高压二合一充放电模块整车辐射发射问题定位分析整改案例浅析

姜意驰，谷原野，宋喜岗，张宝国，孙运玺，孙自超

（一汽奔腾轿车有限公司，吉林 长春 130012）

随着全球新能源汽车的推广、现代汽车电子技术的发展，整车电子设备应用更为广泛，并且大功率的高压零部件在电动车辆上应用日益普遍。相比于燃油车辆，电动汽车的电磁兼容问题尤为突出，特别是电机电控、电池管理系统（BMS）、车载充电机（OBC）、直流变换器（DC-DC）等高压大功率器件高频开通关断导致电压或电流的快速变化，是产生EMI噪声的主要原因，构成了复杂的整车电磁兼容环境，因此，将这些噪声控制在合理的国家标准要求以内，以确保车辆对周围环境的保护，就显得非常重要。

GB 34660—2017《道路车辆 电磁兼容性要求和试验方法》已经列入公告产品准入审查要求，本文旨在通过对电动汽车辐射发射测试项目排查、定位、分析、整改，并结合产品实际情况，提出切实可行的整改方案，并最终顺利通过GB 34660—2017的辐射发射测试。

1 试验结果

某款电动汽车依据GB 4660—2017规定的测试方法进行测试，其中窄带（简称NB）辐射发射满足法规的限值要求，但是在宽带（简称BB）测试时，峰值满足限值要求，在车辆左侧天线垂直极化（简称LV）准峰值终扫数据在37.7MHz超过准峰值限值1.59dB，导致不能通过公告准入，同时，在车辆右侧天线水平极化（简称RH）、车辆左侧水平极化（LH）准峰值终扫数据在37MHz附近裕量在2dB左右，有超标风险，考虑到测试的不确定度，需要做一些改进，使测试结果裕量大于6dB，测试结果如图1～图3所示，为此，以LV为重点排查位置。

图1 LV测试图

图2 RH测试图

图3 LH测试图

2 排查定位

车辆电器布置图如图4所示，在进行BB整车辐射发射时，长时工作的、能产生宽带发射的所有设备均工作在最大负载状态，车速40km/h运行，此时处于工作状态的电器主要包括双闪、雨刮、前照灯、收音机、鼓风机、空调、电机电控以及一些重要的电器件。考虑到37MHz明显的包络，通过采用排除法及手持频谱仪近场扫描的方法找到导致该包络辐射偏高的骚扰源。

图4 车辆电器布置图

首先让整车处于Ready状态，与车辆BB测试状态相比，仅使车速降为0，实验结果表明37MHz附近包络没有明显变化，如图5所示，说明有无车速对该频点的辐射发射不会造成影响，基本可以排除电机电控产生的骚扰。依次关闭车载用电器，直至用电器全部关闭以后，试验结果如图6所示，37MHz附近包络仍没有明显下降，说明车载用电器对该频点附近产生的辐射骚扰影响不大。在车辆ON挡状态时，车载用电器全部关闭，试验结果如图7所示，无超标频率点，由此可以判断出37MHz附近包络很有可能是由高压系统产生。至此，目前的分析重点为二合一（OBC、DCDC）充放电模块。通过手持频谱仪近场扫描结果分析可知，在37MHz附近，与二合一相连接的高压线束发射电平均比较高，二合一到高压配电盒（PDU）发射电平最为严重，如图8所示，与暗室远场测试趋势一致。断开二合一低压线束（短接高压互锁引脚），断开二合一到PDU高压线束后，测试结果如图9所示，37MHz附近包络有明显的下降，由此可判断该干扰源由二合一高压线束导致，非搭铁端的金属屏蔽层对搭铁之间有感应电压的存在，感应电压与电缆的长度成正比，会形成天线效应。

图5 Ready 0车速测试图

图6 Ready 0车速电器全关测试图

图7 ON挡电器全关测试图

图8 二合一到PDU高压线束近场扫描图

图9 Ready拔掉DC-DC低压信号线和高压线测试图

3 整改优化

在对二合一到PDU高压线束二合一端口进行屏蔽层搭铁阻抗测试发现，接口处与高压线束屏蔽层连接的触点与二合一控制器金属外壳完全分离，如图10所示，使得该条高压线束的屏蔽层完全失效。通过精密仪器测量后得出，二合一高压线束接口处开孔距离比触点间距大3mm，如图11、图12所示，我们采用导电棉将触点包裹再重新装入二合一控制器，使触点和二合一金属外壳完全接触，如图13所示。最后在与整车完全连接后，Ready状态下，用手持频谱仪近场扫描得出数据，在37MHz附近包络有明显下降，有近26dB幅度的改善，如图14所示。

图10 二合一高压线束端口

图11 触点间距

图12 开口距离

图13 整改措施

图14 整改后二合一到PDU高压线束近场扫描

在暗室经过回归测试，结果合格，证明整改措施有效，目标准确，并且有充足的裕量，公告测试通过，如图15～18所示。

图15 整改后LH测试图

图16 整改后LV测试图

图17 整改后RH测试图

图18 整改后RV测试图

4 总结与思考

电子电气设备或系统在其运行过程中，往往伴随着电磁能量的转换，从而构成了复杂的电磁环境，形成了电磁干扰。目前解决这些干扰的三大技术主要为滤波、搭铁和屏蔽。在面对产品研发的不同阶段，要具体情况具体分析，在产品量产后，考虑成本及可操作性，搭铁和屏蔽作为最简单有效的整改措施，能够有效地反射、吸收电磁能量，将其与其它区域分开，防止电磁能量的泄露，同时对防止外部电磁能量进入该设备也起到了积极的保护作用。

本文采用了搭铁和屏蔽的整改思路，线缆中增加屏蔽层的完整通路，给高压线束内导体产生的共模电路提供了回流路径。

5 结束语

电动汽车电子集成化程度不断提高，其复杂的电磁兼容环境越来越引起工程师们的重视，但是在整改排查过程中，屏蔽线缆的完整性往往被忽略。作为一种最为简单实用的手段，本文以某款电动车辆为例，通过排查以及准确地定位分析，锁定引起辐射发射超标的主要部件，分析其噪声来源，并给出了合理化建议，降低了企业成本，最终顺利通过了公告测试。