非常规低压部件导致整车辐射超标整改案例_姚峰.pdf

Technical Column72SAFETY&EMC No.1 20230引言 近几年电动汽车行业高速发展，各项技术也趋于稳定成熟，整车电磁兼容（EMC）水平也在稳步提升。目前电动汽车通过 GB 34660-2017道路车辆 电磁兼容性要求和试验方法1和 GB/T 18387-2017电动车辆的电磁场发射强度的限值和测量方法认证的比例也越来越高。引起整车电磁辐射超标问题的源头大多集中在高压系统部件，如电驱动系统及电源系统2；而传统低压系统除了一些典型的车机、仪表、泵类之外，其它低压零部件导致整车辐射超标的情况则较为少见3-4。这是由于传统低压零部件大多经过燃油车时代的技术积累和量产检验，产品已很成熟。随着车辆配置的不断丰富，一些以往高端车型才有的配置也越来越普及，而往往这些非标配置的低压部件在开发阶段容易被忽视5，最后在整车测试阶段造成整车辐射发射的超标。为解决一款电动车电磁辐射测试超标问题，本文摘 要：某款纯电动汽车按照 GB34660-2017 要求进行整车窄带发射测试时，有多点尖峰超标。通过缩小排查范围及结合远近场测试的方法，定位到超标源并非是常见的易引起类似超标现象的低压零部件，且通过剖析超标源的工作原理，也并非典型的晶振、时钟干扰。该文系统地介绍了排查整改的全过程，分析了干扰产生的机理，提出在控制板天线芯片输出管脚直接增加电阻的整改措施，并通过限制天线发射功率来抑制干扰，整改措施易于实现且裕量充足，为量产化实施提供支持。关键词：电动汽车；窄带发射；尖峰干扰；排查；整改引用格式:姚峰,张登雨,郭建东,等.非常规低压部件导致整车辐射超标整改案例 J.安全与电磁兼容,2023(1):72-74.YaoFeng,ZhangDengyu,GuoJiandong,etal.RectificationCasesofVehicleRadiationExceedingStandardCausedbyUnconventionalLow-voltageComponentsJ.SAFETY&EMC,2023(1):72-74.(inChinese)Abstract：WhenapureelectricvehiclewastestedfornarrowbandemissionofthewholevehicleGB34660-2017,itwasfoundthatthereweremultiplespikesexceedingthestandard.Bynarrowingthetroubleshootingscopeandcombiningthefar-fieldandnear-fieldtests,itwasfoundthattheexceedingstandardsourcewasnotacommonlow-voltagecomponentthatwaseasytocausesimilarexceedingthestandard.Byanalyzingtheworkingprincipleoftheexceedingstandardsource,itwasnotatypicalcrystaloscillatororclockinterference.Thispapersystematicallyintroducesthewholeprocessoftroubleshootingandrectification,analyzesthemechanismofinterference,andproposestodirectlyincreasetheresistanceattheoutputpinoftheantennachipofthecontrolboard,andsuppressinterferencebylimitingthetransmitpoweroftheantenna,whichiseasytoachieveandhassufficientmargin,andfinallymassproduction.Keywords：electricvehicle;narrowbandemission;spikeinterference;troubleshooting;rectification非常规低压部件导致整车辐射超标整改案例RectificationCasesofVehicleRadiationExceedingStandardCausedbyUnconventionalLow-voltageComponents1奇瑞新能源汽车股份有限公司研发中心2中汽研新能源汽车检验中心（天津）有限公司姚峰1 张登雨2 郭建东2 国晨2从测试数据分析到超标源排查定位，提出两种整改方案，最终通过对比效果及可行性，选择在控制板天线芯片输出管脚处直接增加一个电阻，限制发射信号的整改方案，该方案易于实现并且裕量充足，实现了从零部件整改到回归验证的闭环处理，并最终量产化实施，通过整个案例给出了一套完整的整车 EMC 问题排查整改思路。1车辆实测案例数据分析某系列纯电动汽车的改款车型按照 GB 34660-2017进行整车电磁辐射测试时，车辆右侧天线垂直极化方向下，窄带辐射发射测试不合格，测试结果如图 1 所示，962.15 MHz 处超标为大屏调用 360 LVDS（低压差分信号）导致，不在本文讨论范围内。分析测试结果，发现在 108.5 MHz 处超标严重，超标约 10 dB（V/m），同时在 67.8 MHz、149.15 MHz 等处也有多点毛刺尖峰，距离限值裕量不足，存在超标风险。观察测试数据发现，全频段有多处尖峰干扰，从技术专栏732023 年第 1 期 安全与电磁兼容读取的三处频点来看，108.5 MHz 与 67.8 MHz 间隔约为40.7 MHz，149.15 MHz 与 108.5 MHz 间隔为 40.65 MHz，间隔频率基本一致。结合经验分析，该现象应为某一干扰源的多次谐波导致的倍频干扰，不可能是由多个干扰源导致。另外，由于基础车型前期已完成并通过了该项测试，其测试数据中并未出现过类似的尖峰，由此可推断超标源为改款车型新增或变更的零部件导致，为进一步排查干扰源缩小了范围。2排查定位该车高压系统零部件均沿用基础车型，理论上不会产生超标，为进一步验证，整车只上“ON”档电，电机控制器尚未执行开/关 IGBT（绝缘栅双极型晶体管）功率管的动作，并拔掉 DC/DC（直流/直流电源变换器）、PTC（正温度系数电阻加热器）、压缩机的高压插件，同时屏蔽其高压环路互锁信号，确保高压部分不工作。在此状态下进行复测，发现仍然存在多处尖峰，且超标频点有所变化，如图 2 所示，说明干扰源谐波数存在随机现象，不一定是固定倍数的倍频干扰。同时，复测结果进一步锁定为低压零部件导致的整车超标。使用频谱仪和近场磁场探头进行近场扫描，设置频谱仪扫描频段 80150 MHz，对改款车新增部件的安装区域进行扫描。当探头接近扶手箱位置时，频谱仪可捕捉到多频点干扰信号，且与整车测试数据高度吻合，如图 3 所示。扶手箱储物盒下部位置是香氛控制器，而香氛系统正是基础车型没有的配置，嫌疑较大。为确认排查结果，拔除香氛控制器，通过复测验证，所有尖峰全部消除，至此可锁定干扰源为香氛控制器。3零部件超标原因分析及整改通过对香氛控制器进行拆解，并结合生产厂家提供的信息，得知该款香氛控制器采用非接触式识别卡技术，通过 RF 射频信号进行通讯。具体工作方式如图 4 所示，产品通过控制板上标识 5 的天线芯片，产生 13.56 MHz的振荡频率，经过标识 4 的线束，传输到天线板上标识为 1、2、3 的 3 个天线上，主板通过接收 3 个天线发射的RF射频信号，进行标签识别。根据从厂家获取的信息，分析认为尖峰频率 67.8 MHz、108.5 MHz、122.05 MHz 和 149.15 MHz 分别是从其工作基频 13.56 MHz 经过 5 倍频、8 倍频、9 倍谐振和 11 倍频谐振产生。由于该发射频率是标签识别的功能性需求，属于有意发射，如果不改变零部件整体技术方案，则整改只能在保证功能的前提下，尽可能降低其发射功率，以满足整车测试要求。根据其电路和 PCB 设计情况，有两处可增加限制发射功率的措施：在 RFID（非接触式识别）天线板处电阻 R10 本身就是限制发射功率的串联电阻，可对其进行增加阻值修改，由原来的 100 k 逐步增大到 150 k，继续增大则会对产品功能实现造成影响，如图 5 所示；控制板天线芯片输出管脚直接增加图 1 车辆右侧天线垂直极化方向窄带发射结果图 2 高压不工作窄带复测数据图 3 近场扫描检测结果图 4 香氛控制器工作示意图Technical Column74SAFETY&EMC No.1 2023一个电阻，在发射信号的前端直接进行处理，这就需要切割电路板上铜皮进行焊接。经过逐级增加阻值，确保香氛控制器正常使用的情况下，最终确定电阻值为 100 k，如图 6 所示。4整车回归验证按上述整改措施准备两个样件，1#样件按图 5 方式整改，2#样件按图 6 方式整改，再分别装车进行复测。1#样件搭载验证可通过测试，但与标准限值间裕量有限，根据之前反复测试的情况发现，每次测试时香氛产生的尖峰干扰数据不完全一致，频点和幅值均具有一定的变化。如若裕量不足，很可能在某次测试时会出现超标情况。2#样件搭载验证通过，且与标准限值间裕量较为充足，基本都在 6 dB（V/m）以上，且经过多次扫描测试均顺利通过，结果如图 7 所示。两种方案都是通过限制天线发射功率来抑制干扰，1#样件虽整改简单易于实现，但考虑到测试误差及一致性问题仍存在超标风险，因此不予实施。2#样件需增加1个0805封装的器件，但对原电路板布局改动很小，易于实现量产化，且裕量充足，满足 GB 34660-2017 的要求，予以采纳。5结语通常情况下，电动汽车的整车电磁辐射出现问题时，习惯性地将排查方向锁定在经验中容易出现类似超标现象的零部件上，在多数情况下并没有错，但其它经验之外的零部件的发射特性也同样不能忽视。此案例中香氛控制器是以往车型中较少出现的零部件，在整车超标的排查中一开始并不会作为重点怀疑对象，这也间接地增加了排查的难度和时间。因此需要在零部件开发阶段就进行严格管控，了解其技术原理，制定合理的测试方案。在零部件 EMC 测试中提前发现风险，预留整改手段，在整车 EMC 测试过程中结合测试结果灵活调整电路，从源头解决问题，确保整车顺利通过测试。参考文献1 中华人民共和国工业和信息化部.道路车辆 电磁兼容性要求和试验方法:GB 34660-2017S.北京:中国标准出版社,2017.2 翟丽.车辆电磁兼容基础 M.北京:机械工业出版社,2012.3 郑军奇.EMC 电磁兼容设计与测试案例(第 2 版)M.北京:电子工业出版社,2014.4 郭建东,孙凯燚,韩烨,等.电动汽车辐射发射整改案 例 J.安全与电磁兼容,2017(6):74-77.5 张高杰,田永坡.低压部件导致磁场发射超标的整改案 例 J.安全与电磁兼容,2018(4):79-82.编辑：田宁 E-mail:图 7 2#样件搭载整车验证结果图 5 电阻 R10 位置示意图图 6 控制板新增电阻示意图