某電動(dòng)車輛在電磁兼容檢測(cè)中的典型問(wèn)題簡(jiǎn)析

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),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(wú)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》(GB14023一2011)、《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/T18387一2017)。GB14023一2011、GB/T18387一2017、GB34660一2017為國(guó)家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn),其余相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T18655一2018、GB/T19951一2019、GB/T33012一2016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

2.2GB24023一2022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(guò),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)40km/h。測(cè)試未通過(guò),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)。

2.2GB/T28387一2027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)40km/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0.072MHz左右,無(wú)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(wèn)題查找

本次分析查找工作主要圍繞GB/T18387一2017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40km/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0.136MHz左右,對(duì)車輛零部件分析之后無(wú)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(lái)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40km/h,測(cè)試頻段3~30MHz,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(wú)工作的零部件,接下來(lái)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(méi)有影響。接下來(lái)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(wú)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(lái)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5km/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(méi)有尖峰信號(hào)。

之后,車輛預(yù)熱,維持車速5km/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(lái)進(jìn)行車速20km/h的測(cè)試,測(cè)試頻段3~30MHz,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40km/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40km/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(lái)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20km/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20km/h,測(cè)試通過(guò)。測(cè)試結(jié)果如圖15所示。

通過(guò)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(lái)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5km/h、60km/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(wú)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60km/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40km/h,無(wú)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?，F(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(guò)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。