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新能源汽车充电接口EMC测试中传导抗扰度的测试限值要求

三方检测单位 2017-07-31

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随着新能源汽车普及,充电接口作为车辆与充电桩之间能量传输、状态通信的核心部件,其电磁兼容(EMC)性能直接影响充电安全与设备可靠性。其中,传导抗扰度测试是评估充电接口抵抗电源线/信号线传入电磁干扰的关键项目,而明确的限值要求则是确保抗干扰能力达标的核心依据。本文将围绕充电接口传导抗扰度的标准、端口差异、场景影响等维度,详细解析其测试限值的具体要求。

传导抗扰度在充电接口EMC测试中的核心定位

传导抗扰度是电磁兼容测试的重要分支,主要评估设备对通过线缆(电源线、信号线)传导的射频干扰的抵抗能力。对于新能源汽车充电接口而言,它既要传输220V/380V交流或400V/800V直流的强电功率,又要通过控制导引线(CP、PP)传递充电指令、通过CAN总线交互电池状态,强电与弱电线路的近距离布局,使它更容易受到传导干扰的影响——比如充电桩开关电源的谐波干扰、附近工业设备的电磁辐射耦合到线缆上,都可能导致充电中断、信号误判甚至电池过充风险。因此,传导抗扰度测试是充电接口EMC认证中不可或缺的环节,其限值要求直接决定了接口在实际环境中的稳定运行能力。

充电接口传导抗扰度的主要参考标准

国内新能源汽车充电接口的传导抗扰度测试,主要参考两类标准:一是通用电磁兼容试验标准,以GB/T 17626.6-2017《电磁兼容 试验和测量技术 射频场感应的传导骚扰抗扰度》(对应IEC 61000-4-6)为核心,规定了传导抗扰度的试验方法、频率范围与电平等级;二是充电接口专用标准,如GB/T 20234-2015《电动汽车传导充电用连接装置》系列(包括交流、直流接口),明确了充电接口的物理结构、电气特性及EMC要求,其中传导抗扰度限值直接引用GB/T 17626.6的等级要求。

GB/T 17626.6将传导抗扰度的试验电平分为三个等级:等级1(低干扰环境,如家庭住宅)为3V,等级2(中等干扰环境,如工业厂房、停车场)为10V,等级3(恶劣干扰环境,如变电站附近)为30V。而新能源汽车充电接口多应用于户外停车场、公共充电桩等中等干扰场景,因此普遍采用等级2的10V限值。

充电接口不同端口的传导抗扰度限值差异

充电接口的端口类型(功率线、信号线)不同,其传输的电压、电流及功能敏感性差异较大,因此传导抗扰度限值也有所区分:

1、交流/直流功率端口(L、N、DC+、DC-线):这类端口传输强电功率,本身抗干扰能力较强,限值遵循GB/T 17626.6的等级2要求——频率范围150kHz~80MHz,试验电平10V(1kHz正弦波调幅,调幅深度80%)。比如GB/T 20234.1-2015《电动汽车传导充电用连接装置 第1部分:通用要求》就明确规定,交流充电接口的功率线传导抗扰度限值为10V,确保大电流传输时不受干扰影响。

2、控制导引端口(CP、PP线):控制导引线是弱电线路(通常12V~24V),用于传递充电启动/停止指令、检测接口连接状态,对干扰极为敏感。因此其传导抗扰度限值采用GB/T 17626.6的等级1要求——3V,频率范围同样覆盖150kHz~80MHz。像GB/T 34657.2-2017《电动汽车传导充电系统 第2部分:非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议》中就规定,CP线的传导抗扰度限值为3V,避免干扰导致充电误触发或中断。

3、通信端口(CAN、LIN总线):部分充电接口集成CAN总线用于BMS与充电桩的实时通信,这类差分信号线的传导抗扰度限值也为3V,遵循ISO 11898-2《道路车辆 控制器局域网(CAN) 第2部分:高速媒介访问单元》中的EMC要求,确保电池状态数据传输的准确性。

传导抗扰度测试的频率范围与电平要求

传导抗扰度测试的频率范围固定为150kHz~80MHz,这一范围的设定基于两个原因:低于150kHz的干扰主要由电源线的工频谐波主导,可通过滤波电路解决;高于80MHz的干扰则更多以辐射方式传播,属于辐射抗扰度测试的范畴。

在150kHz~80MHz范围内,限值保持恒定(如10V或3V),不会因频率变化而调整——这是因为传导干扰的耦合效率在该频段内相对稳定,恒定电平能更准确模拟实际环境中的干扰强度。此外,测试信号采用1kHz调幅的原因是,实际环境中的干扰多为周期性脉冲(如开关电源的开关频率),调幅信号能有效模拟这类干扰的特性,确保测试的有效性。

充电场景对传导抗扰度限值的影响

充电场景的干扰环境差异,会影响传导抗扰度限值的选择:

1、静态充电场景(车辆静止、充电桩固定):这类场景是最常见的应用场景,干扰主要来自充电桩内部的开关电源、附近的照明设备或电力线路,干扰强度中等,因此采用等级2(10V)限值,符合大部分公共充电桩的使用环境。

2、极端环境场景(高海拔、高温、潮湿):高海拔会降低空气绝缘强度,高温会加速线缆老化,潮湿会增加漏电流——这些因素可能间接降低充电接口的抗干扰能力,但传导抗扰度的限值本身不会调整,而是通过增加绝缘电阻测试、温升测试等项目,确保接口在极端环境下仍能满足10V的抗扰要求。

3、移动式充电场景(如应急充电桩、房车充电):这类场景下,充电接口可能接触到更多干扰源(如移动式充电桩的发电机干扰、车辆行驶中的电磁辐射),但目前国内标准未针对此类场景单独设定限值,仍参考静态场景的10V要求,仅在测试时增加线缆振动、插拔次数等附加项目。

传导抗扰度限值与充电安全的关联

传导抗扰度限值的设定直接服务于充电安全:若充电接口的抗扰度未达限值要求,可能引发三类安全风险:

1、信号误判:控制导引线受干扰可能导致充电桩误判“接口未连接”,从而突然停止充电,或误判“电池已满”导致提前断电,影响充电效率;

2、功率异常:功率线受干扰可能导致BMS错误调整充电电流,引发电池过充(超过额定电压)或过放(低于保护电压),缩短电池寿命甚至引发热失控;

3、设备损坏:强干扰可能击穿充电接口的绝缘层,导致短路或漏电,引发充电桩或车辆的电气故障。

因此,10V(功率线)、3V(信号线)的限值并非随意设定,而是通过大量实车测试与故障案例分析,确保接口在常见干扰环境下不会出现上述风险。

测试中的关键因素对限值执行的影响

实际测试中,若忽略以下因素,可能导致限值评估不准确:

1、接地可靠性:传导抗扰度测试要求被测接口(EUT)单点接地,接地电阻≤0.1Ω——若PE线接地不良,干扰信号会通过其他路径泄漏,导致实际施加到接口的电平低于10V,误判为“合格”。

2、线缆布局:测试时,充电枪线需按照实际使用长度展开(如交流枪线2.5米、直流枪线3米),避免盘绕——盘绕会增加线缆电感,衰减干扰信号,导致测试结果偏乐观。

3、负载状态:测试时充电接口需处于带载状态(如交流充电带载2kW、直流充电带载50kW),空载状态下接口的输入阻抗与实际工作状态差异大,会影响干扰信号的耦合效率,导致限值评估失效。

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