汽車零部件的傳導騷擾電壓分析與抑制措施

曹鐘，劉青松，覃延明，李彬，翟建鵬

(1.重慶車輛檢測研究院有限公司，重慶 401122；2.重慶市電磁兼容工程技術研究中心，重慶 401122)

汽車零部件的傳導騷擾電壓分析與抑制措施

曹鐘1,2，劉青松1,2，覃延明1,2，李彬1,2，翟建鵬1,2

(1.重慶車輛檢測研究院有限公司，重慶 401122；2.重慶市電磁兼容工程技術研究中心，重慶 401122)

針對國標GB/T 18655-2010的零部件電壓法傳導發射測試，分析了傳導騷擾的特性，指出了騷擾包含共模分量和差模分量，提出了要分別采取的抑制措施。并給出一款電池管理系統的整改分析過程，驗證分析的正確性和措施的有效性。

傳導騷擾；抑制措施；電磁兼容

Engineering & Technology Research Center, Chongqing 401122, China)

0 引言

隨著汽車技術的發展，車載電子電氣零部件的數量越來越多，電子電氣零部件必須具有很高的可靠性。電磁兼容作為電子電氣零部件可靠性的一個重要方面，受到了極大重視。尤其新能源技術的發展，對零部件的電磁兼容性的要求更高，越來越多的汽車整車廠家制定零部件電磁兼容規范。國標GB/T 18655-2010 作為汽車電子零部件電磁兼容標準[1]，被各大廠家要求。零部件在進行標準中的電壓法傳導發射測試時還具有很多問題，對傳導騷擾電壓的測試實質、騷擾電壓結果的分析、針對性的整改抑制措施，還需要更深刻的認識。

1 傳導騷擾電壓測試的布置

國標GB/T 18655-2010規定了進行汽車零部件電壓法傳導騷擾測試時的布置，根據零部件在車內的安裝形式有所差異，圖1給出了在電源回線遠端接地時的布置簡圖。

試驗時，被測設備置于絕緣支撐上，絕緣支撐的厚度為(50±5)mm；被測設備與人工電源網絡的距離為(200～400)mm；對于標稱電壓為12 V的零部件，蓄電池電壓為(12～14)V，對于標稱電壓為24 V的零部件則為(24～28)V。接收機通過同軸電纜與人工電源網絡上的測試端口相連，分別測試電源正極線和回線的傳導騷擾電壓，未與測試接收機相連的人工電源網絡端應接50 Ω匹配阻抗。

圖1 零部件電壓法傳導騷擾測試布置簡圖

2 電壓法傳導騷擾測試分析

人工電源網絡對于測試傳導騷擾具有重要的作用，用于隔離騷擾電壓和提供統一的測試阻抗[2]，圖2為其原理圖。

圖2 人工電源網絡電路原理圖

測試時，同軸電纜并接于1 kΩ的電阻之間，由于同軸電纜的特征阻抗以及接收機的輸入阻抗均為50 Ω，故并聯后的等效阻抗約為50 Ω，電壓法傳導騷擾測試的實質為該并聯阻抗上的騷擾電壓值。

傳導測試時，被測設備為傳導騷擾源，被測設備通過電源線向外傳導發射騷擾，同時由于接地金屬平面的存在，使得被測設備與金屬平板之間存在分布電容，亦為傳導騷擾提供了傳導發射的路徑。圖3給出了電路示意圖。

圖3 電壓法傳導騷擾測試布置電路示意圖

圖中：C1為被測設備與接地金屬板的分布電容，0.1 μF電容和50 Ω電阻串聯為人工電源網絡的等效簡化電路圖。從圖中可知：傳導干擾存在多條路徑，如電源線、人工電源網絡和接地金屬平板構成了傳導發射路徑，電源正極線、接地金屬板、電容C1亦構成了傳導發射路徑。

被測設備使用兩根電源線供電，且置于金屬接地平板上。理論上，被測設備傳導騷擾發射的路徑有兩種可能：一種是為被測設備供電的兩根導線分別作為往返線傳輸騷擾，亦稱為差模；一種為兩根電源線為騷擾傳輸曲線，分布電容和接地平板為騷擾提供返回路徑，稱為共模[3]。騷擾電流流過人工電源網絡，產生騷擾電壓。若令電源正極線的騷擾電流為I1，電源回線的騷擾電流為I2，則騷擾電流的共模分量可以表示為：

騷擾電流的差模分量可以表示為：

圖4給出了騷擾電流共模分量和差模分量的示意圖。

圖4 共模分量與差摸分量電流示意圖

圖中：IDM表示差模電流分量，ICM表示共模電流分量。

3 傳導騷擾抑制措施

對傳導騷擾的抑制，可以采取加騷擾抑制磁環、旁路電容、共模電感等措施。不同措施針對不同的騷擾分量，且與抑制措施具體的實施方式有關。

(1)騷擾抑制磁環

騷擾抑制磁環是抑制傳導騷擾的有效措施，在其工作頻段可以表現出電阻特性和電感特性。電阻特性通過對傳導騷擾進行消耗抑制傳導騷擾，電感特性通過對傳導騷擾進行反射抑制傳導騷擾。騷擾抑制磁環若施加于電源正極線和回線，將抑制傳導騷擾共模分量；若單獨加于電源正極線或回線，將抑制傳導騷擾差模分量。

(2)旁路電容

旁路電容通過對傳導騷擾進行旁路，改變傳導騷擾的傳播路徑達到對傳導騷擾的抑制。旁路電容可加于電源正極線和回線之間，對傳導騷擾差模分量進行抑制。

(3)共模電感

共模電感通過對傳導騷擾的反射來達到抑制傳導騷擾的目的，串接于電源正極線和回線上，對傳導騷擾的共模分量進行抑制。

由于電源線傳導騷擾可能同時存在共模分量和差模分量，兩種分量的騷擾性質有所不同，進行騷擾抑制時應采用對應的措施。

4 實驗測試結果

為驗證以上分析結果的正確性和騷擾抑制措施的有效性，下面給出了一款電池管理系統(Battery Manage System，BMS)的傳導騷擾電壓測試超標后的整改過程，測試地點為重慶車輛檢測研究院有限公司半電波暗室。

按照國標GB/T 18655-2010中的電壓法對BMS進行傳導騷擾測試，在150 kHz～1.8 MHz頻段內，平均值檢波傳導騷擾測試超標，測試結果如圖5所示。

圖5 原始測試結果和加去耦電容后傳導騷擾電壓測試結果

對BMS進行整改，在BMS 內部PCB控制板電源線上加去耦電容，測試結果如圖5所示。

對比兩次測試結果，傳導騷擾得到了明顯的抑制，同時表明傳導騷擾中存在差模分量。但是測試結果依然超過標準等級3的平均值限值，還需要進一步的騷擾抑制措施。

針對可能存在的傳導騷擾共模分量，在BMS電源正極線和回線上加騷擾抑制磁環，測試結果如圖6所示。

圖6 加去耦電容和騷擾抑制磁環后傳導騷擾電壓測試結果

測試結果合格，表明傳導騷擾存在共模分量，且抑制措施有效。

5 結束語

對國標GB/T 18655-2010的零部件傳導發射測試進行了分析，指出了傳導干擾的共模分量和差模分量及對應的抑制措施。最后，還給出了應用于某款新能源汽車的BMS傳導騷擾整改過程，驗證了分析結論的正確性以及抑制措施的有效性，表明文中的結論和抑制措施對指導汽車零部件的電磁兼容設計具有一定的參考意義。

【1】GB/T 18655-2010 車輛、船和內燃機 無線電騷擾特性 用于保護車載接收機的限值和測量方法[S]．

【2】CLAYTON R P.Introduction to Electromagnetic Compatibility[M].2nd ed.Hoboken:John Wiley & Sons,Inc，2006:379-380.

【3】鄭軍奇.EMC電磁兼容設計與測試案例分析[M].2版.北京：電子工業出版社，2010：17-18.

Analysis and Suppression Method for Conducted Disturbance Voltage of Auto Components

CAO Zhong1,2, LIU Qingsong1,2, QIN Yanming1,2, LI Bin1,2, ZHAI Jianpeng1,2

(1.Chongqing Vehicle Test & Research Institute, Chongqing 401122, China; 2.Chongqing EMC

According to the voltage method emission test in national standard GB/T 18655-2010, the characteristics of the conducted disturbance was analyzed.It was pointed out that the conducted disturbance was comprised common mode component and differential mode component, and corresponding suppression methods were given respectively. The conducted disturbance rectification of a battery manage system was described to validate the analysis correctness and validity of the suppression methods.

Conducted disturbance；Suppression methods；EMC

2016-09-13

港澳臺科技合作專項(2013DFH70060)

曹鐘(1988—)，男，助理工程師，從事汽車電磁兼容測試與研究工作。E-mail：caozhong@cmhk.com。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2016.12.013

U461.3

B

1674-1986(2016)12-054-03