专利名称：电驱动汽车电磁兼容(emc)测试方法
技术领域：
本发明涉及汽车性能测试方法，具体涉及汽车电磁兼容的测试方法。
背景技术：
近年来，日益繁多的电子产品被广泛地应用在汽车上，并逐渐形成汽车电子技术。 电子技术在汽车上的应用程度已成为提高汽车技术水平的重要标志，各种电子电器产品在 汽车上占的比重正在提高，而且这种趋势还在不断的发展。因此，大量电子设备的应用涉及 到一个共性问题，这就是汽车电磁兼容。电磁兼容是研究在有限空间、有限的时间、有限的 频谱资源条件下，各种用电设备(系统、分系统、甚至包括生物体)可以共存并不致引起降 级的一门科学。汽车电磁兼容测试可分为电磁騷扰测试和电磁抗干扰测试。汽车电磁騷扰 (EMI)测试指在规定的电波暗室中，使用特定的测量设备对车辆在工作运行时向外发出的 电磁波进行测量，该测量值不得超过相应的标准限值，确保不会对周围电子设备的正常运 行造成影响。电磁抗干扰测试指通过实验室手段，以辐射或传导的方式，人为对车辆施加干 扰，以此判断在特定的电磁场干扰条件下汽车能否正常工作运行。汽车电磁干扰有着很大的危害。汽车电子设备中产生的电磁干扰关乎汽车特定电 子系统及其周围电子设备运行的安全可靠性，关乎电子控制功能的安全可靠性。同时，外界 的电磁干扰也会影响汽车上电子设备的正常工作，对车辆的安全运行造成威胁。此外，车内 的电磁辐射对人体也可能造成危害。因此，汽车电磁兼容测试是汽车性能测试的重要内容之一。电驱动汽车作为一种新能源汽车，不再单纯使用发动机作为动力来源，取而代之 的是包括燃料电池在内的各种电池作为驱动能源。燃料电池借助于电化学过程可以产生电 能，为车上的驱动系统和其它所有电子设备提供能量来源。除了和目前常规燃料汽车有相 同的电子电器设备的同时，又增加了包括燃料电池在内的各种电池及其控制器和驱动电机 及其控制器。这两大系统中运用了大量的高功率电力电子设备，它们的电磁兼容问题显得 格外重要。现有包括国家标准在内的各种标准法规中对汽车的电磁兼容测试方法绝大多数 是针对内燃机汽车，如汽油车和柴油车，针对新能源汽车的电磁兼容研究还很少。在测量方 法上完全依照内燃机汽车的工作特性而制定，已经不适合新能源汽车的试验要求。由于电 驱动汽车的动力系统工作方式不同于内燃机汽车，车辆在静止时整个动力系统并没有处于 典型工作状态下，电池系统没有大电流的输出，车轮驱动电机也没有工作。这样就无法准确 测量其正常运行时的电磁騷扰。
发明内容
“电磁兼容”的定义为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 何事物造成不能承受的电磁騷扰的能力。本发明的目的在于提供一种电驱动汽车的电磁兼容测试方法，以从汽车电磁騷扰(EMI)和/或汽车电磁抗干扰(EMQ两个角度来评价一台汽车的电磁兼容特性。为实现所述目的，一方面，本发明的电驱动汽车电磁兼容测试方法，其特点是，包 括在半电波暗室中进行的频率范围为0. 15MHz 30MHz的辐射騷扰测试方法，该辐射騷 扰测试方法包括步骤a，将电驱动汽车设置在加载的底盘测功机上，以恒速在底盘测功 机的轮鼓上运行，如果车速无法达到恒速，则以最高车速运行，同时打开车上的所有电子 电器设备；步骤b，测量电场，将带有天线匹配单元的垂直单极子垂直置于地面上，正对电 驱动汽车的驱动电机的中心，并使该垂直单极子的中心距电驱动汽车金属外壳的最近部 分为: 士0. lm，利用测量接收机接收垂直单极子信号，以对运行中的电驱动汽车的前后 左右四个方向进行测量；以及步骤c，测量磁场，将静电屏蔽环天线的中心位于地面以上 Im士0. 05m，正对电驱动汽车的驱动电机的中心，并使环天线中心距电驱动汽车金属外壳的 最近部分:3m士0. 2m，环天线分别设置三个正交方向，利用测量接收机接收环天线信号，对运 行中的电驱动汽车的前后左右四个方向进行测量。所述的电驱动汽车电磁兼容测试方法，其特点是，在步骤a中，所述恒速为64km/ h，在步骤b中，垂直单极子的长度为lm。另一方面，本发明的电驱动汽车电磁兼容测试方法，其特征在于，包括在半电波暗 室中进行的频率范围为30MHZ 1000MHz的辐射騷扰测试方法，该辐射騷扰测试方法包括 步骤a，将电驱动汽车设置在加载的底盘测功机上，以恒速在底盘测功机的轮鼓上运行，如 果车速无法达到恒速，则以最高车速运行，同时打开车上的所有电子电器设备；以及步骤 b，设置30MHz 1000MHz宽带天线距离车辆的最近部分为10m，且该宽带天线中心离地面或 地板的高度为3. OOm士0. 05m，该宽带天线在车辆的左右两侧，正对驱动电机的中心，进行水 平极化和垂直极化测量。
又一方面，本发明的电驱动汽车电磁兼容测试方法，其特点是，包括在半电波暗室 中进行的车外源辐射电磁场的电磁抗干扰测试方法，该电磁抗干扰测试方法包括步骤a， 将车辆设置在加载的底盘测功机上，以恒速在轮鼓上运行，如果无法达到该车速，则以最高 车速运行，同时打开与驾驶有关的电子设备；步骤b，基于正向功率，先进行场校准，确定车 辆参考点；步骤c，发射天线相位中心距离车辆参考点2m，距离地面1. 5m，利用发射天线分 别对车辆的前后两侧进行垂直极化和水平极化辐射，且参考点为前轮中心向车身方向延伸 0. 2m和后轮中心向车身方向延伸0. an。所述的电驱动汽车电磁兼容测试方法，其进一步的特点是，在步骤c中，在车辆参 考点处放置场强探头，距离地面lm，对参考点进行校准。所述的电驱动汽车电磁兼容测试方法，其进一步的特点是，车辆的行驶速度偏差 不超过10%，所述恒速为40km/h。又一方面，本发明的电驱动汽车电磁兼容测试方法，其特点是，包括在半电波暗室 中进行的大电流注入的电磁抗干扰测试方法，该电磁抗干扰测试方法包括步骤a，将车辆 设置在加载的底盘测功机上，以恒速在轮鼓上运行，如果无法达到该车速，则以最高车速运 行，同时打开与驾驶有关的电子设备；步骤b，利用电流注入探头直接感应在电驱动汽车的 控制器的电源线束上，用电流通过增加感应信号的频率来进行抗扰性试验，采用校准的注 入探头模式，将预先在试验台上校准好的干扰信号注入到指定导线上，在试验期间，车辆的 行驶速度偏差不超过10%。
再一方面，本发明的电驱动汽车电磁兼容测试方法，其特点是，包括在半电波暗室 中进行的静电放电的电磁抗干扰测试方法，该电磁抗干扰测试方法包括步骤a，将车辆设 置在加载的底盘测功机上，以恒速在轮鼓上运行，如果无法达到该车速，则以最高车速运 行，同时打开与驾驶有关的电子设备；步骤b，设置放电试验点，放电试验点应至少包括车 厢内的乘员能触及的全部电器开关和控制器件，还应包括车辆正常操作使用的按钮、拉杆 和手柄；步骤c，将ESD模拟器接地电缆与乘客车厢内的车身部分电气连接；步骤d，利用 ESD模拟器对全部放电点进行空气放电法试验；以及步骤d，各放电试验点在每种电压等级 下承受至少三次正电压放电和三次负电压放电，放电间隔至少5s，且在每种电压等级下，整 车的全部放电试验点应先承受一种极性的放电试验，再承受反极性的放电试验。本发明的有益效果是国内对包括燃料电池在内的电驱动汽车的电磁兼容测试方法的研究存在较大空 缺，根据这一情况，申请人研究了相应的试验工况，模拟实际使用情况，各电机等电力电子 设备处于典型工作状态下，确定出前述符合实际使用状况的典型数据和试验评价模式，确 保车辆正常使用时，不会对环境产生不良影响，同时车辆也不会受到周围环境中电磁场的 干扰；同时如果研究人员利用本发明的方法在电动汽车产品开发早期就能对产品核心部件 的电磁辐射、传导及抗扰性能进行系统分析，得到全频段的电磁兼容分担特性，不仅大大缩 短了产品开发周期、开发费用，还能确保产品的电磁辐射及抗扰性能在研发阶段即得到有 效控制，而不是像传统研发方法要待样品成形后才能检测该项性能。本发明是电磁辐射及 抗扰性能研究的有效方法。
图1是本发明第一实施例中电场测量布置的示意图；图2是本发明第一实施例中磁场测量布置的示意图；图3是本发明第二实施例中30MHz辐射騷扰测试测量布置的示意图；图4是本发明第二实施例中辐射騷扰测试合格与否测量流程图；图5是本发明第二实施例中宽带騷扰限值图表。图6是本发明第二实施例中窄带騷扰限值图表。图7是本发明第三实施例中试验信号图。图8是本发明第三实施例中试验布置图，其中(a)是主视图，(b)是俯视图。图9是本发明第三实施例中车辆参考点设置的示意图。图10是本发明第四实施例中电流注入测试布置的示意图。图11是人体ESD模型的电路图。
具体实施例方式第一实施例频率范围为0. 15MHz 30MHz辐射騷扰测试方法，其中，测试场地符合GB14023中半电波暗室的要求检波方式峰值检波预测试最小扫描时间9kHz 150kHz 100ms/kHz ；150kHz 30MHz 100ms/MHz。
终测测量时间1s测量接收机带宽(6dB):9kHz 150kHz :200Hz ；150kHz 30MHz :9kHz。测量天线对于电场测量，采用带有天线匹配单元的Im垂直单极子对于磁场测 量，采用60cm静电屏蔽环天线测量方法车辆在加载的底盘测功机(可采用市售产品，主要用于吸收车辆的能 量)上，以64km/h恒速在底盘测功机的轮鼓上运行，或者说，将电驱动汽车设置在底盘测功 机上，以64km/h的速度或者其他预定速度在底盘测功机模拟道路工况加载运行该电驱动 汽车。如果无法达到该车速，则以最高车速运行。打开车上的所有电子电器设备，如收音机、 导航仪、蓝牙免提、空调、远近光灯、雨刮、左转向灯等。如图1所示，测量电场时，棒天线1(垂直单极子)垂直置于地面上，正对车辆100 的驱动电机的中心，并使棒天线1的中心距车辆金属外壳的最近部分dl为: 士0. lm，对车 辆的前后左右四个方向进行测量。如图2所示，磁场测量时，环天线2的中心位于地面以上Im士0. 05m,正对车辆 100的驱动电机的中心，并使环天线2的中心距车辆100的金属外壳的最近部分距离d2为 : 士0. ail。天线2分别设置三个正交方向，对车辆的前后左右四个方向进行测量。在本实施例中，电场和磁场限值如下表1电场强度发射限值频率电平 /dB ( μ V/m/kHz)9kHz 4. 77MHz99. 9-201g[Freq(MHz)/0. 009]4. 77MHz 15. 92MHz154. 4-401g[Freq(MHz)/0. 009]15. 92MHz 20MHz89. 4-201g[Freq(MHz)/0. 009]20MHz 30MHz22. 5
表2磁场强度发射限值频率电平 /dB ( μ A/m/kHz)9kHz 4. 77MHz48. 4-201g[Freq(MHz)/0. 009]4. 77MHz 15. 92MHz102. 9-401g[Freq(MHz)/0. 009]15. 92MHz 20MHz37. 9-201g[Freq(MHz)/0. 009]
权利要求
1.一种电驱动汽车电磁兼容测试方法，其特征在于，包括在半电波暗室中进行的频率 范围为0. 15MHz 30MHz、30MHz 1000MHz的辐射騷扰测试方法，该辐射騷扰测试方法包 括步骤a，将电驱动汽车设置在底盘测功机上，以预定速度在底盘测功机模拟道路工况加 载运行，如果车速无法达到预定速度，则以最高车速运行，同时打开车上的所有电子电器设 备；步骤b，测量电场，将带有天线匹配单元的垂直单极子垂直置于地面上，正对电驱动 汽车的驱动电机的中心，并使该垂直单极子的中心距电驱动汽车金属外壳的最近部分为 : 士0. lm，利用测量接收机接收垂直单极子信号，以对运行中的电驱动汽车的前后左右四 个方向进行测量；以及步骤c，测量磁场，将静电屏蔽环天线的中心位于地面以上Im士0. 05m，正对电驱动汽 车的驱动电机的中心，并使环天线中心距电驱动汽车金属外壳的最近部分:3m士0. 2m，环天 线分别设置三个正交方向，利用测量接收机接收环天线信号，对运行中的电驱动汽车的前 后左右四个方向进行测量。
2.如权利要求1所述的电驱动汽车电磁兼容测试方法，其特征在于，在步骤a中，所述 预定速度为64km/h，在步骤b中，垂直单极子的长度为lm。
3.一种电驱动汽车电磁兼容测试方法，其特征在于，包括在半电波暗室中进行的频率 范围为30MHz 1000MHz的辐射騷扰测试方法，该辐射騷扰测试方法包括步骤a，将电驱动汽车设置在加载的底盘测功机上，以恒速在底盘测功机的轮鼓上运 行，如果车速无法达到恒速，则以最高车速运行，同时打开车上的所有电子电器设备；以及步骤b，设置30MHz 1000MHz宽带天线距离车辆的最近部分为10m，且该宽带天线中 心离地面或地板的高度为3. OOm士0. 05m,该宽带天线在车辆的左右两侧，正对驱动电机的 中心，进行水平极化和垂直极化测量。
4.如权利要求3所述的电驱动汽车电磁兼容测试方法，其特征在于，所述恒速为40km/h。
5.一种电驱动汽车电磁兼容测试方法，其特征在于，包括在半电波暗室中进行的车外 源辐射电磁场的电磁抗干扰测试方法，该电磁抗干扰测试方法包括步骤a，将车辆设置在加载的底盘测功机上，以恒速在轮鼓上运行，如果无法达到该车 速，则以最高车速运行，同时打开与驾驶有关的电子设备；步骤b，基于正向功率，先进行场校准，确定车辆参考点；步骤c，发射天线相位中心距离车辆参考点2m，距离地面1.5m，利用发射天线分别对 车辆的前后两侧进行垂直极化和水平极化辐射，且参考点为前轮中心向车身方向延伸0. 2m 和后轮中心向车身方向延伸0. an。
6.如权利要求5所述的电驱动汽车电磁兼容测试方法，其特征在于，在步骤c中，在车 辆参考点处放置场强探头，距离地面lm，对参考点进行校准。
7.如权利要求5所述的电驱动汽车电磁兼容测试方法，其特征在于，车辆的行驶速度 偏差不超过10%，所述恒速为40km/h。
8.一种电驱动汽车电磁兼容测试方法，其特征在于，包括在半电波暗室中进行的大电 流注入的电磁抗干扰测试方法，该电磁抗干扰测试方法包括步骤a，将车辆设置在加载的底盘测功机上，以恒速在轮鼓上运行，如果无法达到该车 速，则以最高车速运行，同时打开与驾驶有关的电子设备；步骤b，利用电流注入探头直接感应在电驱动汽车的控制器的电源线束上，用电流通过 增加感应信号的频率来进行抗扰性试验，采用校准的注入探头模式，将预先在试验台上校 准好的干扰信号注入到指定导线上，在试验期间，车辆的行驶速度偏差不超过10%。
9. 一种电驱动汽车电磁兼容测试方法，其特征在于，包括在半电波暗室中进行的静电 放电的电磁抗干扰测试方法，该电磁抗干扰测试方法包括步骤a，将车辆设置在加载的底盘测功机上，以恒速在轮鼓上运行，如果无法达到该车 速，则以最高车速运行，同时打开与驾驶有关的电子设备；步骤b，设置放电试验点，放电试验点应至少包括车厢内的乘员能触及的全部电器开关 和控制器件，还应包括车辆正常操作使用的按钮、拉杆和手柄；步骤c，将ESD模拟器接地电缆与乘客车厢内的车身部分电气连接； 步骤d，利用ESD模拟器对全部放电点进行放电试验；以及步骤d，各放电试验点在每种电压等级下承受至少三次正电压放电和三次负电压放电， 放电间隔至少5s，且在每种电压等级下，整车的全部放电试验点应先承受一种极性的放电 试验，再承受反极性的放电试验。
全文摘要
本发明提供一种电驱动汽车电磁兼容测试方法，由于电驱动汽车的电磁骚扰而言，不同于一般的内燃机汽车，以它的工作原理而言，具有更强的电磁骚扰特性，大规模电子系统的应用更应当有较高的抗电磁干扰，本发明将电驱动汽车设置在加载的底盘测功机上，以特定的速度在底盘测功机上运行，使底盘测功机实现能量吸收，对运行状态的车辆从汽车电磁骚扰(EMI)和汽车电磁抗干扰(EMS)两个角度来评价一台汽车的电磁兼容特性，从而可准确测量车辆正常运行时的电磁骚扰。
文档编号G01R31/00GK102043101SQ20091019733
公开日2011年5月4日 申请日期2009年10月19日 优先权日2009年10月19日
发明者刘延林, 张君, 王雍, 童晓敏, 缪文泉, 谢欢, 郭则新 申请人:上海机动车检测中心