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E-mark认证新旧法规对整车电磁兼容要求的差异分析

2016-12-01吴银花万宇明王春林国家轻型电动车及电池产品质量监督检验中心江苏无锡214000

新能源科技 2016年8期
关键词:抗扰度电磁辐射整车

吴银花 万宇明 王春林(国家轻型电动车及电池产品质量监督检验中心,江苏 无锡 214000)

E-mark认证新旧法规对整车电磁兼容要求的差异分析

吴银花 万宇明 王春林(国家轻型电动车及电池产品质量监督检验中心,江苏 无锡 214000)

ECE R10与97/24/EC分别是E-mark认证新旧法规中对电磁兼容要求。文章主要针对电动车整车试验项目,较详细地分析和介绍了二者之间的差异,包括被测样品的配置模式、新增项目以及原有项目的不同点。

E-mark;认证;电磁兼容;差异

1.引言

自2016年1月1日起,欧洲议会及欧盟理事会于2013年发布的168/2013号法规——《两轮或三轮车和四轮车型式认证和市场监管》已正式实施,新法规适用于所有的L1e~L7e类车辆(两轮、三轮和四轮)。

电磁兼容(EMC)方面,在44/2014号法规(168/2013号法规关于L类车辆结构和一般认证要求的补充条款)中,明确指出ECE R10电磁兼容法规应为强制要求并替代欧洲议会及理事会1997年6月17日指令97/24/EC第8章两轮或三轮摩托车电磁兼容性。

相比97/24/EC,ECE R10内容上发生了较大的变化,不仅增加了不少试验项目,且原有的试验项目也有了些变化。本文主要针对整车试验项目,较详细地分析了新旧法规中对电磁兼容性要求的差异。

2.被测样品(EUT)配置模式

ECE R10中,一个最明显的变化是试验过程中EUT的配置模式,主要分为以下两种。

一是非REESS并网充电模式(other than REESS charging mode coupled to the power grid)。REESS并网充电模式是ECE R10中新增加的EUT配置模式,指整车的正常充电模式。其中,"REESS"的是指可充电的能量存储系统,它为整车的电推进提供电能。规范中明确要求,在整个试验过程中,其充电状态(SOC)应保持在最大SOC的20%~80%。这可能会导致分不同的子频段进行测试,因为需要将电池放电,使下一子频段内样品的充电状态符合要求。

二是REESS并网充电模式(REESS charging mode coupled to the power grid)。而非REESS并网充电模式,顾名思义,是指除REESS并网充电模式外的其他模式,包含电动机运行状态和上电且电动机不运转状态等,该部分与97/24/EC基本一致。

3.新增试验项目

ECE R10中,另一个重要变化是,增加了不少试验项目。表1中列出了新旧法规中试验项目对应情况。为了便于比较,表1中97/24/EC试验

项目的EUT配置模式均显示为非REESS并网充电模式(二者内容上一致)。

表1 试验项目比较

从表1中可以看出,ECE R10中增加了整车AC端产生的谐波电流等5个试验项目,且该5个项目中EUT的配置均为该法规中新增的REESS并网充电模式,即均是样品充电状态下对其电源端口(AC或DC)的试验项目。因此对充电线缆的布置有严格的布置要求:充电线缆一端连接至EUT,一端通过相关测试设备连接至电源,且置于参考地平面上方100±25mm绝缘支架上,距离车身至少100mm处,当线长大于一定长度(对于谐波电流和电压变化、电压波动和闪烁试验是10m,其余为1m)时,应以最大0.5m宽的Z型进行折叠。图1是整车AC和DC端电快速瞬变脉冲群试验布置图。

图1 整车AC和DC端电快速瞬变脉冲群试验布置图

3.1 整车AC端产生的谐波电流

该试验项目是测试整车在REESS并网充电模式下通过AC电源线产生的谐波电流,对于充电时每相输入电流≤16A的情况,按照IEC 61000-3-2的A类设备进行测试。对于充电时每相输入电流>16A且≤75A的情况,按照IEC 61000-3-12进行测试。其中,试验观察周期应按照IEC 61000-3-2中表4的准稳态设备类型进行设置,测试应覆盖40次以内的奇次和偶次谐波电流。

3.2 整车AC端电压变化、电压波动和闪烁

该试验项目是测试整车在REESS并网充电模式下通过AC电源线产生的电压变化、电压波动和闪烁,对于充电时每相输入电流≤16A且无条件接入的情况,按照IEC 61000-3-3进行测试;对于充电时每相输入电流>16A且≤75A、且无条件接入的情况,按照IEC 61000-3-11进行测试。其中,试验参数包括短期闪烁值Pst、长期闪烁值Plt和相对电压变化(dc,dt,dmax)。

3.3 整车AC/DC端射频传导骚扰

该试验项目是测试整车在REESS并网充电模式下通过AC或DC电源线产生的射频传导骚扰,按照CISPR16-2-1中落地式设备进行试验。试验通过频谱分析仪或扫描接收机进行,必须使用平均值检波器和准峰值/峰值检波器测量(若使用的是峰值检波器,则应采取20dB的校正因子,即准峰值限值提高20dB作为峰值限值)。

3.4 整车AC和DC端电快速瞬变脉冲群&浪涌(冲击)抗扰度

该两项试验是用于验证整车电子系统抗扰度的试验。电快速瞬变脉冲群抗扰度是按照IEC 61000-4-4的方法,浪涌(冲击)抗扰度试验是按照IEC 61000-4-5的方法,均通过耦合去耦网络(CDN),给

整车的AC/DC电源线施加对应的干扰信号,并监控整车的状态。

施加的电快速瞬变脉冲群信号如下:试验电压是±2kV(上升时间5ns,保持时间50ns),重复率为5kHz,至少施加1min。施加的浪涌(冲击)信号如下:对于AC端,试验电压是线对地±2kV、线对线±1kV,其上升时间为1.2μs,保持时间为50μs,以最大1min的脉冲间时间间隔在 0°、90°、180°、270°相位正负极性各施加5 次。

两个试验期间,整车均工作在REESS并网充电模式下,电机不运转,且所有可能被驾驶者或乘客长久开启的其他设备均应关闭。如果在试验过程中,车辆未出现如表2所示的性能下降,则可认为该车辆符合相关抗扰度要求。

表2 抗扰度试验性能下降表现——REESS并网充电模式

4.原有项目的变化

从表1中还可以看出,ECE R10与97/24/EC中均含有整车宽带电磁辐射发射等三项试验。但二者之间也有不少差异,如整车宽带电磁辐射发射和整车电磁辐射抗扰度试验,非REESS并网充电模式和REESS并网充电模式下均需进行测试。

在非REESS并网充电模式下,上述3项试验中EUT的运行状态、试验布置等均与97/24/EC一致,因此本文不详细叙述。在REESS并网充电模式下,相比非REESS并网充电模式多了充电线缆的布置,这部分可参考前述的新增项目中充电线缆的布置,只是充电线缆的一端通过人工网络(需用50Ω负载端接人工网络的测量端口)连接至电源,而非测试设备。

4.1 整车宽带电磁辐射发射

除EUT配置模式外,二者采用的检波器也有所不同,97/24/EC中必须使用准峰值检波器,而ECE R10中可使用准峰值检波器或峰值检波器,若使用峰值检波器,则应采取20dB的校正因子,即准峰值限值提高20dB作为峰值限值。

另外,二者选取典型试验频率点的方式有所不同。在97/24/EC中是选取固定的11个典型试验频率点,而在ECE R10中是分为14个子频段,在每个子频段内选出最大发射值所对应的频率点作为典型试验频率点,如表3所示。

4.2 整车窄带电磁辐射发射

与整车宽带电磁辐射发射试验类似,选取典型试验频率点的方式有所不同,在97/24/EC中是分为11个子频段,而在ECE R10中是分为14个子频段,在每个子频段内选出最大发射值所对应的频率点作为典型试验频率点,如表4所示。

表3 整车宽带电磁辐射发射试验频率点

表4 整车窄带电磁辐射发射试验频率点

4.3 整车电磁辐射抗扰度

除EUT配置模式外,在非REESS并网充电模式下,二者的EUT运行状态也不同。97/24/EC中,EUT需以测试机构和制造商预先商定的稳定车速运转;而ECE R10中,EUT要求以50Km/h的稳定车速运转(对于L1和L2类车辆以25Km/h的稳定车速)。

第二个不同点是试验频率范围和调制方式。97/24/EC中试验频率范围是20MHz~1000MHz,且给出了12个典型试验频率点:27、45、65、90、150、180、220、300、450、600、750、900MHz±10%,即试验主要针对以上典型频率点。而ECE R10中试验频率范围是20MHz~2000MHz,且试验是针对整个频率范围,以ISO 11451-1给出的频率步长为间隔。对于调制方式的差异,如表5所示。

表5 整车电磁辐射抗扰度试验-调制方式

第三个不同点是判定准则。97/24/EC中判定准则如下:如果在按照要求进行的测试中,车辆驱动轮的速度没有异常变化,没有可能误导其他道路使

用者的操控非正常工作迹象,没有其它明显可能导致车辆直接操控非正常工作的现象,车辆被视为满足必要的抗扰度要求。相比之下,ECE R10中的判定准则比较详细,针对不同组件都给出了具体的失效现象,如表6所示,对于REESS并网充电模式见表2。

表6 整车电磁辐射抗扰度判定准则-ECE R10(非REESS并网充电模式)

5.结语

ECE R10与97/24/EC的最主要变化是ECE R10中新增的EUT配置模式——REESS并网充电模式。从而新增了整车AC端产生的谐波电流等针对电源端口的5个试验项目,且原有的整车宽带电磁辐射发射等试验项目也要在不同的EUT配置模式下进行试验。总而言之,相比97/24/EC,ECE R10在内容上有了大规模的变化,试验项目增加至2~3倍,要求更加严格,同时也有不少细节方面的变化。

编辑:傅金睿

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