电动汽车充电桩EMC测试技术总结
摘要
关键词
电磁兼容、电动汽车、充电桩、测试技术
正文
1 电动汽车充电桩的EMC测试要求和方法
1.1 电源端子传导骚扰测试
试验要求充电桩分别处于20%、50%和80%的充电工作状态,通过AMN人工电源网络给充电桩供电。电源输入端口测试时,接收机通过同轴电缆连接人工电源网络的输出端口,通过切换人工电源网络的L/N旋钮来选择不同测试电源线的对地共模骚扰电压。测试频率的范围为150kHz-30MHz,其中需要刷卡进入充电状态的充电桩会在13.562MHz出现尖峰信号,可以申请豁免。测试超标时,一般通过滤波或者在输入线并联电容来整改,铁氧体磁环其实就是一种低感性阻抗值的滤波器,在低频段呈现出吸收性,使干扰的能量转化为热损耗,降低数据线或信号线上干扰信号从而达到标准要求。
1.2 辐射骚扰测试
测试时,按照国标GBT 18487.2-2017的试验要求充电桩分别处于20%、50%和80%的充电带载状态,只对准峰值有限值要求,一般在30MHz-1GHz频率范围内测量,将充电桩置于三米法半电波暗室的转台中心并进行360度转动,接收天线需要进行垂直、水平两种极化的测试,需要使用天线塔在1-4m的高度自动升降,找到最大的辐射点。对于1GHz以上的辐射发射测量,只有在充电桩的内部最大工作频率超过108MHz时进行,注意,进行1GHz以上的辐射骚扰测量时,需要在地面铺设吸波材料,减少地面反射。
1.3 静电放电抗扰度测试
需要使用静电枪在可触及的外壳和操作部分进行直接放电,一般对金属部分进行直接接触放电,对绝缘部分进行空气放电。按GB/T 18487.2-2017中规定,技术标准要求充电桩在半载充电以及待机条件下,应能在直接接触放电±6kV以及空气放电±8kV满足等级A要求。放电以1次/秒的速率正负各进行10次,以便让试验设备来得及做出响应。及时泄放电是测试通过的关键,因此充电桩外壳跟接地点之间要保持良好相接,防止因绝缘漆或者接触不良导致接地阻抗增大,使之无法及时泄放电荷而造成工作异常。
1.4 射频辐射电磁场抗扰度测试
电动汽车的充电桩使用场所会有不同强度的电磁场,它们会干扰充电桩的正常工作。所以在充电桩安装使用前必须对充电桩的辐射电磁场强度进行检测,看是否在国家规定的标准之内。按GB/T 17626.3-2006中的试验方法,技术标准要求家用充电桩应能抵抗10V/m的射频辐射电磁场影响而不发生错误动作,并能正常工作。标准适用的频率范围为80MHz-1GHz,要求用对载波频率进行1kHz 80%的正弦波幅度调制,台式设备放在80cm高的木桌上,天线的垂直、水平每个极性都要对试验设备的四个面进行试验。
1.5 电快速瞬变脉冲群抗扰度测试
电的快速瞬变也是可以影响充电桩的使用的,如何控制电变的速度也是应当检测的一部分。通过试验检测得出数据,不能过快、过慢地对充电桩进行变速分析,一定要控制在符合国家规定标准的合理范围内。按照GB/T 17626.4-2018第五章规定,能够承受的±2kV的电快速瞬变脉冲群抗扰度试验,不发生错误动作和损坏并能够正常工作。在试验中,需要使用耦合/去耦网络来施加试验电压,对一根线或几根线按照要求施加峰值电压,重复频率为5或100kHz的脉冲群;每次干扰时间正负各一分钟,中间间隔一分钟。电快速瞬变脉冲群试验中,充电桩最常出现的异常现象主要是指示灯颜色的变换和显示屏出现闪屏、黑屏。跟传导发射类似,抑制快速瞬变脉冲群干扰最简单有效的方法是在电源输入端口上串接铁氧体吸收磁环,增大高频段电阻分量,将快速瞬变脉冲群干扰的能量转化为热量。
1.6 浪涌抗扰度测试
标准要求充电桩应能承受GB/T 17626.5-2019中第5章规定的试验等级而不发生错误动作和损坏,并能正常工作。浪涌试验分别施加在线-线和线-地之间,线与线为差模,线与地为共模,正、负极性各施加5次,间隔时间为1分钟;通常要求在电源0°,90°,180°和270°上叠加浪涌信号。如果充电桩输出线长超过30m,则需要对于CPT端口进行试验。
1.7 射频场感应的传导骚扰抗扰度测试
标准要求充电桩应能满足GB/T 17626.6-2017射频场感应的传导骚扰抗扰度试验中第5章试验的要求,在待机和半载状态下不发生错误动作和损坏,并能正常工作。试验的频段为150kHz-80MHz,骚扰信号为1kHz 80%的正弦波调幅。在每一频率上的驻留时间,不应少于充电桩所需的运行和响应时间一般为2-3s。试验时,充电桩应放在0.1m高的绝缘支座上。
1.8、电源降压、瞬间中断、抗扰性试验电压改变
技术规范要求,充电桩在 GB/T 17626.11-2019 标准中应满足第5章电压暂降试验的要求,同时还应满足短时中断及电压变化的抗干扰能力。对中断测试等级要求修改为 3。 经过试验,充电桩没有出现任何故障和损坏,可以正常运行。充电桩应该在待机、半载工作时进行试验,,供三相供电系统时一般是单相进行试验。按验收要求等级进行检测,每次相隔 10 秒,一般要检测 3 次。需要注意,对于断电后需要重新刷卡才能进入充电状态的判定为等级 B。
2充电桩接地要求以及整改方案
(1)接地是必要的,以减少充电桩本身产生的干扰电流对周边的冲击。接地线应尽量设计短而少的阻抗,以有效降低和抑制传播散射能量的干扰。1、接地线应采用同一金属制成的导体;2、接地点要求导电能力优越;3、接地线接点机械强度要足。为确保充电桩的安全运行,我们必须确保金属外壳和线缆屏蔽层的有效接地,以及其他模块的屏蔽体也能够得到良好的导电。例如,当加入屏蔽壳体(如CPU)的模块需要与地面连接时,我们必须采取措施将其用铜箔进行接地,以确保敏感的信号线能够被安全地屏蔽。
(2)接地滤波器:建议将新增的滤波器直接安装在机壳上接地,以最大程度降低充电桩后期检测整改时的接地阻抗。
(3)为了有效抑制内部噪声和外部干扰,充电桩的各个模块,例如CPU、触摸屏、打印机、电表等,应该尽可能靠近接地点,以便在最短的时间内释放信号,从而减少接地回路的长度,并且确保每个模块都能够与接地点相连,从而提供最低的阻抗通道。
(3)静电接地:接入绝缘材料的导线器件,能起到释放静电防止电波再次辐射的作用。对于充电桩来说,首先要保证其外壳与地面的良好接地,设计专门的接地位置并用铜织带连接到地面,这才是最好的方案。充电桩的外接各部分都要做好,外壳和螺丝的衔接尤其要注意。为了防止因为绝缘漆面的存在而增加接地阻抗,我们需要采取措施确保干扰能够及时排除。充电桩中的各个屏蔽处,滤波器的地面,以及各个模块的地面,最后都与机壳地面连接在一起,这就是充电桩中的各个屏蔽处,也就是滤波器的各个模块的地面。
3结语
经过深入的研究和讨论,我们发现,充电桩的电磁兼容测试要求非常严格。因此,本文旨在为充电桩制造商提供一份完整的参考资料,以便他们在设计和实施过程中更好地满足这些要求,并且能够更加全面地理解和掌握电磁兼容测试的相关知识。促使电动汽车行业在中国快速成长,使产品进入市场的速度更快、更完善。
参考文献
[1]GBT 18487.2-2017 电动汽车传导充电系统 第2部分:非车载传导供电设备电磁兼容要求
[2]GB 4824—2019 工业、科学和医疗(ISM)射频设备 骚扰特性 限值和测量方法
[3]GB∕T 17626.2-2018 电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验
[4]GB∕T 17626.3-2016 电磁兼容 试验和测量技术 射频电磁场辐射抗扰度试验
[5]GB∕T 17626.4-2018 电磁兼容 试验和测量技术 电快速脉冲群抗扰度试验
[6]GB∕T 17626.5-2019 电磁兼容 试验和测量技术 浪涌(冲击)抗扰度试验
[7]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
[8]GB∕T 17626.11-2008 电磁兼容 试验和测量技术 电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度试验
[9]电磁兼容设计与实践 李富同 第二届检验检验电磁兼容及实验室管理学术研讨会
2011 苏州
作者简介
张龙飞:
男 2016年毕业于安阳工学院 鹏睿检测技术(上海)有限公司 测试主管
从事电力医疗汽车零部件的检测工作
先后工作于上海广达电脑有限公司、上海乐来汽车分析测试技术有限公司、
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