电动汽车充换电设施电磁兼容测试建议

2016-03-12许继电源有限公司翟思捷

电子世界 2016年23期

许继电源有限公司吴昊禹沛张勇翟思捷

电动汽车充换电设施电磁兼容测试建议

许继电源有限公司吴昊禹沛张勇翟思捷

充换电设施作为电动汽车的基础设施，已经取得快速发展。可靠的电磁兼容性能，是充换电设施安全稳定运行的基本保障之一。从充换电设施定义、标准以及电磁兼容测试三个方面展开研究，指出在充换电设施在电磁兼容方面存在的问题，同时提出充换电设施电磁兼容性能要求及测试建议。

电动汽车；充换电设施；电磁兼容

0 前言

随着电动汽车的快速发展，作为电动汽车基础配套设施，充换电设施得到快速普及与应用，已经取得一定的市场规模。

充换电设施现场存在普遍的电磁兼容问题，主要体现在两个方面：

（1）充换电设施中，含有大量大功率电力电子设备，工作运行时产生谐波及电磁干扰。该干扰一方面在充换电设施之间相互影响，另一方面通过辐射或传导的形式对其他设备正常工作造成影响。

（2）充换电设施现场电磁环境较为复杂，充换电设施需要抵抗来自其环境中的干扰，才能正常工作。这些干扰包括雷电干扰、静电干扰、无线电干扰、机动车辆干扰、公共电源干扰等。

为了验证充电设施的电磁兼容性能，电磁兼容测试是必不可少的。

1 充换电设施定义

根据《GB/T 29317-2012 电动汽车充换电设施术语》中的定义，充换电设施是指为电动汽车提供电能的相关设施的总称，一般包括充电站、电池更换站、电池配送中心、集中或分散布置的交流充电桩等。充换电设施是一个统称，即包含了充换电区域，也包含了充换电设备。广义上讲，可以指整个充电站或换电站，包含站内所有设备及系统；狭义上讲，可以指充电站或换电站中一个具体的设备或功能单元，如充电桩、充电模块、控制单元等[1]。

充换电设施是一个较为广泛的概念，涉及到多个行业（电力、电子、通信、照明等）。需要特别指出的是，车载充电机属于电动汽车自身部分，不属于充换电设施。

充换电设施内容如图1所示。

图1 充换电设施分类

2 充换电设施标准现状

2.1 充换电设施标准现状

充换电基施作为电动汽车的一部分，充换电设施标准是电动汽车标准体系中不可缺少的一部分，标准的颁布与实施主要是为了保证充换电设施的通用技术性、安全性、互换性。

我国电动汽车充换电设施标准体系，包括基础类、设备类、系统类、规划设计与施工验收、运营管理等几个方面，如图2所示。基础类主要涉及充换电设施的基本概念、术语、物料编码、系统建模等基础和要求；设备类主要涉及交流充电桩、车载充电机、非车载传导充电机等要求；规划设计和施工验收类主要涉及充电桩布局等；运营管理系统类涉及充换电服务网络及充换电设备和动力电池两大类运行管理归满、维护技术规程以及安全管理要求。

图2 电动汽车充换电设施标准体系

我国已经颁布的充换电设施专用标准130多个，其中国家标准和行业标准53个，主要偏重于基础类、规划建设类、运营管理类，设备类标准较少。充换电设施专用标准如图3所示（以国家标准和行业标准为基准）：

图3 我国充换电设施标准分布

2.2 标准存在的问题

充换电设施涵盖面广，专用标准少，特别是设备类标准。目前，国内及国际均无统一的充换电设施电磁兼容性能要求[2]。充换电设施电磁兼容性能要求一般在设备类标准中提及。目前，充换电设施设备类标准主要涉及充电设备；对于衍生的新产品，无专用的标准。新衍生充换电设施产品，其电磁兼容的要求只能参考于电磁兼容基本标准（GB/T 17626、GB/T 17625系列）和通用标准（GB/ T 17799系列）。

3 充换电设施电磁兼容测试的建议

3.1 试验项目

充换电设施属于典型的工业产品，但是随着充换电设施的普及，特别是充电站的大量建设，充换电设施的使用环境已经由工业环境向居住、商业环境中转变。根据充换电设施的使用环境，同时考虑相关电磁兼容测试项目的适用范围，推荐对充换电设施进行以下电磁兼容测试（见表1）。

表1 充换电设施电磁兼容试验项目

3.2 试验等级与试验方法

为了保证试验的可靠性、准确性及可重现性，建议统一试验等级和试验方法。

（a）静电放电抗扰度

适用范围：适用于所有的充换电设施产品，只考虑在正常使用时可接触到的部位。

试验等级：空气放电±8KV，接触放电：±6KV

注意事项：直接放电和间接放电均需要进行。直接放电在充换电设施表面放电，间接放电通过水平耦合板及垂直耦合板放电，空气放电和接触放电两种放电方式都需要进行[3]。

（b）电快速瞬变脉冲群抗扰度试验

适用范围：适用于所有的充换电设施产品，针对充换电设施的电源端口（输入/输出）、通信端口、采样端口、控制端口等端口进行试验。当采样端口与控制端口在实际使用时与其他设备的电源端口连接时，那么采样端口与控制端口当作电源端口进行处理。

试验等级：±2KV（电源端口）、±1KV（通信端口），5KHz或100KHz。

注意事项：对于电源端口，使用耦合去耦合网络进行试验。对于通信端口使用容性耦合夹进行试验。当耦合去耦合网络由于电压或电流容量的限制不适用于电源端口时，可用容性耦合夹代替耦合去耦合网络进行试验[4]。

（c）浪涌冲击抗扰度

适用范围：适用于所有的充换电设施产品，针对充换电设施的电源端口（输入/输出）、通信端口、采样端口、控制端口等端口进行试验。当采样端口与控制端口在实际使用时与其他设备的电源端口连接时，那么采样端口与控制端口当作电源端口进行处理。当直流电源端口电压低于65V，且前级存在有效隔离（不会出线瞬态电压或电流），不需要进行试验[5]。

试验等级：共模±2KV，差模±1KV

试验方法：对于电源端口，使用耦合去耦合网络进行试验。对于通信端口，使用不同于电源端口的专用的耦合去耦合网络（如电容耦合、钳位电路耦合、避雷器耦合等）进行。对于线缆屏蔽层，直接施加干扰。

（d）振铃波抗扰度

适用范围：适用于用于中高压场合的充换电设施产品，如高压控制柜等。针对充换电设施的电源端口（输入/输出）、通信端口、采样端口、控制端口等端口进行试验。当采样端口与控制端口在实际使用时与其他设备的电源端口连接时，那么采样端口与控制端口当作电源端口进行处理，但需要在测试结果中标明。

试验等级：共模±2KV，差模±1KV

注意事项：对于电源端口，使用耦合去耦合网络进行试验。对于通信端口，使用不同于电源端口的专用的耦合去耦合网络（如电容耦合、钳位电路耦合、避雷器耦合等）进行。

（e）射频场感应的传导骚扰抗扰度

适用范围：适用于所有的充换电设施产品。针对充换电设施的电源端口（输入/输出）、通信端口、采样端口、控制端口等。当采样端口与控制端口在实际使用时与其他设备的电源端口连接时，那么采样端口与控制端口当作电源端口进行处理。

试验等级：10V，150KHz～80MHz

注意事项：电源端口采用耦合去耦合网络进行试验，通信端口采用电磁钳进行试验。当由于电压或电流容量限值，耦合去耦合网络不适用时，可用电磁钳对电源端口进行试验。

（f）工频磁场抗扰度

适用范围：适用于所有的充换电设施产品。