汽車零部件高低壓耦合測試方法范文

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摘要：本文對汽車零部件產品高壓與低壓部件之間耦合現象的測試方法進行了分析，主要對測試方法進行了講述，對測試結果分析。最后對此方法進行展望。

關鍵詞：耦合；參數；限值；方法

引言

隨著新能源汽車的發展與普及，新能源汽車占有比重已經越來越多高。新能源汽車相對于以往燃油車部件除了包含常規的傳統低壓供電系統，還包含帶電機的逆變器、車載充電機、DC-DC變換器、電加熱器、力驅動電池，驅動電機，OBC充電機等高壓部件及驅動系統。隨著高壓部件應用的增多，新能源汽車中的電磁環境也變動更加復雜。主要改變有：1）高壓系統因高電壓，大電流的特性，其產生的輻射騷擾場強也相應變化，對其他部件的抗干擾能力提出新要求。2）高壓部件在進行高低電壓變換時產出較大的瞬態電磁脈沖，干擾極易從高壓系統耦合到常規低壓系統，對低壓系統的敏感元件產生嚴重的干擾。從而造成相應的電磁兼容問題。

1檢測標準對新出現問題的處理方法

針對上述出現的問題，2018年7月份頒布的《GB/T18655-2018騷擾特性用于保護車載接收機的限值和測量方法》已經增加了高壓部件的測試方法方法及電子電器零部件高低壓耦合測試的相關方法。GB/T18655-2018附錄I.5HV（高壓）和LV（低壓）系統間的耦合章節中規定了HV—LV耦合衰減測量的方法。高低壓耦合測試包括兩種方法：注入法和S參數網絡分析儀法。其中注入法包括傳導發射電壓法、傳導電流發射、輻射發射法。測試方法與常規方法相比主要是增加了高壓部分的布局。其中傳導發射電壓法測試原理是，射頻信號通過耦合設備如（電流鉗或電容器）注入到被測樣品的高壓部分，同時對低壓部分的電源線和地線依照常規方法進行檢測，查看測試結果是否超過規定的限值。傳導發射電流法是測量LV線束的騷擾電流。在每個試驗信號注入配置下分別進行測量。電流探頭測量應在HV+（高壓正極）和HV-（高壓）電源線上分別（如果可行）和一起進行。探頭放置在與被測件的距離d=50mm和d=750mm（取決于線束的長度）進行測量。射發射法是測量整個布置的輻射發射。在每個試驗信號注入配置下分別進行測量。測試結果不應超過GB/T18655-2018中表7（平均值）規定的對應的LV發射限值。S參數網絡分析儀法描述了電子/電氣部件高壓直流線和低壓線間耦合衰減ac的測量。耦合衰減ac由網絡分析儀S參數S21來得到，ac=-S21。耦合衰減ac由網絡分析儀S參數S21來得到，ac=-S21。S21：增益或插損，描述信號經過器件后被放大的倍數或者衰減量。S21=b1/a1.對于無源網絡即傳輸系數T或插損，對放大器即增益。測試前應對網絡分析儀包括網絡分析儀的同軸測量電纜進行TOSM（直通、開路、短路、匹配）校準。

2使用網絡分析儀進行S方法測試詳述

測試時待測樣品不上電，測試頻率150~1000MHz，其中108MHz以上的去耦系數僅供參考，因此常規測試時，一般僅進行150~108MHz頻段的測試。測試限值分成5個等級，A1-A5，其中A1限值最寬松，此后依次以10dB/等級縮減，A5等級最嚴格。詳見GB/T18655-2018中表1及圖2。網絡分析儀的使用參數：功率電平：0dBm（根據所需的動態范圍，可能需要更高的推薦值）；1）最小平均值系數：8；2）最小點數（對數掃描）：401；3）最大IF帶寬：1kHz。

3S方法測試分析

3.1測試布置要求測試的布置要求為：被測件應放置在絕緣支撐上，距參考接地平面上方50mm±5mm的位置上。除非試驗計劃另有規定，否則被測件殼體應與使用紫銅、黃銅、青銅或鍍鋅鋼板的接地平面連接。被測件殼體與接地平面間的直流電阻應不超過2.5mΩ。2.5mΩ的要求相對很高，測量此參數一般采用低電流4線制毫歐計進行測量，普通萬用表因測試量程，精度問題無法進行此參數測量。具體操作時，采用普通線束，使用銅箔，鋁箔粘貼的方法無法達到此要求，因此一般推薦使用螺栓將接地銅帶固定到接地平板上的操作方法。使用被測件終端與網絡分析儀同軸測量電纜間的適配器時應格外注意，要特別確保同軸測量電纜屏蔽層和被測件殼體間的阻抗最小。實際操作時建議使用銅箔連接。

3.2測試結果處理及分析S參數法測試的關鍵點在于連接器和HV適配器，LV適配器直接的阻抗匹配問題。此外因網絡分析儀測試時只在測試儀器上顯示測試曲線。無法把限值設置進去，為方便后期分析測試結果是否通過，需要后期加入測試限值進行比較，下圖為后加加入測試限值的測試結果。此時測試時應注意如果掃描曲線過高，應留意網絡分析儀的縱軸設置，避免后期添加曲線時不便操作。采用中間等級要求A3做為限值，我們實際測試后發現被測產品無論是驅動線還是加熱線，從測試曲線圖中可以看出曲線整體頻段都超出了測試限值，測試結果不通過。超標幅度最大有30多dB,最小的也有十幾dB。不難看出，產品在設 計階段沒有過多的考慮高低壓耦合方面的影響，從而造成結果不很理想。對造成此結果的原因分析主要可以從下面幾方面進行：1）耦合原因及路徑。車輛上，高壓電路對低壓電路的干擾耦合方式有多種，如寄生電容耦合，寄生電感耦合，輻射發耦合，共阻抗耦合等。高壓部件開關的切換過程中會產生很大的瞬態du/dt,di/dt變化，引起電路中產生較大的瞬態電壓和電流脈沖，此干擾脈沖通過電路傳導到低壓部件。脈沖頻率較高時還會以線束或者尖銳部件為天線，通過輻射發射方式向外擴散，影響低壓部件性能。2）耦合干擾的表現。高壓電路與低壓電路之間存在的強烈的干擾，如低壓部分沒有對此采取保護措施（如外殼屏蔽，接地保護）則高壓部件對低壓部件的影響會已發一系列的問題，如顯示屏幕的波紋，花屏；收音機聲音的雜音干擾；傳感器信號的誤觸發等。3）對應采取的措施。在車輛上，不可能做到高壓對低壓完全隔離，沒有影響，因此對高低壓電路之間的衰減特性進行研究會是未來需要著重關注的課題。目前可采取的主要措施有對高壓線束采取屏蔽，主要看其屏蔽效能是否能達到要求。高壓部件的設計遵從EMC規則，避免高低壓線纜平行布置，并保持有效的設計距離。借助于大量測試結果的分析，建立耦合衰減和傳導發射直接可量化的模型，依據模型對應分解干擾源，干擾路徑，敏感源之間的關系，產品在設計階段要著眼于EMC性能分析，對應采取解決措施。圖5測試結果曲線圖

4結束語

目前評價高壓到低壓部件的耦合干擾的資料還相對匱乏。GB/T18655-2018給出了高壓部件耦合到低壓部件的測試方法和評價指標，耦合衰減的方法考核了高壓部件耦合路徑的衰減特性方法。高低壓耦合的測量是非常值得去研究和探討的測試。對高壓部件在新能源汽車上的使用越來越頻繁，如果能對高壓電路后河到低壓電路的耦合傳導路徑進行判定，如何提前避免高壓部件對低壓部件的干擾和串擾是需要我們高度重視的一個項目。高低壓耦合的測量方法給出了提早避免這些問題的一個方法。此方法是首次提出，還有很多細節之處需要進一步研究。完善這個方法將有助于新能源汽車事業的發展。

參考文獻：

[1]GB/T18655-2018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].

[3]CISPR16-1-1:2015無線電騷擾和抗擾度測量設備和測量方法規范第1-1部分：無線電騷擾和抗擾度測量設備測量設備[S].

[4]CISPR16-1-2:2014無線電騷擾和抗擾度測量設備和測量方法規范第1-2部分：無線電騷擾和抗擾度測量設備傳導騷擾測量的耦合裝置[S].

[5]GB/T29259—2012道路車輛電磁兼容術語[S].

作者：林青 鄧俊泳 翦文斌 單位：威凱檢測技術有限公司