動力電池包電磁兼容（Electromagnetic Compatibility，EMC）測試是指通過一系列測試，確保電動汽車動力電池系統(tǒng)在正常使用和在外界電磁環(huán)境下的工作中不會產(chǎn)生電磁干擾或受到電磁干擾。這些測試通常由測試實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，以驗(yàn)證新能源汽車動力電池包的EMC性能。
1?參考標(biāo)準(zhǔn)
標(biāo)準(zhǔn)名稱
ISO 7637- 2: 2004Road vehicles -- Electrical disturbance by conduction and coupling
ISO 7637- 3: 2007Road vehicles -- Electrical disturbance by conduction and coupling
CISPR25:2008Radio disturbance characteristics for the protection of receivers used on board vehicles, boats, and on devices-Limits and methods of measurement
ISO11452-2:2004Road vehicles – Component test methods for electrical disturbances from narrowband radiated electromagnetic energy—Part 2: Absorber-lined shielded enclosure
ISO11452-4:2005Road vehicles – Component test methods for electrical disturbances from narrowband radiated electromagnetic energy—Part 4:Bulk current injection (BCI)
ISO10605:2008Road vehicles- Test methods for electrical disturbances from electrostatic discharge
ISO 16750 -2：2006Road Vehicles – Environmental Conditions and testing of E/E equipment
2?功能狀態(tài)等級
為了能夠表示電池組系統(tǒng)經(jīng)過測試所表現(xiàn)的效果，測試結(jié)果被定義為幾種功能狀態(tài)。
功能狀態(tài)：狀態(tài) A：樣件在試驗(yàn)中和試驗(yàn)結(jié)束后，都能滿足全部規(guī)定的功能規(guī)范要求;
狀態(tài) B：試樣在試驗(yàn)中所有功能都能滿足全部規(guī)定的功能規(guī)范要求，但允許有一個或多個參數(shù)超過極限要求，試驗(yàn)后所有的功能均能自動恢復(fù)到正常極限范圍內(nèi);儲存記憶功能應(yīng)滿足功能狀態(tài)A的要求;
狀態(tài) C：樣件在試驗(yàn)中有一個或多個功能不符合功能規(guī)范要求，但是試驗(yàn)后所有功能自動恢復(fù)到正常狀態(tài);
狀態(tài) D：樣件在試驗(yàn)中有一個或多個功能不符合功能規(guī)范要求，但是試驗(yàn)后通過復(fù)位或簡單的技術(shù)處理(如更換保險(xiǎn)絲)后功能恢復(fù)到正常狀態(tài);
狀態(tài) E：樣件在試驗(yàn)中及試驗(yàn)后，有一個或多個功能不符合功能規(guī)范要求，必須經(jīng)過替換或者維修。
3?工作模式
電池組系統(tǒng)將在如下幾種模式下工作：
4?機(jī)械結(jié)構(gòu)示例
機(jī)械外形結(jié)構(gòu)請見下面所示，作為參考
4.1 電池組系統(tǒng)機(jī)械外部輪廓示例
4.2 電池組系統(tǒng)接口示例
5?測試要求
5.1 通用測試需求
測試臺架中電池包低壓供電電源電壓需滿足:13V≤U≤14.5V，并同時并聯(lián)一個標(biāo)稱電壓12V的鉛酸電池(啟動或動力電池均可);
電池組系統(tǒng)在測試過程中需要功能監(jiān)控，測試完成后，必須進(jìn)行功能檢查。(見附錄A：功能監(jiān)控和檢查項(xiàng)示例)
如無特殊說明，測試條件如下：
測試溫度：23 °C ± 5 °C環(huán)境溫度
供電電壓：14V ± 0.2V
測量設(shè)備：有足夠的精度和穩(wěn)定度，其精度應(yīng)高于被測指標(biāo)精度一個數(shù)量級或者誤差小于被測參數(shù)允許誤差的1/3
工作電壓范圍：
特殊要求：
新能源汽車頻頻發(fā)生的自燃現(xiàn)象，很大程度上就源于在鋰電池電池包由于技術(shù)不成熟存在起火燃燒甚至爆炸的可能性，對于人們的生命和財(cái)產(chǎn)來說都有所威脅，如下圖所示。
5.2 一般電氣測試項(xiàng)目
5.2.1 反極性保護(hù)
--試驗(yàn)?zāi)康?/p>
模擬外接電源啟動、極性反接時，試件的抗反極性保護(hù)能力
--試驗(yàn)方法:
試件正常連接，按照測試條件，對試件的所有低壓電源輸入端口施加測試電壓，觀察現(xiàn)象。
恢復(fù)正常工作電壓后，對控制器進(jìn)行功能測試，觀察現(xiàn)象。
--技術(shù)要求：功能等級：C
5.2.2 長時耐過壓測試
--試驗(yàn)?zāi)康?/p>
模擬DC/DC的輸出電壓在最大輸出電壓16V時的狀況。
--試驗(yàn)方法:
試件正常連接，按照測試條件，對試件的所有低壓電源輸入端口施加測試電壓，觀察現(xiàn)象;
恢復(fù)正常工作電壓后，對控制器進(jìn)行功能測試，觀察現(xiàn)象。
--技術(shù)要求：
功能等級：A
5.2.3 短時耐過壓測試
--試驗(yàn)?zāi)康?
模擬DC/DC輸出過壓保護(hù)失效時，DC/DC的輸出電壓高于正常電壓時的狀況。
--試驗(yàn)方法:
試件正常連接，按照測試條件，對試件的所有低壓電源輸入端口施加測試電壓，觀察現(xiàn)象
恢復(fù)正常工作電壓后，對電池組系統(tǒng)進(jìn)行功能測試，觀察現(xiàn)象。
--技術(shù)要求：功能等級：C(容許風(fēng)扇進(jìn)入過壓保護(hù)，電壓回復(fù)后功能正常。電池組系統(tǒng)功能正常)
5.2.4 靜態(tài)電流
--試驗(yàn)?zāi)康?
測量電池組系統(tǒng)系統(tǒng)靜態(tài)電流。
--試驗(yàn)方法:
電池組系統(tǒng)系統(tǒng)狀態(tài)：關(guān)閉電池組系統(tǒng)所有能直接關(guān)閉的電器，只連接低壓測供電端和風(fēng)扇電源線，使電池組系統(tǒng)處在閉環(huán)回路狀態(tài)，測量低壓測供電端端口流過的電流。
測量時間：測量時間不少于20min。觀察靜態(tài)電流的變化，應(yīng)當(dāng)至少有一次電流降低，若靜態(tài)電流在30min內(nèi)沒有降低且大于200mA的，需檢查電池組系統(tǒng)是否全部關(guān)閉。
測量方法：在系統(tǒng)工作情況下，斷開全部信號，當(dāng)控制器不在工作后3min后，測試低壓側(cè)供電端的電流。
--技術(shù)要求：
<1mA。
5.2.5 電壓下降時的復(fù)位性能
--試驗(yàn)?zāi)康?
模擬電壓下降時試樣的復(fù)位性能。該項(xiàng)試驗(yàn)適用于具有復(fù)位功能的試樣。
--試驗(yàn)方法:
工作模式：C(風(fēng)扇占空比設(shè)置50%);
試驗(yàn)實(shí)施：見圖3。
施加電壓 Uomin ≥10 s?！ ?/p>
電壓下降幅值：0.5 V / 次?！ ?/p>
電壓變化時間：< 100ms?！ ?/p>
降壓駐留時間：5s?！ ?/p>
功能試驗(yàn)時間(在Uomin時)：≥10 s。
當(dāng)電壓達(dá)到≤0.5 V 時，試驗(yàn)結(jié)束。
--技術(shù)要求：
工作電壓范圍內(nèi)：功能狀態(tài) A
工作電壓范圍外：功能狀態(tài) C
5.2.6 短路保護(hù)
--試驗(yàn)?zāi)康?
模擬輸入和輸出端短路。
--試驗(yàn)方法:
工作模式：電池組系統(tǒng)上電，電池組系統(tǒng)和風(fēng)扇低壓接插件外部輸入和輸出線依次短路到電源端和地端，持續(xù)時間60S，其他輸入和輸出線開路。
步驟：連接到電源，激活輸出，持續(xù)60S，關(guān)閉輸出，斷開電源，功能測試;
連接到地，激活輸出，持續(xù)60S，關(guān)閉輸出，斷開電源，功能測試;
--技術(shù)要求
功能狀態(tài) C。
5.2.7 電源電壓的緩慢上升和下降
--試驗(yàn)?zāi)康?
模擬12V蓄電池的緩慢放電和充電
--試驗(yàn)方法:
工作模式：C(風(fēng)扇占空比設(shè)置50%);
把試驗(yàn)電壓加到全部低壓電源輸入端;
電源電壓從Umax下降到0V;
電源電壓從0V上升到Umax;
電壓變化(0.5±0.1)V/min。
--技術(shù)要求
工作電壓范圍內(nèi)：功能等級 A;
工作電壓范圍外：功能等級 C;
5.2.8 欠壓過壓時的功能
--試驗(yàn)?zāi)康?
驗(yàn)證試件在過欠壓時的功能。
--試驗(yàn)方法:
工作模式：C(風(fēng)扇占空比設(shè)置50%);
在試件的所有電源輸入端施加測試電壓。
--技術(shù)要求
測試電壓<6V 允許試件無功能;
6V≤測試電壓<9V (選擇6V電壓點(diǎn))試件輸出輸入功能關(guān)閉，通訊功能正常，能夠記錄電壓欠壓事件;
9V≤測試電壓≤16V，(選擇9V和16V電壓點(diǎn))試件所有功能正常;
16V<測試電壓≤18V (選擇18V電壓點(diǎn))試件輸出輸入功能關(guān)閉，通訊功能正常，能夠記錄電壓過壓事件。恢復(fù)正常工作電壓后，功能恢復(fù)正常;
18V<測試電壓≤26.5V (選擇26.5V電壓點(diǎn))試件輸出輸入功能關(guān)閉，通訊功能正常能夠維持1min，試樣不能損壞?；謴?fù)正常工作電壓后，功能恢復(fù)正常。
5.3 EMC測試
5.3.1 Radiated Emissions (RE)
--試驗(yàn)?zāi)康模?/p>
考查零部件RF 輻射發(fā)射大小，試驗(yàn)方法和試驗(yàn)設(shè)備滿足CISPR 25:2008的要求。
--試驗(yàn)布置：(參照 CISPER 25 6.4.3 Figure 11, Figure 12, Figure 13.)
--試驗(yàn)要求：
應(yīng)用頻率范圍：150kHz～2500MHz。
試件工作模式：C(風(fēng)扇占空比0，90%分別測試,放電回路連接阻性負(fù)載，3A電流放電);
天線系統(tǒng)要求：150kHz～30MHz頻率范圍測量使用單極垂直天線;
30MHz～200MHz頻率范圍測量使用雙錐天線，包括垂直極化和水平極化方向;
200MHz～1000MHz頻率范圍測量使用對數(shù)周期天線，包括垂直極化和水平極化方向;
1000MHz～2500MHz頻率范圍測量使用一個喇叭天線，包括垂直極化和水平極化方向;
限值列表：
注：準(zhǔn)峰值測試方式---先采用峰值進(jìn)行預(yù)掃描，對于峰值不滿足準(zhǔn)峰值限值的頻段選取最大超標(biāo)點(diǎn)讀取準(zhǔn)峰值并記錄即可，請勿直接用準(zhǔn)峰值掃描。
5.3.2 Conduct Emissions (CE)
--試驗(yàn)?zāi)康模?/p>
考查零部件電源線RF傳導(dǎo)發(fā)射大小，試驗(yàn)方法和試驗(yàn)設(shè)備滿足 CISPR 25 :2008的要求;
--試驗(yàn)布置：(參照 CISPER25 6.2.2.2 Figure 5)
--試驗(yàn)要求：
只對低壓電源線進(jìn)行測量
應(yīng)用頻率范圍：150kHz～108MHz。
試件工作模式：C(風(fēng)扇占空比0，90%分別測試，放電回路連接阻性負(fù)載，3A電流放電);
限值列表：
注：準(zhǔn)峰值測試方式---先采用峰值進(jìn)行預(yù)掃描，對于峰值不滿足準(zhǔn)峰值限值的頻段選取最大超標(biāo)點(diǎn)讀取準(zhǔn)峰值并記錄即可，請勿直接用準(zhǔn)峰值掃描。
5.3.3 射頻傳導(dǎo)發(fā)射-電流法
--試驗(yàn)?zāi)康模?/p>
考察零部件所有線束對空間傳導(dǎo)發(fā)射大小，避免對其他電路產(chǎn)生干擾;
--試驗(yàn)方法和設(shè)備：
滿足CISPR 25-2008的要求。實(shí)驗(yàn)線束全部放入測試環(huán)中;
--測試距離：
電流鉗距離EUT端子的距離為50mm和750mm;
--試驗(yàn)要求：
應(yīng)用頻率范圍：150kHz～108MHz。
試件工作模式：C(風(fēng)扇占空比0，90%分別測試，放電回路連接阻性負(fù)載，3A電流放電);
限值列表(以準(zhǔn)峰值和平均值)：
注：準(zhǔn)峰值測試方式---先采用峰值進(jìn)行預(yù)掃描，對于峰值不滿足準(zhǔn)峰值限值的頻段選取最大超標(biāo)點(diǎn)讀取準(zhǔn)峰值并記錄即可，請勿直接用準(zhǔn)峰值掃描。
5.3.4 Radiated Immunity(自由場)
--試驗(yàn)?zāi)康模?/p>
考查零部件抗窄帶電磁能量輻射的能力，試驗(yàn)方法和試驗(yàn)設(shè)備滿足ISO 11452-2 的要求;
--試驗(yàn)布置：(參照ISO11452-2 7.6 Figure 2，F(xiàn)igure 3)
--試驗(yàn)要求：
測試頻率：200M~2000MHz
工作模式：C(風(fēng)扇占空比50%，放電回路連接阻性負(fù)載，3A電流放電);限值列表：
測試等級：3
功能狀態(tài)：A
5.3.5 大電流注入(BCI)
--試驗(yàn)?zāi)康模?/p>
考查零部件抗窄帶電磁能量輻射的能力，試驗(yàn)方法和試驗(yàn)設(shè)備滿足ISO 11452-4 的要求。
--試驗(yàn)布置：(參照 ISO11452-4 )
關(guān)鍵字：1 EUT 2 線束 3 負(fù)載模擬器 4 模擬和檢測系統(tǒng) 5 電源 6 人工網(wǎng)絡(luò) 7 光纖 8 測量設(shè)備 9 射頻測量探頭 10 射頻注入探頭 11 接地平板 12 絕緣墊13 屏蔽室
--試驗(yàn)要求：
測試頻率：1M~400MHz;
工作模式：C(風(fēng)扇占空比,50%，放電回路連接阻性負(fù)載，3A電流放電);
測試等級列表：
測試等級：Ⅲ
功能狀態(tài)：A
5.3.6 ESD
--試驗(yàn)?zāi)康模?/p>
考查零部件抗靜電放電的能力，試驗(yàn)方法和試驗(yàn)設(shè)備滿足ISO10605-2008的要求;
試驗(yàn)分無源模式放電試驗(yàn)和有源工作模式放電試驗(yàn)。
—試驗(yàn)布置
無源試驗(yàn)?zāi)Ｊ讲贾茫?/p>
有源試驗(yàn)?zāi)Ｊ讲贾茫?/p>
--試驗(yàn)要求：
無源試驗(yàn)?zāi)Ｊ剑?/p>
試驗(yàn)中，待測器件不接電源和負(fù)載;
測試點(diǎn)：接插件各引腳、電池組系統(tǒng)外殼搭鐵點(diǎn)、電池組系統(tǒng)安裝支架。
試驗(yàn)等級見下表：
有源試驗(yàn)?zāi)Ｊ剑汗ぷ髂Ｊ紺(風(fēng)扇占空比50%，放電回路連接阻性負(fù)載，3A電流放電);
測試點(diǎn)：電池組系統(tǒng)外殼搭鐵點(diǎn)、電池組系統(tǒng)安裝支架。
試驗(yàn)等級見下表：
直接放電：
間接放電
5.3.7 電源線瞬態(tài)抗干擾實(shí)驗(yàn)
--試驗(yàn)?zāi)康模?/p>
考查零部件抗電源線瞬態(tài)電壓脈沖的能力，試驗(yàn)方法和試驗(yàn)設(shè)備滿足ISO 7637-2：2004的要求，共有脈沖1、2a、2b、3a、3b試驗(yàn)。
電源線瞬態(tài)抗干擾實(shí)驗(yàn)使用試驗(yàn)設(shè)備：汽車電子瞬態(tài)干擾發(fā)生器
--試驗(yàn)要求：電源線瞬態(tài)傳導(dǎo)抗干擾試驗(yàn)脈沖試驗(yàn)嚴(yán)酷等級要求見下表：
工作模式：C(風(fēng)扇占空比50%)。
--試驗(yàn)脈沖波形：
試驗(yàn)脈沖1：模擬電源與感性負(fù)載斷開連接時所產(chǎn)生的瞬態(tài)現(xiàn)象。
試驗(yàn)脈沖2a：模擬由于線束電感原因，使與試樣并聯(lián)的裝置內(nèi)電流突然中斷引起的瞬態(tài)現(xiàn)象。
試驗(yàn)脈沖2b：模擬點(diǎn)火開關(guān)斷開時的瞬態(tài)現(xiàn)象。
試驗(yàn)脈沖3a和3b：模擬由開關(guān)過程引起的瞬態(tài)現(xiàn)象，這些瞬態(tài)現(xiàn)象的特性受線束的分布電容和分布電感的影響。
5.3.8 I/O線瞬態(tài)傳導(dǎo)抗干擾
--試驗(yàn)?zāi)康模?/p>
考查零部件抗I/O線瞬態(tài)電壓脈沖的能力，試驗(yàn)方法和試驗(yàn)設(shè)備滿足ISO 7637-3：2007的要求;
—試驗(yàn)布置：容性耦合鉗法 (CCC) 試驗(yàn)布置，參照ISO7637-3 ;
—試驗(yàn)要求：
對所有輸入和輸出線測試;
試件工作模式：C(風(fēng)扇占空比50%);
試驗(yàn)脈沖a和 b：
快速瞬態(tài)試驗(yàn)脈沖是模擬開關(guān)過程產(chǎn)生的電瞬態(tài)。電瞬態(tài)的特性受線束的分布電容和電感的影響?！ ?/p>
試驗(yàn)脈沖a，負(fù)脈沖：
試驗(yàn)脈沖b，正脈沖：
試驗(yàn)等級要求：
5.3.9 電壓瞬態(tài)發(fā)射
--試驗(yàn)?zāi)康模骸 ?/p>
考察零部件工作電源線瞬態(tài)電壓發(fā)射大小，試驗(yàn)方法和試驗(yàn)設(shè)備滿ISO7637-2 :2004的要求;
零部件為潛在的傳導(dǎo)騷擾源，需要測量零部件EUT瞬態(tài)電壓傳導(dǎo)發(fā)射的強(qiáng)度?！ ?/p>
--試驗(yàn)布置：
—試驗(yàn)要求：
分別在放電繼電器斷開和閉合、風(fēng)扇開啟和關(guān)閉條件下分別測試;
采集十個波形，記錄含有最大正幅值和最大負(fù)幅值(及與之相關(guān)的參數(shù))的波形;
慢脈沖布置見上圖a，快脈沖布置見上圖b;
限值見下表：
附錄A：功能監(jiān)控和檢查項(xiàng)示例
動力電池包的EMC測試是保證新能源汽車安全性和穩(wěn)定性的重要環(huán)節(jié)，需要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行測試，以確保測試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。
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