電動車及其充電系統的電磁兼容標準研究
電動車及其充電系統的電磁兼容標準研究
摘要：基于電動車的發展趨勢以及在其產業化進程中面臨的挑戰，全面介紹了電動車及其充電系統的電磁兼容問題，重點闡述了電動車的電磁場發射要求及其充電系統的電磁干擾和抗干擾性能要求。
關鍵詞: 電動車 電場 磁場 充電系統 騷擾 抗干擾
一、 電動車及其充電系統的發展現狀
隨著石油供應的日趨緊缺和環境污染的日益加劇，電動車這種以電能為動力的交通工具憑借其節能、環保的優點日漸成為業界關注的焦點。20世紀80年代以來, 許多發達國家紛紛投入巨資研發電動汽車，我國的“863 計劃”也已明確將電動汽車作為重點攻關項目。目前，我國電動汽車的研發水平與發達國家基本上處在同一起跑線上，在某些方面甚至超過國外。2005年，我國*代混合動力商品車通過論證和驗收。
與傳統汽車相比，純電動汽車zui大的變革是取消了內燃機，改為電機，能量來源由燃油改為車載蓄電池。一部分車輛采用直流電動機，其dc-dc轉換器、換向裝置和晶閘管斬波調速裝置向外界發射騷擾；一部分車輛采用交流電動機，蓄電池的直流電經過dc-ac逆變器轉換為交流電給電機供電，通過電機驅動車輛行進。如果抑制措施不夠，逆變后的交流電中將含有豐富的諧波成分，經裝置的輸入輸出線向空間發射較強的電場和磁場。其頻譜范圍較廣，從幾十千赫到幾十、幾百兆赫茲甚至覆蓋射頻段，會對調幅廣播頻段以及汽車本身電子管理系統的時鐘頻率產生嚴重干擾。另一方面，許多汽車廠家為提高汽車的經濟性、安全性和舒適性，在汽車上裝置了較多的電子設備，如汽車制動防抱死裝置（abs）、電子控制制動系統（eds）及安全氣囊。如果這些系統的電子控制裝置受到干擾，將導致汽車管理系統失調，造成嚴重的交通事故。因此出于安全角度，電動車的研發階段應專門進行電磁兼容（emc）測試，保證整車以及零部件滿足電磁兼容的標準要求。
電動車的發展方向是真正“*、無污染、不消耗燃油”。但是zui近來自北美混合動力車車主的投訴，使混合動力車等電動汽車遭遇一場電磁危機。其原因在于電動車的電磁輻射對人體以及生態環境的危害，目前國內尚沒有開始這方面的研究，國外有相關研究。雖然這一問題目前尚未有定論，但消費者的擔憂不無道理。電磁輻射已被世界衛生組織列為繼水源、大氣、噪聲之后的第四大環境污染源。
另外電動汽車配套產品中的一個非常重要的組成部分是充電系統。根據電動車本身的設計，可以在家里充電，也可以在專業的充電站進行充電。國家*在《產業結構調整指導目錄（2005年本）》實施兩年之后，在舊版目錄鼓勵建設汽車加氣站工程的基礎上，《新指導目錄》提出，鼓勵建設新能源汽車充電站工程。目前國內的比亞迪公司正在著力研發自帶充電器的電動車，實現在家充電。要實現電動車的產業化，就必須解決電池充電問題，大量布置充電站并增加充電站的功率以提高充電速度，但是電動車充電站作為一個接在城市電網和電動車汽車之間的電工電子設備，必須對充電站的電磁兼容性有嚴格的要求，這樣才能保證充電站在電網中安全穩定的運行并不對其他設備產生干擾。目前國內有相關法規，都很少強制執行，本文對相關法規進行剖析和總結，為電動車以及充電系統的開發工作做鋪墊。
二、 電動車emc標準以及測試項目
國家標準中與電動車輛有關的電磁兼容標準有四個，分別是gb/t17619-1998《機動車電子電器組件的電磁輻射抗干擾限值和測量方法》、gb18655-2002《用于保護車載接收機的無線電騷擾特性的限值和測量方法》、gb14023-2006《車輛、船和由內燃機驅動的裝置 無線電騷擾特性 限值和測量方法》和gb/t18387-2008《電動車輛的電磁場輻射強度的限值和測量方法 寬帶9khz～30mhz》，其中前面三個標準與傳統車輛通用，本文不在詳述。
國家標準gb/t18387-2008等同采用美國機動汽車工程師協會標準saej 551-5:2004《電動車輛的磁場和電場強度的測量方法及執行電平》。
目前國內電動車輛還處于研制樣車階段，電動車輛電磁場輻射強度的測量少有實施。本文根據標準總結相關試驗要求。
（1）gb18387中規定限值所用帶寬為1khz，而規定的測量儀器帶寬如表1，因此在測試之前要*行帶寬轉換。0.009mhz～0.15mhz的轉換系數為20lg0.2=-13.98db，0.15mhz～30mhz的轉換系數為20lg9=19.08db。這些系數可以在軟件設置測試模板時進行，加上修正系數即可。標準規定的電場和磁場限值見圖1和圖2。
表1 測量儀器帶寬（6db）
頻率范圍
儀器帶寬
0.009mhz～0.15mhz
200hz
0.15mhz～30mhz
9khz
圖1 標準峰值脈沖的電場強度發射限值 圖2 標準峰值脈沖的磁場強度發射限值
（2）測試場地為開闊試驗場地（oats），應符合gb14023中規定，目前這個信息時代，很難找到一個符合要求的開闊場?，F在大多都使用電波暗室（alse），alse具有很多優點：穩定的電特性，全天候試驗，可控制的電磁環境，測量重復性強。
（3）分別用1m垂直單極子天線和60cm靜電屏蔽環天線測量電場和磁場，測量時，單極子天線置于地面上，距車輛的zui近部分為3m±0.1m；環天線中心置于地面以上1m±0.05m，距車輛的zui近部分為3m±0.2m。
（4）被測車輛應運行在穩定車速40km/h下，對車輛的每一個側面進行測量，以獲得zui大輻射方向和zui大輻射電平值。在zui大輻射方向分別測量車速為16km/h和64km/h的zui大輻射電平值。
三、電動車充電系統emc標準以及測試項目
3.1 電動車充電系統的電磁騷擾
gb/t 18487.2-2001《電動車輛傳導充電系統電動車輛與交流/直流電源的連接要求》和gb/t 18487.3-2001《電動車輛傳導充電系統電動車輛交流/直流充電機（站）》的電磁環境測試部分分別對電動車充電設備和電動車充電站接交流電網時產生的諧波電流、傳導騷擾和輻射騷擾作了詳細規定。
▲ 諧波電流
充電系統連接到交流電源時，所引起的交流輸入電流失真不應該超過有關規定。額定電流小于16a的充電系統依據gb/t 17625.1測試符合性，額定電流大于16a小于7的充電系統依據iec61000-3-12測試符合性。
▲ 高頻傳導騷擾
gb/t 18487.2-2001中規定了電動車輛在交流輸入連接端的傳導騷擾限值，見表2。根據gb4343、gb 6113.1和gb 6113.2來檢驗其符合性。把電動車輛的電源電纜連到人工設置的電源網絡上，測量電動車輛充電設備的高頻電壓騷擾，然后確定產生zui大電壓騷擾的工作點。
表2 電動車車載充電系統的交流輸入端的傳導發射限值
位 置
非限定區域（包括民用環境）
限定區域的（于工業環境）
頻段mhz
準峰值dbμv
平均值dbμv
準峰值dbμv
平均值dbμv
0.15～0.5
66隨頻率對數減少到56
56隨頻率對數減少到46
79
66
0.5～5.0
56
46
73
60
5.o～30.0
60
50
73
60
注：表中平均值測量用限值是暫定的，通過一段時間實踐后可能會修改。
電磁兼容配置方案
右鍵點擊:進入公司 了解更多其他配置方案及知識
交流咨詢:
歡迎交流電磁兼容emc:請加:
贈送emc儀器手冊.或者進入:電磁兼容測試儀器
一、電磁兼容知識大匯總
二、靜電放電抗干擾試驗系統【iec61000-4-2 gb/t17626.2】
三、射頻磁場輻射抗繞度試驗【iec61000-4-3 gb/t17626.3】
四、電快速瞬變脈沖群的抗干擾度試驗【iec61000-4-4 gb/t17626.4】
五、雷擊浪涌抗干擾度試驗【iec61000-4-5 gb/t17626.5】
六、射頻傳導抗擾度試驗【iec61000-4-6 gb/t17626.6】
七、工頻磁場抗擾度試驗【iec61000-4-8 gb/t17626.8】
八、脈沖磁場抗擾度試驗【iec61000-4-9 gb/t17626.9】
九、電壓跌落、短時中斷和電壓漸變的抗干擾度試驗【iec61000-4-11】
十、諧波電流、電壓波動和閃爍測試系統【iec61000-3-2，iec61000-3-3】
十一、衰減震蕩&振鈴波抗擾度試驗【iec61000-4-12 gb/t17626.12】
十三、汽車電子沿電源線的電瞬態傳導抗擾度試驗系統【iso7637-2，gb/t21437】
十三、電磁兼容屏蔽室建設方案
進入:電磁兼容測試儀器 了解更多方案與知識
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關鍵詞: 電動車 電場 磁場 充電系統 騷擾 抗干擾
一、 電動車及其充電系統的發展現狀
隨著石油供應的日趨緊缺和環境污染的日益加劇，電動車這種以電能為動力的交通工具憑借其節能、環保的優點日漸成為業界關注的焦點。20世紀80年代以來, 許多發達國家紛紛投入巨資研發電動汽車，我國的“863 計劃”也已明確將電動汽車作為重點攻關項目。目前，我國電動汽車的研發水平與發達國家基本上處在同一起跑線上，在某些方面甚至超過國外。2005年，我國*代混合動力商品車通過論證和驗收。
與傳統汽車相比，純電動汽車zui大的變革是取消了內燃機，改為電機，能量來源由燃油改為車載蓄電池。一部分車輛采用直流電動機，其dc-dc轉換器、換向裝置和晶閘管斬波調速裝置向外界發射騷擾；一部分車輛采用交流電動機，蓄電池的直流電經過dc-ac逆變器轉換為交流電給電機供電，通過電機驅動車輛行進。如果抑制措施不夠，逆變后的交流電中將含有豐富的諧波成分，經裝置的輸入輸出線向空間發射較強的電場和磁場。其頻譜范圍較廣，從幾十千赫到幾十、幾百兆赫茲甚至覆蓋射頻段，會對調幅廣播頻段以及汽車本身電子管理系統的時鐘頻率產生嚴重干擾。另一方面，許多汽車廠家為提高汽車的經濟性、安全性和舒適性，在汽車上裝置了較多的電子設備，如汽車制動防抱死裝置（abs）、電子控制制動系統（eds）及安全氣囊。如果這些系統的電子控制裝置受到干擾，將導致汽車管理系統失調，造成嚴重的交通事故。因此出于安全角度，電動車的研發階段應專門進行電磁兼容（emc）測試，保證整車以及零部件滿足電磁兼容的標準要求。
電動車的發展方向是真正“*、無污染、不消耗燃油”。但是zui近來自北美混合動力車車主的投訴，使混合動力車等電動汽車遭遇一場電磁危機。其原因在于電動車的電磁輻射對人體以及生態環境的危害，目前國內尚沒有開始這方面的研究，國外有相關研究。雖然這一問題目前尚未有定論，但消費者的擔憂不無道理。電磁輻射已被世界衛生組織列為繼水源、大氣、噪聲之后的第四大環境污染源。
另外電動汽車配套產品中的一個非常重要的組成部分是充電系統。根據電動車本身的設計，可以在家里充電，也可以在專業的充電站進行充電。國家*在《產業結構調整指導目錄（2005年本）》實施兩年之后，在舊版目錄鼓勵建設汽車加氣站工程的基礎上，《新指導目錄》提出，鼓勵建設新能源汽車充電站工程。目前國內的比亞迪公司正在著力研發自帶充電器的電動車，實現在家充電。要實現電動車的產業化，就必須解決電池充電問題，大量布置充電站并增加充電站的功率以提高充電速度，但是電動車充電站作為一個接在城市電網和電動車汽車之間的電工電子設備，必須對充電站的電磁兼容性有嚴格的要求，這樣才能保證充電站在電網中安全穩定的運行并不對其他設備產生干擾。目前國內有相關法規，都很少強制執行，本文對相關法規進行剖析和總結，為電動車以及充電系統的開發工作做鋪墊。
二、 電動車emc標準以及測試項目
國家標準中與電動車輛有關的電磁兼容標準有四個，分別是gb/t17619-1998《機動車電子電器組件的電磁輻射抗干擾限值和測量方法》、gb18655-2002《用于保護車載接收機的無線電騷擾特性的限值和測量方法》、gb14023-2006《車輛、船和由內燃機驅動的裝置 無線電騷擾特性 限值和測量方法》和gb/t18387-2008《電動車輛的電磁場輻射強度的限值和測量方法 寬帶9khz～30mhz》，其中前面三個標準與傳統車輛通用，本文不在詳述。
國家標準gb/t18387-2008等同采用美國機動汽車工程師協會標準saej 551-5:2004《電動車輛的磁場和電場強度的測量方法及執行電平》。
目前國內電動車輛還處于研制樣車階段，電動車輛電磁場輻射強度的測量少有實施。本文根據標準總結相關試驗要求。
（1）gb18387中規定限值所用帶寬為1khz，而規定的測量儀器帶寬如表1，因此在測試之前要*行帶寬轉換。0.009mhz～0.15mhz的轉換系數為20lg0.2=-13.98db，0.15mhz～30mhz的轉換系數為20lg9=19.08db。這些系數可以在軟件設置測試模板時進行，加上修正系數即可。標準規定的電場和磁場限值見圖1和圖2。
表1 測量儀器帶寬（6db）
頻率范圍
儀器帶寬
0.009mhz～0.15mhz
200hz
0.15mhz～30mhz
9khz
圖1 標準峰值脈沖的電場強度發射限值 圖2 標準峰值脈沖的磁場強度發射限值
（2）測試場地為開闊試驗場地（oats），應符合gb14023中規定，目前這個信息時代，很難找到一個符合要求的開闊場?，F在大多都使用電波暗室（alse），alse具有很多優點：穩定的電特性，全天候試驗，可控制的電磁環境，測量重復性強。
（3）分別用1m垂直單極子天線和60cm靜電屏蔽環天線測量電場和磁場，測量時，單極子天線置于地面上，距車輛的zui近部分為3m±0.1m；環天線中心置于地面以上1m±0.05m，距車輛的zui近部分為3m±0.2m。
（4）被測車輛應運行在穩定車速40km/h下，對車輛的每一個側面進行測量，以獲得zui大輻射方向和zui大輻射電平值。在zui大輻射方向分別測量車速為16km/h和64km/h的zui大輻射電平值。
三、電動車充電系統emc標準以及測試項目
3.1 電動車充電系統的電磁騷擾
gb/t 18487.2-2001《電動車輛傳導充電系統電動車輛與交流/直流電源的連接要求》和gb/t 18487.3-2001《電動車輛傳導充電系統電動車輛交流/直流充電機（站）》的電磁環境測試部分分別對電動車充電設備和電動車充電站接交流電網時產生的諧波電流、傳導騷擾和輻射騷擾作了詳細規定。
▲ 諧波電流
充電系統連接到交流電源時，所引起的交流輸入電流失真不應該超過有關規定。額定電流小于16a的充電系統依據gb/t 17625.1測試符合性，額定電流大于16a小于7的充電系統依據iec61000-3-12測試符合性。
▲ 高頻傳導騷擾
gb/t 18487.2-2001中規定了電動車輛在交流輸入連接端的傳導騷擾限值，見表2。根據gb4343、gb 6113.1和gb 6113.2來檢驗其符合性。把電動車輛的電源電纜連到人工設置的電源網絡上，測量電動車輛充電設備的高頻電壓騷擾，然后確定產生zui大電壓騷擾的工作點。
表2 電動車車載充電系統的交流輸入端的傳導發射限值
位 置
非限定區域（包括民用環境）
限定區域的（于工業環境）
頻段mhz
準峰值dbμv
平均值dbμv
準峰值dbμv
平均值dbμv
0.15～0.5
66隨頻率對數減少到56
56隨頻率對數減少到46
79
66
0.5～5.0
56
46
73
60
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60
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注：表中平均值測量用限值是暫定的，通過一段時間實踐后可能會修改。
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一、電磁兼容知識大匯總
二、靜電放電抗干擾試驗系統【iec61000-4-2 gb/t17626.2】
三、射頻磁場輻射抗繞度試驗【iec61000-4-3 gb/t17626.3】
四、電快速瞬變脈沖群的抗干擾度試驗【iec61000-4-4 gb/t17626.4】
五、雷擊浪涌抗干擾度試驗【iec61000-4-5 gb/t17626.5】
六、射頻傳導抗擾度試驗【iec61000-4-6 gb/t17626.6】
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八、脈沖磁場抗擾度試驗【iec61000-4-9 gb/t17626.9】
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十、諧波電流、電壓波動和閃爍測試系統【iec61000-3-2，iec61000-3-3】
十一、衰減震蕩&振鈴波抗擾度試驗【iec61000-4-12 gb/t17626.12】
十三、汽車電子沿電源線的電瞬態傳導抗擾度試驗系統【iso7637-2，gb/t21437】
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