汽车零部件的传导骚扰电压分析与抑制措施

曹钟，刘青松，覃延明，李彬，翟建鹏

(1.重庆车辆检测研究院有限公司，重庆 401122；2.重庆市电磁兼容工程技术研究中心，重庆 401122)

汽车零部件的传导骚扰电压分析与抑制措施

曹钟1,2，刘青松1,2，覃延明1,2，李彬1,2，翟建鹏1,2

(1.重庆车辆检测研究院有限公司，重庆 401122；2.重庆市电磁兼容工程技术研究中心，重庆 401122)

针对国标GB/T 18655-2010的零部件电压法传导发射测试，分析了传导骚扰的特性，指出了骚扰包含共模分量和差模分量，提出了要分别采取的抑制措施。并给出一款电池管理系统的整改分析过程，验证分析的正确性和措施的有效性。

传导骚扰；抑制措施；电磁兼容

Engineering & Technology Research Center, Chongqing 401122, China)

0 引言

随着汽车技术的发展，车载电子电气零部件的数量越来越多，电子电气零部件必须具有很高的可靠性。电磁兼容作为电子电气零部件可靠性的一个重要方面，受到了极大重视。尤其新能源技术的发展，对零部件的电磁兼容性的要求更高，越来越多的汽车整车厂家制定零部件电磁兼容规范。国标GB/T 18655-2010 作为汽车电子零部件电磁兼容标准[1]，被各大厂家要求。零部件在进行标准中的电压法传导发射测试时还具有很多问题，对传导骚扰电压的测试实质、骚扰电压结果的分析、针对性的整改抑制措施，还需要更深刻的认识。

1 传导骚扰电压测试的布置

国标GB/T 18655-2010规定了进行汽车零部件电压法传导骚扰测试时的布置，根据零部件在车内的安装形式有所差异，图1给出了在电源回线远端接地时的布置简图。

试验时，被测设备置于绝缘支撑上，绝缘支撑的厚度为(50±5)mm；被测设备与人工电源网络的距离为(200～400)mm；对于标称电压为12 V的零部件，蓄电池电压为(12～14)V，对于标称电压为24 V的零部件则为(24～28)V。接收机通过同轴电缆与人工电源网络上的测试端口相连，分别测试电源正极线和回线的传导骚扰电压，未与测试接收机相连的人工电源网络端应接50 Ω匹配阻抗。

图1 零部件电压法传导骚扰测试布置简图

2 电压法传导骚扰测试分析

人工电源网络对于测试传导骚扰具有重要的作用，用于隔离骚扰电压和提供统一的测试阻抗[2]，图2为其原理图。

图2 人工电源网络电路原理图

测试时，同轴电缆并接于1 kΩ的电阻之间，由于同轴电缆的特征阻抗以及接收机的输入阻抗均为50 Ω，故并联后的等效阻抗约为50 Ω，电压法传导骚扰测试的实质为该并联阻抗上的骚扰电压值。

传导测试时，被测设备为传导骚扰源，被测设备通过电源线向外传导发射骚扰，同时由于接地金属平面的存在，使得被测设备与金属平板之间存在分布电容，亦为传导骚扰提供了传导发射的路径。图3给出了电路示意图。

图3 电压法传导骚扰测试布置电路示意图

图中：C1为被测设备与接地金属板的分布电容，0.1 μF电容和50 Ω电阻串联为人工电源网络的等效简化电路图。从图中可知：传导干扰存在多条路径，如电源线、人工电源网络和接地金属平板构成了传导发射路径，电源正极线、接地金属板、电容C1亦构成了传导发射路径。

被测设备使用两根电源线供电，且置于金属接地平板上。理论上，被测设备传导骚扰发射的路径有两种可能：一种是为被测设备供电的两根导线分别作为往返线传输骚扰，亦称为差模；一种为两根电源线为骚扰传输曲线，分布电容和接地平板为骚扰提供返回路径，称为共模[3]。骚扰电流流过人工电源网络，产生骚扰电压。若令电源正极线的骚扰电流为I1，电源回线的骚扰电流为I2，则骚扰电流的共模分量可以表示为：

骚扰电流的差模分量可以表示为：

图4给出了骚扰电流共模分量和差模分量的示意图。

图4 共模分量与差摸分量电流示意图

图中：IDM表示差模电流分量，ICM表示共模电流分量。

3 传导骚扰抑制措施

对传导骚扰的抑制，可以采取加骚扰抑制磁环、旁路电容、共模电感等措施。不同措施针对不同的骚扰分量，且与抑制措施具体的实施方式有关。

(1)骚扰抑制磁环

骚扰抑制磁环是抑制传导骚扰的有效措施，在其工作频段可以表现出电阻特性和电感特性。电阻特性通过对传导骚扰进行消耗抑制传导骚扰，电感特性通过对传导骚扰进行反射抑制传导骚扰。骚扰抑制磁环若施加于电源正极线和回线，将抑制传导骚扰共模分量；若单独加于电源正极线或回线，将抑制传导骚扰差模分量。

(2)旁路电容

旁路电容通过对传导骚扰进行旁路，改变传导骚扰的传播路径达到对传导骚扰的抑制。旁路电容可加于电源正极线和回线之间，对传导骚扰差模分量进行抑制。

(3)共模电感

共模电感通过对传导骚扰的反射来达到抑制传导骚扰的目的，串接于电源正极线和回线上，对传导骚扰的共模分量进行抑制。

由于电源线传导骚扰可能同时存在共模分量和差模分量，两种分量的骚扰性质有所不同，进行骚扰抑制时应采用对应的措施。

4 实验测试结果

为验证以上分析结果的正确性和骚扰抑制措施的有效性，下面给出了一款电池管理系统(Battery Manage System，BMS)的传导骚扰电压测试超标后的整改过程，测试地点为重庆车辆检测研究院有限公司半电波暗室。

按照国标GB/T 18655-2010中的电压法对BMS进行传导骚扰测试，在150 kHz～1.8 MHz频段内，平均值检波传导骚扰测试超标，测试结果如图5所示。

图5 原始测试结果和加去耦电容后传导骚扰电压测试结果

对BMS进行整改，在BMS 内部PCB控制板电源线上加去耦电容，测试结果如图5所示。

对比两次测试结果，传导骚扰得到了明显的抑制，同时表明传导骚扰中存在差模分量。但是测试结果依然超过标准等级3的平均值限值，还需要进一步的骚扰抑制措施。

针对可能存在的传导骚扰共模分量，在BMS电源正极线和回线上加骚扰抑制磁环，测试结果如图6所示。

图6 加去耦电容和骚扰抑制磁环后传导骚扰电压测试结果

测试结果合格，表明传导骚扰存在共模分量，且抑制措施有效。

5 结束语

对国标GB/T 18655-2010的零部件传导发射测试进行了分析，指出了传导干扰的共模分量和差模分量及对应的抑制措施。最后，还给出了应用于某款新能源汽车的BMS传导骚扰整改过程，验证了分析结论的正确性以及抑制措施的有效性，表明文中的结论和抑制措施对指导汽车零部件的电磁兼容设计具有一定的参考意义。

【1】GB/T 18655-2010 车辆、船和内燃机 无线电骚扰特性 用于保护车载接收机的限值和测量方法[S]．

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

【3】郑军奇.EMC电磁兼容设计与测试案例分析[M].2版.北京：电子工业出版社，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

港澳台科技合作专项(2013DFH70060)

曹钟(1988—)，男，助理工程师，从事汽车电磁兼容测试与研究工作。E-mail：caozhong@cmhk.com。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2016.12.013

U461.3

B

1674-1986(2016)12-054-03