jī)廠對(duì)新能源汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電磁兼容性能的主流要求及存在的問題；（3）依據(jù)最新國標(biāo)發(fā)展動(dòng)態(tài)，初步判斷未來新能源電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)EMC測(cè)試發(fā)展方向。

 

2  汽車零部件EMC測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)分析

相比于國際標(biāo)準(zhǔn)（ISO標(biāo)準(zhǔn)，IEC標(biāo)準(zhǔn)，CISPR標(biāo)準(zhǔn)）和歐洲標(biāo)準(zhǔn)（ECE標(biāo)準(zhǔn)），我國在汽車電磁兼容方面的國標(biāo)則較為滯后。但是，考慮到適應(yīng)本國公告等要求，本文此處只分析國內(nèi)汽車零部件電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)，詳見表1。

表1 汽車零部件電磁兼容國家標(biāo)準(zhǔn)匯總

序號(hào)	汽車零部件 測(cè)試項(xiàng)目	國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)	類別
1	輻射發(fā)射	GB/T 18655	用于保護(hù)車載接收機(jī)的限值和測(cè)試方法
2	傳導(dǎo)發(fā)射	GB/T 18655	用于保護(hù)車載接收機(jī)的限值和測(cè)試方法
		GB/T 21437.2	沿電源線的電瞬態(tài)傳導(dǎo)發(fā)射
3	輻射抗擾	GB/T 17619 GB/T 33014.2 GB/T 33014.3 GB/T 33014.5	自由場法、TEM小室法、帶狀線法
		暫無	磁場抗擾度
		暫無	便攜式發(fā)射機(jī)模擬法
4	傳導(dǎo)抗擾	GB/T 21437.2	沿電源線的瞬態(tài)傳導(dǎo)抗擾度
		GB/T 21437.3	沿非電源線的瞬態(tài)傳導(dǎo)抗擾度
		GB/T 21437.4	電快速瞬態(tài)脈沖群抗擾度測(cè)試
		GB/T 21437.5	浪涌（沖擊）抗擾度測(cè)試
5	靜電放電	GB/T 19951	靜電放電抗擾度試驗(yàn)

如表1所示，國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)主要從輻射發(fā)射、傳導(dǎo)發(fā)射、輻射抗擾、傳導(dǎo)抗擾和靜電放電等五個(gè)大方面入手，規(guī)定了汽車各零部件應(yīng)滿足的電磁兼容測(cè)試方法及判斷標(biāo)準(zhǔn)。但是，表1中的標(biāo)準(zhǔn)主要是在新能源車尚未發(fā)展起來時(shí)制定，主要應(yīng)用于傳統(tǒng)汽車，即所有標(biāo)準(zhǔn)中的EMC測(cè)試要求均是針對(duì)低壓零部件。

對(duì)于新能源汽車中的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，通常采用幾百伏高壓供電，其工作功率遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)汽車中的低壓零部件；且電機(jī)控制器主回路大多采用高頻開關(guān)IGBT以實(shí)現(xiàn)更好的電機(jī)控制性能，這都必然導(dǎo)致無法完全照搬當(dāng)前國標(biāo)作為新能源汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)EMC測(cè)試的依據(jù)。

基于以上分析，我國于2018年6月7日發(fā)布了新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 36282-2018 電動(dòng)汽車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)電磁兼容性要求和試驗(yàn)方法。該標(biāo)準(zhǔn)具體細(xì)化了電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在進(jìn)行EMC測(cè)試時(shí)的工作狀態(tài)、測(cè)試布局及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容，代表了我國新能源汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)EMC測(cè)試的發(fā)展方向，具體分析詳見本文第4部分。

 

3  主機(jī)廠對(duì)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)EMC性能的基本要求及問題分析

 

3.1主機(jī)廠對(duì)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)EMC性能的基本要求分析

不同零部件的工作原理、工作性能、在整車上的安裝位置及作用存在巨大差異，這必然導(dǎo)致不同零部件需開展的EMC測(cè)試項(xiàng)目、測(cè)試布置、工作狀態(tài)及測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)等的不同。例如，對(duì)于只包含電阻、電感、電容等無源器件的零部件，則不必開展輻射發(fā)射、傳導(dǎo)發(fā)射等EMI類的測(cè)試；對(duì)于包括開關(guān)電源等有源模塊的零部件（驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器）則必須開展輻射發(fā)射和部分傳導(dǎo)發(fā)射的EMI類的測(cè)試項(xiàng)目。因此，主機(jī)廠也必然會(huì)分析電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特征，從而決定其需要開展的EMC測(cè)試項(xiàng)目。

關(guān)于新能源汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)EMC測(cè)試項(xiàng)目選擇，筆者的分析如下：

（1）驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器中包含時(shí)鐘晶振、DC/AC高頻逆變電路、各種DC/DC電源轉(zhuǎn)換電路等易產(chǎn)生沿高壓電源線、低壓電源線、控制與信號(hào)線的傳導(dǎo)發(fā)射干擾；此類干擾在各自線路中傳導(dǎo)的過程中，必然通過電機(jī)控制器和電機(jī)上的孔、縫、接插件等位置產(chǎn)生輻射干擾。因此表1中的GB/T 18655和GB/T 21437.2標(biāo)準(zhǔn)中涉及到的輻射發(fā)射和傳導(dǎo)發(fā)射相關(guān)測(cè)試項(xiàng)目必須開展。

（2）作為新能源汽車上的三大電之一的核心零部件——電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，是影響整車行駛安全的關(guān)鍵零部件，則其對(duì)電磁抗擾性的要求必須從嚴(yán)；同時(shí)，考慮到MCU與驅(qū)動(dòng)電機(jī)之間、MCU與VCU之間的信息交互的重要性，及整個(gè)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與外界的控制與信號(hào)線和電源線的物理連接等因素，則必須開展輻射抗擾、傳導(dǎo)抗擾、靜電放電抗擾的抗擾性測(cè)試項(xiàng)目。

（3）此處特別強(qiáng)調(diào)，對(duì)于輻射抗擾度，雖然測(cè)試方法較多，但目前主機(jī)廠及各測(cè)試機(jī)構(gòu)主要采用自由場法；

（4）輻射抗擾度測(cè)試中的發(fā)射器射頻抗擾度測(cè)試通常認(rèn)為干擾源來自于乘客和司機(jī)身上攜帶的手持設(shè)備，因此一般只對(duì)乘客和司機(jī)可觸及位置的汽車零部件展開此項(xiàng)測(cè)試；考慮到電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不在乘客艙內(nèi)，且于乘客艙之間有封板相隔，筆者認(rèn)為電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)無需開展此項(xiàng)測(cè)試；但必須指出，目前仍有部分主機(jī)廠要求電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)射器射頻抗擾度測(cè)試，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)為ISO 11452-9。

綜上所述，結(jié)合電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)自身特征及其在新能源汽車上的關(guān)鍵作用，主機(jī)廠通常要求對(duì)其進(jìn)行最全面的汽車零部件EMC測(cè)試；開展測(cè)試所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)主要是在參考表1的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的積累不斷更新。

 

3.2主機(jī)廠對(duì)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)EMC性能要求存在的問題

問題一：

正如第2部分所提，表1中的所有國家標(biāo)準(zhǔn)的制定均是基于傳統(tǒng)車輛的狀態(tài)制定，即重點(diǎn)考慮的是整車上低壓供電的零部件。然而，新能源汽車引入了整車高壓回路，電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作為其中的一個(gè)環(huán)節(jié)，具備高壓系統(tǒng)與低壓系統(tǒng)同時(shí)存在的特點(diǎn)。因此，完全按表1中的測(cè)試項(xiàng)目對(duì)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行EMC測(cè)試是不夠全面的。

問題二：

針對(duì)問題一，國際標(biāo)準(zhǔn)CISPR 25-2016的附錄I則明確了新能源汽車高壓系統(tǒng)的輻射發(fā)射和傳導(dǎo)發(fā)射測(cè)試方法、布局、限值等。其中，適用于電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的沿電源線和信號(hào)線傳導(dǎo)發(fā)射測(cè)試布置圖分別見Figure I.2和Figure I.5；其中Figure I.2采用電壓法，F(xiàn)igure I.5 采用電流法；適用于電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的輻射發(fā)射測(cè)試布置圖見Figure I.8。

目前，國內(nèi)各主機(jī)廠也在逐漸采用CISPR 25-2016中關(guān)于輻射發(fā)射和沿電源線和信號(hào)線傳導(dǎo)發(fā)射的相關(guān)規(guī)定；但是，CISPR 25-2016中要求驅(qū)動(dòng)電機(jī)處于帶載狀態(tài)，卻未量化負(fù)載大小，指導(dǎo)意義依然不夠明確。

 

問題三：

當(dāng)前，各大主流EMC檢測(cè)單位、主機(jī)廠和摸底測(cè)試公司對(duì)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)輻射發(fā)射測(cè)試所采用的布置圖如圖1所示。圖1布置方式的特點(diǎn)為所有線束（正負(fù)直流母線、UVW供電線、低壓供電線、控制與信號(hào)線）均平行布置，測(cè)試天線在所有線束的中點(diǎn)延長線上。

圖1 檢測(cè)單位和主機(jī)廠采用的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)輻射發(fā)射測(cè)試布置圖

 

然而，CISPR 25-2016中對(duì)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)輻射發(fā)射測(cè)試所推薦的布置方式如圖2所示。圖2布置方式的特點(diǎn)：將高電壓電源、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制和驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用三點(diǎn)一線式布置，正負(fù)直流母線、低壓電源線、控制與信號(hào)線并行布置，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的UVW線（1m）則單獨(dú)布置，測(cè)試天線在除UVW線外的其它線束的中點(diǎn)延長線上。

 

圖2 CISPR 25-2016推薦的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)輻射發(fā)射測(cè)試布置圖

 

圖1和圖2中布置方式存在巨大的差別，這必將導(dǎo)致EMC測(cè)試結(jié)果的差異。那么，采取何種布置方式更為合適？

筆者認(rèn)為，當(dāng)前主機(jī)廠及檢測(cè)單位則更加傾向于圖1中的布置方式。主要從以下兩方面考慮：

（1）圖1的布置方式較為集中，測(cè)試結(jié)果更加嚴(yán)格；

（2）圖2布置方式明確要求驅(qū)動(dòng)電機(jī)加載測(cè)試，而目前的測(cè)試條件較難實(shí)現(xiàn)加載的條件。

即使如此，針對(duì)新能源汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)EMC輻射發(fā)射測(cè)試（及傳導(dǎo)發(fā)射測(cè)試）布置方式仍存在較大的異議，需要新標(biāo)準(zhǔn)加以明確。

 

4  新能源電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)EMC測(cè)試發(fā)展方向

基于以上問題，我國于2018年6月7日發(fā)布國家推薦標(biāo)準(zhǔn)GB/T 36282-2018 電動(dòng)汽車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)電磁兼容性要求和試驗(yàn)方法。該標(biāo)準(zhǔn)明確了電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)EMC性能應(yīng)滿足的測(cè)試項(xiàng)目、測(cè)試強(qiáng)度、實(shí)驗(yàn)方法、評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容，可謂是一份為電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供了明確測(cè)試依據(jù)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，代表了我國新能源汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)EMC測(cè)試要求的發(fā)展方向。

本部分則從以下三方面簡要分析GB/T 36282-2018的主要內(nèi)容，并闡述筆者相關(guān)觀點(diǎn)。

 

4.1 測(cè)試項(xiàng)目

GB/T 36282-2018明確了電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)滿足的EMC測(cè)試項(xiàng)目，不再如同主機(jī)廠的“求全”的做法。測(cè)試項(xiàng)目的明確某種程度上降低了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)供應(yīng)商或主機(jī)廠的測(cè)試成本；有效釋放了檢測(cè)單位的場地資源，緩解零部件EMC測(cè)試的排隊(duì)現(xiàn)狀。GB/T 36282-2018中要求電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)必須開展的EMC測(cè)試項(xiàng)目見表2。

表2 GB/T 36282-2018電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)EMC測(cè)試項(xiàng)目

序號(hào)	測(cè)試項(xiàng)目	類別
1	輻射發(fā)射	寬帶輻射發(fā)射（準(zhǔn)峰值檢波器）
2		窄帶輻射發(fā)射（平均值檢波器）
3	輻射抗擾度	電波暗室（ALSE）法
4		大電流注入（BCI）法
5	沿電源線瞬態(tài)傳導(dǎo)抗擾度	實(shí)驗(yàn)脈沖1
6		實(shí)驗(yàn)脈沖2a/2b
7		實(shí)驗(yàn)脈沖3a/3b
8		實(shí)驗(yàn)脈沖4(僅適用于低壓電源啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的混合動(dòng)力汽車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng))
9	靜電放電	EUT不通電
10		僅LV供電

 

4.2 評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)

GB/T 36282-2018明確了電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)各個(gè)EMC測(cè)試項(xiàng)目測(cè)試結(jié)果是否合格的判斷標(biāo)準(zhǔn)，不再采用表1中各國標(biāo)只提供不同等級(jí)測(cè)試判斷標(biāo)準(zhǔn)的方式。為主機(jī)廠和供應(yīng)商提供了明確的國家層面的要求，具有十分明確的指導(dǎo)意義。例如：（1）GB/T 18655-2010中寬帶輻射發(fā)射測(cè)試推薦了峰值檢波和準(zhǔn)峰值檢波兩種方式，并推薦120kHz和1MHz兩種帶寬選擇；GB/T 36282-2018則明確寬帶輻射發(fā)射測(cè)試采用準(zhǔn)峰值檢波器，帶寬120kHz；（2）表1中關(guān)于抗擾度測(cè)試的國標(biāo)只是規(guī)定了EUT所受干擾信號(hào)強(qiáng)度的推薦等級(jí)及EUT受干擾后的五種功能狀態(tài)分類，并未指出EUT在何種干擾強(qiáng)度下應(yīng)符合何種功能狀態(tài)是屬于合格產(chǎn)品，這使得各主機(jī)廠的要求存在各種細(xì)節(jié)差異，導(dǎo)致零部件供應(yīng)商反復(fù)測(cè)試；GB/T 36282-2018則十分明確的指出各個(gè)抗擾測(cè)試項(xiàng)目的試驗(yàn)等級(jí)和功能狀態(tài)要求，為整個(gè)行業(yè)提供了明確指導(dǎo)。

 

4.3 試驗(yàn)要求

試驗(yàn)要求主要從試驗(yàn)方法、試驗(yàn)狀態(tài)、試驗(yàn)布置等三個(gè)方面闡述。

此處需要強(qiáng)調(diào)三點(diǎn)：

（1）表1中各國標(biāo)規(guī)定的EUT的工作狀態(tài)為：EUT應(yīng)工作在典型負(fù)載和產(chǎn)生最大電磁發(fā)射工作條件下進(jìn)行；此條規(guī)定過于模糊，無法真正指導(dǎo)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在測(cè)試時(shí)的工作狀態(tài)。GB/T 36282-2018則明確規(guī)定了各個(gè)測(cè)試項(xiàng)目的高低壓供電狀態(tài)及電機(jī)帶載量，徹底解決了本文3.2節(jié)中所提出的問題二。

（2）GB/T 36282-2018進(jìn)一步規(guī)定了各個(gè)測(cè)試項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)布置（采用了CISPR 25-2016中的實(shí)驗(yàn)布置方式），從而解決了本文3.2節(jié)中的問題三。

（3）GB/T 36282-2018作為新能源汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)EMC測(cè)試指導(dǎo)性產(chǎn)品文件，對(duì)測(cè)試項(xiàng)目及內(nèi)容等各方面的明確規(guī)定，使得本文3.2節(jié)中的問題得到順利解決。

 

6 結(jié)論

本文從汽車用零部件電磁兼容國家標(biāo)準(zhǔn)入手，分析了主機(jī)廠及檢測(cè)單位對(duì)新能源車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的測(cè)試要求及面臨的問題；從而，進(jìn)一步分析了代表我國電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)EMC測(cè)試方向的最新國標(biāo)GB/T 36282-2018。

此處需要強(qiáng)調(diào)，雖然GB/T 36282-2018有效解決了主機(jī)廠、零部件供應(yīng)商與檢測(cè)單位面臨的異議及問題；但是，我們必須正視一個(gè)問題——目前，能夠?qū)崿F(xiàn)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)帶載測(cè)試的檢測(cè)單位屈指可數(shù)。如何解決此問題及在解決此問題過程中將面臨的不可預(yù)知的問題，則需要行業(yè)的同仁們共同努力！