高壓二合一充放電模塊整車輻射發射問題定位分析整改案例淺析

姜意馳，谷原野，宋喜崗，張寶國，孫運璽，孫自超

（一汽奔騰轎車有限公司，吉林 長春 130012）

隨著全球新能源汽車的推廣、現代汽車電子技術的發展，整車電子設備應用更為廣泛，并且大功率的高壓零部件在電動車輛上應用日益普遍。相比于燃油車輛，電動汽車的電磁兼容問題尤為突出，特別是電機電控、電池管理系統（BMS）、車載充電機（OBC）、直流變換器（DC-DC）等高壓大功率器件高頻開通關斷導致電壓或電流的快速變化，是產生EMI噪聲的主要原因，構成了復雜的整車電磁兼容環境，因此，將這些噪聲控制在合理的國家標準要求以內，以確保車輛對周圍環境的保護，就顯得非常重要。

GB 34660—2017《道路車輛 電磁兼容性要求和試驗方法》已經列入公告產品準入審查要求，本文旨在通過對電動汽車輻射發射測試項目排查、定位、分析、整改，并結合產品實際情況，提出切實可行的整改方案，并最終順利通過GB 34660—2017的輻射發射測試。

1 試驗結果

某款電動汽車依據GB 4660—2017規定的測試方法進行測試，其中窄帶（簡稱NB）輻射發射滿足法規的限值要求，但是在寬帶（簡稱BB）測試時，峰值滿足限值要求，在車輛左側天線垂直極化（簡稱LV）準峰值終掃數據在37.7MHz超過準峰值限值1.59dB，導致不能通過公告準入，同時，在車輛右側天線水平極化（簡稱RH）、車輛左側水平極化（LH）準峰值終掃數據在37MHz附近裕量在2dB左右，有超標風險，考慮到測試的不確定度，需要做一些改進，使測試結果裕量大于6dB，測試結果如圖1～圖3所示，為此，以LV為重點排查位置。

圖1 LV測試圖

圖2 RH測試圖

圖3 LH測試圖

2 排查定位

車輛電器布置圖如圖4所示，在進行BB整車輻射發射時，長時工作的、能產生寬帶發射的所有設備均工作在最大負載狀態，車速40km/h運行，此時處于工作狀態的電器主要包括雙閃、雨刮、前照燈、收音機、鼓風機、空調、電機電控以及一些重要的電器件。考慮到37MHz明顯的包絡，通過采用排除法及手持頻譜儀近場掃描的方法找到導致該包絡輻射偏高的騷擾源。

圖4 車輛電器布置圖

首先讓整車處于Ready狀態，與車輛BB測試狀態相比，僅使車速降為0，實驗結果表明37MHz附近包絡沒有明顯變化，如圖5所示，說明有無車速對該頻點的輻射發射不會造成影響，基本可以排除電機電控產生的騷擾。依次關閉車載用電器，直至用電器全部關閉以后，試驗結果如圖6所示，37MHz附近包絡仍沒有明顯下降，說明車載用電器對該頻點附近產生的輻射騷擾影響不大。在車輛ON擋狀態時，車載用電器全部關閉，試驗結果如圖7所示，無超標頻率點，由此可以判斷出37MHz附近包絡很有可能是由高壓系統產生。至此，目前的分析重點為二合一（OBC、DCDC）充放電模塊。通過手持頻譜儀近場掃描結果分析可知，在37MHz附近，與二合一相連接的高壓線束發射電平均比較高，二合一到高壓配電盒（PDU）發射電平最為嚴重，如圖8所示，與暗室遠場測試趨勢一致。斷開二合一低壓線束（短接高壓互鎖引腳），斷開二合一到PDU高壓線束后，測試結果如圖9所示，37MHz附近包絡有明顯的下降，由此可判斷該干擾源由二合一高壓線束導致，非搭鐵端的金屬屏蔽層對搭鐵之間有感應電壓的存在，感應電壓與電纜的長度成正比，會形成天線效應。

圖5 Ready 0車速測試圖

圖6 Ready 0車速電器全關測試圖

圖7 ON擋電器全關測試圖

圖8 二合一到PDU高壓線束近場掃描圖

圖9 Ready拔掉DC-DC低壓信號線和高壓線測試圖

3 整改優化

在對二合一到PDU高壓線束二合一端口進行屏蔽層搭鐵阻抗測試發現，接口處與高壓線束屏蔽層連接的觸點與二合一控制器金屬外殼完全分離，如圖10所示，使得該條高壓線束的屏蔽層完全失效。通過精密儀器測量后得出，二合一高壓線束接口處開孔距離比觸點間距大3mm，如圖11、圖12所示，我們采用導電棉將觸點包裹再重新裝入二合一控制器，使觸點和二合一金屬外殼完全接觸，如圖13所示。最后在與整車完全連接后，Ready狀態下，用手持頻譜儀近場掃描得出數據，在37MHz附近包絡有明顯下降，有近26dB幅度的改善，如圖14所示。

圖10 二合一高壓線束端口

圖11 觸點間距

圖12 開口距離

圖13 整改措施

圖14 整改后二合一到PDU高壓線束近場掃描

在暗室經過回歸測試，結果合格，證明整改措施有效，目標準確，并且有充足的裕量，公告測試通過，如圖15～18所示。

圖15 整改后LH測試圖

圖16 整改后LV測試圖

圖17 整改后RH測試圖

圖18 整改后RV測試圖

4 總結與思考

電子電氣設備或系統在其運行過程中，往往伴隨著電磁能量的轉換，從而構成了復雜的電磁環境，形成了電磁干擾。目前解決這些干擾的三大技術主要為濾波、搭鐵和屏蔽。在面對產品研發的不同階段，要具體情況具體分析，在產品量產后，考慮成本及可操作性，搭鐵和屏蔽作為最簡單有效的整改措施，能夠有效地反射、吸收電磁能量，將其與其它區域分開，防止電磁能量的泄露，同時對防止外部電磁能量進入該設備也起到了積極的保護作用。

本文采用了搭鐵和屏蔽的整改思路，線纜中增加屏蔽層的完整通路，給高壓線束內導體產生的共模電路提供了回流路徑。

5 結束語

電動汽車電子集成化程度不斷提高，其復雜的電磁兼容環境越來越引起工程師們的重視，但是在整改排查過程中，屏蔽線纜的完整性往往被忽略。作為一種最為簡單實用的手段，本文以某款電動車輛為例，通過排查以及準確地定位分析，鎖定引起輻射發射超標的主要部件，分析其噪聲來源，并給出了合理化建議，降低了企業成本，最終順利通過了公告測試。