电动汽车用传导式车载充电机(On-Board Charger, OBC)是电动汽车能量补给系统的核心部件之一,负责将来自电网的交流电转换为直流电,为动力电池安全、高效地充电。其性能的可靠性直接关系到整车的充电安全、效率及用户体验。在众多性能指标中,电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility, EMC)尤为关键。电磁兼容性是指设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何其他设备构成无法承受的电磁骚扰的能力。对车载充电机进行严格的EMC试验检测,是确保其在复杂的车载电磁环境下稳定运行,同时避免其产生的电磁骚扰干扰车内其他电子设备(如VCU、BMS、娱乐系统)甚至公共电网、无线通信频段的核心手段。这项检测工作对于保障车辆安全、满足法规强制认证(如中国强制认证CCC、欧盟E-mark认证等)、提升产品市场竞争力和可靠性具有不可或缺的重要价值。其主要影响因素包括充电机内部功率器件的开关频率与速度、电路拓扑结构、滤波设计、PCB布局、屏蔽与接地质量等。
一、 检测项目
传导式车载充电机的电磁兼容性试验主要分为两大方面:电磁骚扰(EMI)测试和电磁抗扰度(EMS)测试。
1. 电磁骚扰(EMI)测试项目:旨在测量充电机工作时向外界发射的电磁骚扰水平,确保其不超过标准限值。 - 传导骚扰(CE):测量通过电源线(交流输入端口)传导到电网的骚扰电压和电流。这是车载充电机EMC测试的重点,因为其直接与公共电网相连。 - 辐射骚扰(RE):测量通过空间辐射出去的电磁场骚扰强度。 - 谐波电流发射:评估充电机工作时对电网造成的电流波形畸变程度。 - 电压波动和闪烁:评估充电机工作时对电网电压造成的波动和闪烁影响。
2. 电磁抗扰度(EMS)测试项目:旨在检验充电机在承受外界电磁骚扰时的性能稳定性。 - 传导抗扰度(CS):模拟高频骚扰信号通过电源线或其他电缆耦合到充电机时,其功能的保持能力。 - 辐射抗扰度(RS):模拟空间辐射电磁场对充电机的影响。 - 静电放电(ESD):模拟人体或物体带电后对充电机外壳、连接器直接或间接放电的抵抗能力。 - 电快速瞬变脉冲群(EFT/B):模拟电路中开关动作(如继电器分合)产生的瞬态脉冲骚扰。 - 浪涌(Surge):模拟电网中的开关瞬变或雷击感应产生的高能量瞬态过电压/过电流冲击。 - 电压暂降、短时中断和电压变化:模拟电网电压的波动、跌落或短时中断情况下的工作状态。
二、 检测设备
进行上述测试需要专业的电磁兼容实验室环境及仪器设备:
- 电波暗室或半电波暗室:用于进行辐射骚扰(RE)和辐射抗扰度(RS)测试,提供纯净的电磁环境。 - 屏蔽室:用于进行传导类测试,隔离外界电磁干扰。 - EMI测试接收机/频谱分析仪:核心测量设备,用于精确测量骚扰信号的幅值和频率。 - 线路阻抗稳定网络(LISN):用于传导骚扰(CE)测试,为被测设备提供标准电源阻抗,并分离出骚扰信号。 - 功率放大器、信号发生器、耦合/去耦网络(CDN):用于生成并注入抗扰度测试所需的骚扰信号。 - 静电放电模拟器、快速瞬变脉冲群模拟器、浪涌模拟器:分别用于ESD、EFT和Surge测试。 - 人工电源网络、测试软件、监控设备及负载模拟装置(如电池模拟器或电子负载):构成完整的测试系统。
三、 检测方法
检测通常在标准实验室环境下,依据明确的测试计划执行:
1. 样品准备与安装:将车载充电机按其典型安装方式(如置于接地参考平面上)安装在测试台上,连接好所有必要的线缆(输入电源线、输出直流线、通信线等),并接入LISN、负载模拟器等。 2. 测试模式设定:设置充电机在典型工作状态下进行测试,通常包括额定功率充电模式、待机模式等。 3. 执行测试: - 对于EMI测试,使用接收机在规定的频段内扫描,记录骚扰信号的准峰值和平均值,并与标准限值线比较。 - 对于EMS测试,按照标准规定的严酷度等级,依次施加各类骚扰信号,同时实时监控充电机的关键功能参数(如输出电压、电流、通信状态、故障指示等),判断其性能是否出现超出允许范围的降级或中断。 4. 数据记录与评估:详细记录所有测试数据、现象及充电机的响应。最终根据标准中的性能判据(通常分为A:功能正常;B:功能暂时降级可自恢复;C:功能需人为干预恢复;D:功能丧失或损坏)来判定每一项测试是否通过。
四、 检测标准
车载充电机的EMC检测需遵循一系列国际、国家及行业标准,主要依据包括:
- 国际标准:国际电工委员会(IEC)和国际标准化组织(ISO)的相关标准是基础,如IEC/CISPR系列标准(针对骚扰),ISO 11452系列和ISO 7637系列(针对汽车电子抗扰度)。 - 国家标准:在中国,强制性国家标准GB/T 18655《车辆、船和内燃机 无线电骚扰特性 用于保护车载接收机的限值和测量方法》和GB/T 17619《机动车电子电器组件的电磁辐射抗扰性限值和测量方法》是核心依据。此外,还需参考GB/T 18487.1(电动汽车传导充电系统通用要求)等。 - 行业及企业标准:各大汽车制造商通常还有更严苛的企业技术规范。此外,针对充电机与电网的交互,可能还需满足电网相关标准的要求。
通过依据这些标准进行系统化、科学化的检测,可以有效评估和提升电动汽车传导式车载充电机的电磁兼容性水平,为产品的可靠上市和安全运行奠定坚实基础。