《電動汽車傳導(dǎo)充電電磁兼容性要求和試驗方法》

目前，全國新能源汽車的保有量為603萬輛，占據(jù)汽車總量的2.1%。相對于百萬級保有量來說，去年電動汽車充電起火的事故發(fā)生了四五十起，屬于可控范圍，但充電EMC安全仍應(yīng)引起重視。

充電EMC的影響十分廣泛，包括電動汽車與電網(wǎng)之間的相互影響、電動汽車對周圍環(huán)境的影響等，具體如圖1所示。

電動汽車EMC標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展歷程主要是近20年，2001年GB/T18387作為國內(nèi)第一本電動車專用電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)頒布，2011年UNR10.04第一次將整車充電EMC性能納入標(biāo)準(zhǔn)考察范圍內(nèi)，2019年UNR10.06完善了整車充電狀態(tài)的細(xì)節(jié)，2021年國內(nèi)首個汽車充電電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)正式發(fā)布，即GB/T40428—2021《電動汽車傳導(dǎo)充電電磁兼容性要求和試驗方法》（下稱“該標(biāo)準(zhǔn)”），該標(biāo)準(zhǔn)適用于可外接充電的電動汽車，也適用于車輛與供電設(shè)備組成的系統(tǒng)。

1. 標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容框架

新能源汽車充電時需要連接電網(wǎng)，而電網(wǎng)不可避免地會攜帶一些副產(chǎn)品，比如諧波和間接雷等，這些不僅容易導(dǎo)致電動汽車充電中斷，嚴(yán)重時甚至能夠損壞車輛的充電系統(tǒng)。

本標(biāo)準(zhǔn)包括整車充電輻射發(fā)射、傳導(dǎo)發(fā)射、諧波發(fā)射、電壓變化、電壓波動和閃爍發(fā)射、充電輻射抗擾、電快速脈沖群（EFT）、浪涌等諸多電動汽車充電時需要重點考察的測試項目，下面給予簡單介紹。

輻射發(fā)射：測量被測樣品通過空間傳播的輻射騷擾場強。

傳導(dǎo)發(fā)射：測量被測樣品工作時通過電源線、信號線/控制線、地線傳輸出去的傳導(dǎo)騷擾信號強度。

輻射抗擾：通過模擬一定強度的電磁輻射環(huán)境，考察被測樣品的電磁場輻射抗擾能力。

諧波發(fā)射：考察車輛充電時，車輛或者是車輛與供電設(shè)備組成的系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波電流對電網(wǎng)的影響。電壓變化、電壓波動和閃爍發(fā)射：考察車輛充電時，車輛或者是車輛與供電設(shè)備組成的系統(tǒng)引起的電壓變化對電網(wǎng)的影響。

電快速脈沖群（EFT）：它屬于在諸多干擾中最常見的，但其攻擊力比較弱，主要會降低充電效率，并不容易使電動汽車充電系統(tǒng)罷工，更沒有很強的破壞性。EFT的特點是上升時間快，持續(xù)時間短，能量低。專門針對電動汽車的要求，在歐盟強制認(rèn)證法規(guī)UNR10及本標(biāo)準(zhǔn)中，都要求對電源供電端口施加2kV的干擾電壓。在220V的正常電壓下，施加近10倍電壓的干擾脈沖，測試要求可以說是十分嚴(yán)酷。

浪涌（Surge）：電網(wǎng)上的雷擊浪涌是間接雷，相較于直擊雷要輕微許多。專門針對電動汽車的要求，在歐盟強制認(rèn)證法規(guī)UNR10及本標(biāo)準(zhǔn)中，都要求對電源供電端口施加2kV的干擾電壓。相同的峰值電壓下，脈沖群的半峰時間僅為50ns，而浪涌則高達(dá)50μs，時間延長了1000倍，這帶來的能量必然是成百上千倍的差異。因此，欲承受住浪涌的襲擊，必須依靠大功率的吸收器件，如電容、壓敏電阻、TVS管、氣體放電管等，以及更合理的電路設(shè)計，將干擾的能量統(tǒng)統(tǒng)吸收掉或隔離開，避免破壞用電設(shè)備。另外值得說明的是，浪涌抗干擾測試通過了，并不代表脈沖群就沒問題了。

為了保障車輛充電的良好性能，這些測試項目在車輛研發(fā)階段，都需要在關(guān)鍵部件和整車上測試許多遍。所以說，電動汽車雖然結(jié)構(gòu)簡單，但是至少在充電EMC與安全方面，正在逐漸引起汽車行業(yè)的重視。下表所示為GB/T40428—2021對電動汽車的充電EMC要求，測試項目如表1所示。

2. 發(fā)射類技術(shù)要求

該標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)射類通用要求為：試驗前，車輛可充電儲能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)應(yīng)處在20％～80％之間。交流充電的充電電流應(yīng)不小于車輛持續(xù)最大充電電流值的80％；直流充電的充電電流應(yīng)不小于20A或車輛持續(xù)最大充電電流值的20％，取兩者較大值（除非另有規(guī)定）。

試驗時，車輛應(yīng)靜止，發(fā)動機（如有）應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài)。所有與測試功能無關(guān)且可由駕駛員或乘員長時關(guān)閉的設(shè)備應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài)。試驗時，若有需要，可關(guān)閉直流充電車輛充電電路的絕緣監(jiān)測系統(tǒng)。若關(guān)閉，宜考慮其它的安全防護(hù)措施。

該標(biāo)準(zhǔn)劃分了測試對象為系統(tǒng)和車輛，測試邊界更加明確、責(zé)任劃分更加明確，例如電磁輻射發(fā)射試驗布置，如圖2和圖3所示。有效避免了電動汽車與供電設(shè)備組成系統(tǒng)共同作為測試對象時，供電設(shè)備對測試結(jié)果帶來的不確定性，這是與UNR10最大的差異。該標(biāo)準(zhǔn)的布置圖詳細(xì)區(qū)分了交直流、車輛接口在車頭/車尾或在側(cè)面的布置圖，因此實施操作更加細(xì)化。

單獨對車輛的測試方法也可以稱之為模擬法，即模擬充電樁供電。由GB/T18487.1—2015可知，充電設(shè)備需要提供L，N，PE和CP與車輛連接，并按一定的控制流程及協(xié)議確保車輛正常充電；L，N，PE為經(jīng)過LISN后的市電；CP信號為PWM信號，需要試驗室提供。中汽研新能源汽車檢驗中心(天津)有限公司電磁兼容部基于單片機信號發(fā)生器原理，自主設(shè)計了輸出電壓±5-±15之間可調(diào)PWM波；占空比20%-80%可調(diào)，充電電流隨之可調(diào)；擁有出色的EMC濾波措施，對底噪無干擾；擁有出色的抗擾性的模擬法信號源，該單品可以滿足標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的自由場，浪涌，電脈沖要求，模擬充電框架圖如圖4所示。

另外，該標(biāo)準(zhǔn)相比UNR10第六版關(guān)于充電測試要求，增加了工業(yè)環(huán)境下的沿AC電源線的射頻傳導(dǎo)發(fā)射限值，如表2所示。

3. 抗擾類技術(shù)要求

該標(biāo)準(zhǔn)的抗擾類通用要求為：試驗前，車輛可充電儲能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)應(yīng)處在20％～80％之間。交流充電的充電電流應(yīng)不小于車輛持續(xù)最大充電電流值的20％；直流充電的充電電流應(yīng)不小于20A或車輛持續(xù)最大充電電流值的20％，取兩者較大值。

抗擾度測試前，應(yīng)操作車輛，使車輛驅(qū)動系統(tǒng)處于不同工作狀態(tài)，在所有可能的狀態(tài)下進(jìn)行充電功能驗證，選擇可進(jìn)行正常充電且優(yōu)先級較高的狀態(tài)作為車輛抗擾度測試狀態(tài)，車輛測試狀態(tài)選擇如表3所示。

該標(biāo)準(zhǔn)要求充電抗擾度測試時，車輛駐車制動系統(tǒng)應(yīng)滿足：

a)若車輛駐車制動系統(tǒng)可手動或自動松開，則駐車制動系統(tǒng)應(yīng)處在非駐車狀態(tài)。

b)若車輛駐車制動系統(tǒng)無法手動或自動松開，則駐車制動系統(tǒng)可處在駐車狀態(tài)。

同時，該標(biāo)準(zhǔn)的判定要求為：

1)非駐車狀態(tài)的車輛應(yīng)不能通過其自身的驅(qū)動系統(tǒng)移動。

2)駐車狀態(tài)的車輛其駐車功能應(yīng)正常，車輛充電過程應(yīng)不中斷。

3)抗擾度試驗后，車輛行駛和駐車功能應(yīng)正常。

UNR10充電抗擾失效判據(jù)則為車輛啟動以及停車制動器意外釋放等，對充電狀態(tài)并無要求。然而，車輛充電狀態(tài)在抗擾項目出現(xiàn)問題的情況時有發(fā)生，例如充電中斷和車輛的充電系統(tǒng)發(fā)生損壞以至無法繼續(xù)充電等情況，這些都會嚴(yán)重影響電動汽車的用車體驗和社會認(rèn)可度。因此，與UNR10相比，該標(biāo)準(zhǔn)對安全性考察的要求更加全面。

4. 結(jié)束語

本論文通過對標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容及重點條款的解讀，以及與歐盟法規(guī)UNR10第六版關(guān)于充電測試要求的對比分析，完成了內(nèi)容框架和技術(shù)要求等方面的標(biāo)準(zhǔn)解讀，以便于企業(yè)能夠更好地了解相關(guān)國家法規(guī)的關(guān)鍵點。

GB/T40428—2021是在整車直流充電相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)、研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國國情和產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀而制定的，作為汽車行業(yè)內(nèi)首個車輛充電測試的國家標(biāo)準(zhǔn)，將助力提升整車的充電EMC安全，讓新能源汽車獲得更高的社會認(rèn)可度。

審核編輯 ：李倩