電動汽車充換電設施電磁兼容測試建議

許繼電源有限公司 吳 昊 禹 沛 張 勇 翟思捷

電動汽車充換電設施電磁兼容測試建議

許繼電源有限公司 吳 昊 禹 沛 張 勇 翟思捷

充換電設施作為電動汽車的基礎設施，已經取得快速發展。可靠的電磁兼容性能，是充換電設施安全穩定運行的基本保障之一。從充換電設施定義、標準以及電磁兼容測試三個方面展開研究，指出在充換電設施在電磁兼容方面存在的問題，同時提出充換電設施電磁兼容性能要求及測試建議。

電動汽車；充換電設施；電磁兼容

0 前言

隨著電動汽車的快速發展，作為電動汽車基礎配套設施，充換電設施得到快速普及與應用，已經取得一定的市場規模。

充換電設施現場存在普遍的電磁兼容問題，主要體現在兩個方面：

（1）充換電設施中，含有大量大功率電力電子設備，工作運行時產生諧波及電磁干擾。該干擾一方面在充換電設施之間相互影響，另一方面通過輻射或傳導的形式對其他設備正常工作造成影響。

（2）充換電設施現場電磁環境較為復雜，充換電設施需要抵抗來自其環境中的干擾，才能正常工作。這些干擾包括雷電干擾、靜電干擾、無線電干擾、機動車輛干擾、公共電源干擾等。

為了驗證充電設施的電磁兼容性能，電磁兼容測試是必不可少的。

1 充換電設施定義

根據《GB/T 29317-2012 電動汽車充換電設施術語》中的定義，充換電設施是指為電動汽車提供電能的相關設施的總稱，一般包括充電站、電池更換站、電池配送中心、集中或分散布置的交流充電樁等。充換電設施是一個統稱，即包含了充換電區域，也包含了充換電設備。廣義上講，可以指整個充電站或換電站，包含站內所有設備及系統；狹義上講，可以指充電站或換電站中一個具體的設備或功能單元，如充電樁、充電模塊、控制單元等[1]。

充換電設施是一個較為廣泛的概念，涉及到多個行業（電力、電子、通信、照明等）。需要特別指出的是，車載充電機屬于電動汽車自身部分，不屬于充換電設施。

充換電設施內容如圖1所示。

圖1 充換電設施分類

2 充換電設施標準現狀

2.1 充換電設施標準現狀

充換電基施作為電動汽車的一部分，充換電設施標準是電動汽車標準體系中不可缺少的一部分，標準的頒布與實施主要是為了保證充換電設施的通用技術性、安全性、互換性。

我國電動汽車充換電設施標準體系，包括基礎類、設備類、系統類、規劃設計與施工驗收、運營管理等幾個方面，如圖2所示。基礎類主要涉及充換電設施的基本概念、術語、物料編碼、系統建模等基礎和要求；設備類主要涉及交流充電樁、車載充電機、非車載傳導充電機等要求；規劃設計和施工驗收類主要涉及充電樁布局等；運營管理系統類涉及充換電服務網絡及充換電設備和動力電池兩大類運行管理歸滿、維護技術規程以及安全管理要求。

圖2 電動汽車充換電設施標準體系

我國已經頒布的充換電設施專用標準130多個，其中國家標準和行業標準53個，主要偏重于基礎類、規劃建設類、運營管理類，設備類標準較少。充換電設施專用標準如圖3所示（以國家標準和行業標準為基準）：

圖3 我國充換電設施標準分布

2.2 標準存在的問題

充換電設施涵蓋面廣，專用標準少，特別是設備類標準。目前，國內及國際均無統一的充換電設施電磁兼容性能要求[2]。充換電設施電磁兼容性能要求一般在設備類標準中提及。目前，充換電設施設備類標準主要涉及充電設備；對于衍生的新產品，無專用的標準。新衍生充換電設施產品，其電磁兼容的要求只能參考于電磁兼容基本標準（GB/T 17626、GB/T 17625系列）和通用標準（GB/ T 17799系列）。

3 充換電設施電磁兼容測試的建議

3.1 試驗項目

充換電設施屬于典型的工業產品，但是隨著充換電設施的普及，特別是充電站的大量建設，充換電設施的使用環境已經由工業環境向居住、商業環境中轉變。根據充換電設施的使用環境，同時考慮相關電磁兼容測試項目的適用范圍，推薦對充換電設施進行以下電磁兼容測試（見表1）。

表1 充換電設施電磁兼容試驗項目

3.2 試驗等級與試驗方法

為了保證試驗的可靠性、準確性及可重現性，建議統一試驗等級和試驗方法。

（a）靜電放電抗擾度

適用范圍：適用于所有的充換電設施產品，只考慮在正常使用時可接觸到的部位。

試驗等級：空氣放電±8KV，接觸放電：±6KV

注意事項：直接放電和間接放電均需要進行。直接放電在充換電設施表面放電，間接放電通過水平耦合板及垂直耦合板放電，空氣放電和接觸放電兩種放電方式都需要進行[3]。

（b）電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗

適用范圍：適用于所有的充換電設施產品，針對充換電設施的電源端口（輸入/輸出）、通信端口、采樣端口、控制端口等端口進行試驗。當采樣端口與控制端口在實際使用時與其他設備的電源端口連接時，那么采樣端口與控制端口當作電源端口進行處理。

試驗等級：±2KV（電源端口）、±1KV（通信端口），5KHz或100KHz。

注意事項：對于電源端口，使用耦合去耦合網絡進行試驗。對于通信端口使用容性耦合夾進行試驗。當耦合去耦合網絡由于電壓或電流容量的限制不適用于電源端口時，可用容性耦合夾代替耦合去耦合網絡進行試驗[4]。

（c）浪涌沖擊抗擾度

適用范圍：適用于所有的充換電設施產品，針對充換電設施的電源端口（輸入/輸出）、通信端口、采樣端口、控制端口等端口進行試驗。當采樣端口與控制端口在實際使用時與其他設備的電源端口連接時，那么采樣端口與控制端口當作電源端口進行處理。當直流電源端口電壓低于65V，且前級存在有效隔離（不會出線瞬態電壓或電流），不需要進行試驗[5]。

試驗等級：共模±2KV，差模±1KV

試驗方法：對于電源端口，使用耦合去耦合網絡進行試驗。對于通信端口，使用不同于電源端口的專用的耦合去耦合網絡（如電容耦合、鉗位電路耦合、避雷器耦合等）進行。對于線纜屏蔽層，直接施加干擾。

（d）振鈴波抗擾度

適用范圍：適用于用于中高壓場合的充換電設施產品，如高壓控制柜等。針對充換電設施的電源端口（輸入/輸出）、通信端口、采樣端口、控制端口等端口進行試驗。當采樣端口與控制端口在實際使用時與其他設備的電源端口連接時，那么采樣端口與控制端口當作電源端口進行處理，但需要在測試結果中標明。

試驗等級：共模±2KV，差模±1KV

注意事項：對于電源端口，使用耦合去耦合網絡進行試驗。對于通信端口，使用不同于電源端口的專用的耦合去耦合網絡（如電容耦合、鉗位電路耦合、避雷器耦合等）進行。

（e）射頻場感應的傳導騷擾抗擾度

適用范圍：適用于所有的充換電設施產品。針對充換電設施的電源端口（輸入/輸出）、通信端口、采樣端口、控制端口等。當采樣端口與控制端口在實際使用時與其他設備的電源端口連接時，那么采樣端口與控制端口當作電源端口進行處理。

試驗等級：10V，150KHz～80MHz

注意事項：電源端口采用耦合去耦合網絡進行試驗，通信端口采用電磁鉗進行試驗。當由于電壓或電流容量限值，耦合去耦合網絡不適用時，可用電磁鉗對電源端口進行試驗。

（f）工頻磁場抗擾度

適用范圍：適用于所有的充換電設施產品。

試驗等級：持續磁場10A/m，短時磁場300A/m

注意事項：試驗在屏蔽室進行，優先采用浸入法進行試驗。當產品尺寸過大時，可采用鄰近法進行試驗。

（g）射頻電磁場輻射抗擾度

適用范圍：適用于所有的充換電設施產品。

試驗等級：試驗場強10V/m，80MHz～1GHz，1.4GHz～2GHz。

注意事項：試驗在電波暗室中進行。

（h）傳導發射

適用范圍：適用于所有的充換電設施產品。針對充換電設施的電源端口（輸入/輸出）、通信端口、采樣端口、控制端口等。當采樣端口與控制端口在實際使用時與其他設備的電源端口連接時，那么采樣端口與控制端口當作電源端口進行處理。

結果要求：充換電設施傳導發射應不超過表2要求。

表2 充換電設施傳導發射限值

注意事項：試驗在屏蔽室中進行，電源端口用人工電源網絡（LISN）測量，通信端口用不對稱人工網絡（AAN）測試。也用電壓探頭代替LISN或AAN進行測試。

（i）輻射發射

適用范圍：適用于所有的充換電設施產品。

結果要求：充換電設施輻射發射應不超過表3要求。

表3 充換電設施輻射發射限值

注意事項：試驗在電波暗室中進行。

3.3 試驗結果判定

對于抗擾度試驗，共有四種結果判定方式：結果判定A：在制造商、委托方或購買方規定的限值內性能正常；結果判定B：功能或性能暫時喪失或降低，但在騷擾停止后能自動恢復，不需要操作者干預；

結果判定C：功能或性能暫時喪失或降低，但需要操作如人愿干預才能恢復；

結果判定D：因設備硬件或軟件損壞，或數據丟失而造成不能恢復的功能喪失或性能降低。

現場環境中，傳導騷擾、電磁場騷擾是一直存在的，充換電設施必須在這種連續干擾環境中可靠運行，不能出現功能喪失或性能降低，故射頻場感應的傳導騷擾抗擾度、工頻磁場抗擾度、輻射電磁場抗擾度試驗結果必須滿足：在制造商、委托方或購買方規定的限值內性能正常。

其他干擾（如靜電、電快速瞬變脈沖群、浪涌）不是一直存在的。這種干擾的特點是：發生概率較低、瞬時干擾、持續時間短、能量相對較大。為了保證充換電設施正常運行，在存在瞬態干擾時，允充換電設施功能或性能暫時喪失或降低，但在騷擾停止后能自動恢復，不需要操作者干預，即結果判定B。

4 總結

充換電設施的建設已經取得一定的規模，但充換電設施的電磁兼容性能要求未取得統一共識。充換電設施電磁兼容試驗項目與結果要求不統一、試驗方法與試驗流程不規范，給充換電設施的研發設計與認證測試造成不便，不利于充換電設施的發展及普及。

為滿足我國電動汽車發展及充換電設施建設的需要，應盡快統一規范充換電設施電磁兼容性能要求，并制定一套通用的測試標準、測試流程及測試方法。

[1]GB/T 29317-2012,電動汽車充換電設施術語[S].北京:中國標準出版社,2013.

[2]李新強,琚丁力,陳建兵.電動汽車充電設施及其標準現狀探討[J].低壓電器,2014,01:56-60.

[3]GB/T 17626.2-2006,電磁兼容 試驗和測量技術 靜電放電抗擾度試驗[S].北京:中國標準出版社,2007.

[4]GB/T 17626.4-2008,電磁兼容 試驗和測量技術 電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗[S].北京:中國標準出版社,2008.

[5]GB/T 17626.5-2008,電磁兼容 試驗和測量技術 浪涌（沖擊）抗擾度試驗[S].北京:中國標準出版社,2008.

吳昊（1989—），男，河南人，大學本科，助理工程師，研究方向：開關電源設計、電磁兼容檢測技術。