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新能源充电桩EMC测试中抗扰度项目的测试顺序安排建议

三方检测单位 2017-07-31

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新能源充电桩作为电动汽车的核心补能设施,其电磁兼容性(EMC)直接关系到充电安全与设备可靠性。抗扰度测试是EMC测试的重要组成部分,用于验证充电桩在电磁干扰环境下的正常工作能力。而测试顺序的安排并非随意——不合理的顺序可能导致测试结果偏差、设备损坏或重复测试,增加企业成本与时间消耗。本文结合实际测试经验,针对充电桩抗扰度项目的测试顺序提出具体建议,帮助测试人员优化流程、提高效率。

测试顺序的核心逻辑:从“可逆影响”到“不可逆影响”

抗扰度测试的顺序需围绕“设备状态可恢复性”设计——先执行干扰后能快速复位的项目,再进行可能导致硬件损坏或软件锁死的项目。这是因为,一旦设备被“不可逆影响”项目破坏(如浪涌击穿元件),后续所有测试的结果都将失去参考价值——你无法判断故障是来自当前测试还是之前的损坏。

这里的“可逆”指测试后设备能通过重启、断电等简单操作恢复初始状态(如ESD导致的屏幕闪屏);“不可逆”则指设备需更换元件或重新编程才能修复(如浪涌导致的电源模块烧毁)。测试顺序必须沿着“可逆→不可逆”的路径推进,才能保证每一步结果的真实性。

第一步:非接触式低能量项目——ESD与辐射抗扰度

静电放电(ESD)是抗扰度测试中“最安全”的项目。它模拟人体或物体接触充电桩时的静电释放,干扰能量仅几焦耳,不会对设备造成物理损坏。测试中可能出现的“充电暂停”“指示灯闪烁”等故障,通常在放电结束后自动恢复,不会改变设备的线路参数或硬件状态。因此,ESD应作为抗扰度测试的“第一站”,即使出现问题也能快速修复,不影响后续流程。

辐射抗扰度(RS)是另一个“非接触式”项目,通过暗室中的天线向充电桩发射高频电磁波(80MHz-1GHz),模拟停车场、路边等场景的空间电磁干扰。这类测试不需要连接充电桩的任何线路,因此不会影响设备的电路结构。测试后,充电桩的电源、通信、充电控制等模块的参数均保持不变,可直接进入下一项测试。

实际测试中,我们曾遇到“先测辐射再测ESD”的反例:某实验室为节省暗室时间,先做辐射测试,结果ESD测试时充电桩的触摸屏幕失灵——后来发现,辐射测试的天线位置导致屏幕静电累积,干扰了ESD的测试结果。这说明,ESD的“低干扰”特性决定了它必须先于辐射测试,避免其他干扰的叠加。

第二步:线路注入类中等能量项目——传导抗扰度

传导抗扰度(CS)通过电源线、信号线向充电桩注入干扰信号(150kHz-80MHz),模拟电网或周边设备通过线路耦合的电磁干扰。这类测试的干扰方式是“接触式”,但干扰能量低于浪涌,通常不会破坏元件——可能导致的“通信中断”“充电流程暂停”等故障,断开干扰源即可恢复。

为什么要把传导放在辐射之后?因为传导测试需要连接耦合/去耦网络(CDN)到充电桩的电源线、CAN线等接口,而辐射测试需要充电桩处于空旷的暗室环境(无额外线路)。如果先做传导,CDN的电缆会反射辐射测试的电磁波,导致空间场分布不均匀,影响结果准确性。反之,先做辐射再做传导,不需要重新布置暗室,只需连接CDN即可,节省至少1小时的环境搭建时间。

某充电桩企业的经验很典型:他们曾将传导测试放在ESD之前,结果传导的CDN引入额外静电,导致ESD测试的放电电流异常升高,不得不重新校准ESD发生器,浪费了半天时间。这进一步验证了“传导紧跟辐射”的合理性。

第三步:软件敏感型项目——脉冲群抗扰度

电快速瞬变脉冲群(EFT/B)是高频(1kHz或100kHz)、低能量(每个脉冲几微焦耳)的脉冲序列,通过电源线或信号线注入,模拟开关电源、继电器动作产生的干扰。这类测试的特点是“软件怕、硬件不怕”——可能导致充电桩重启、通信模块掉线,但不会击穿电容、电阻等元件。

脉冲群的测试顺序应放在传导之后、浪涌之前。原因有二:一是脉冲群的干扰能量比传导大,若导致软件故障(如充电桩重启),可通过复位恢复,不影响后续浪涌测试的硬件评估;二是若先测浪涌导致硬件损坏,脉冲群测试将无法进行——你无法判断是浪涌还是脉冲群导致的故障。

比如,某品牌充电桩的车机通信模块对脉冲群敏感,测试时出现“无法读取电池SOC值”的故障,通过重启设备恢复正常。后续浪涌测试时,该模块仍能正常工作,说明脉冲群的影响是“可逆”的,不会破坏硬件。

最后一步:高破坏性项目——浪涌与电压暂降

浪涌(Surge)是抗扰度测试中的“终极挑战”,模拟雷击或电网切换产生的高能量脉冲(可达6kV、3kA),可能直接击穿充电桩的压敏电阻、TVS管,甚至烧毁电源模块。这类测试的破坏性风险最高,一旦出现故障,设备将无法继续使用——因此必须放在所有测试的最后,避免浪费前面的测试成果。

电压暂降(Dip)是另一个“高风险”项目,模拟电网电压突然下降(如30%或0%),持续几毫秒到几秒,可能导致充电桩的PLC模块死机、充电中断。虽然不会破坏硬件,但会改变设备的运行状态(如充电终止),无法恢复到初始的“待机状态”。因此,电压暂降应与浪涌一起放在最后,确保前面的测试结果不受影响。

最常见的错误是“先测浪涌再测其他项目”:某充电桩企业曾为快速验证电源防雷能力,先做浪涌测试,结果导致电源接口的TVS管击穿,后续ESD、辐射测试时设备无法开机,不得不重新采购元件并重新测试,延误了3天的认证周期。这充分说明,浪涌的“破坏性”决定了它必须是抗扰度测试的“最后一步”。

特殊场景的灵活调整:基于设备特性优化

测试顺序并非“一成不变”,需根据充电桩的特性灵活调整。比如,直流快充桩的“充电枪检测模块”对电压暂降特别敏感,可能在电压下降到50%时就触发“断开充电”的保护机制——这种情况下,可以将电压暂降放在脉冲群之前,但必须确保:电压暂降的影响是“可逆”的(重启后能恢复),且不会破坏硬件。

再比如,某些充电桩使用光纤通信,对传导抗扰度不敏感(光纤不会耦合电磁干扰),此时可以将传导测试放在辐射之后、脉冲群之前,不需要改变核心顺序。但无论如何调整,“可逆→不可逆”“低能量→高能量”的原则不能变——这是保证测试结果准确的基础。

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