引言
GB/T 36282-2018《電動汽車用驅動電機系統電磁兼容性要求和試驗方法》於2019年1月1日起正式實施，本文將對標準中關注度較高的重點條款進行分析，並給出條款理解和實際測試的一些建議。
1 標準制定的背景及意義
汽車產業正在向著新能源方向逐步轉換，而電驅動系統是新能源汽車的關鍵技術。針對汽車電磁兼容的標準種類繁多，但 GB/T 36282-2018 正式實施之前，沒有專門針對電驅動系統的電磁兼容標準。從電磁兼容角度出發，電驅動系統在車輛上既是騷擾源又是敏感體。電驅動系統有低壓數字控制器模塊和高壓逆變功率模塊，其中控制模塊主要包含了數字晶片、時鐘電路，此類電子器件在工作時產生的騷擾一般是窄帶輻射騷擾；功率模塊主要包括 IGBT 構成的高壓電路、電機定轉子，此類電子器件在工作時產生的騷擾一般是寬帶騷擾。綜上所述，電驅動系統產生的窄帶騷擾、寬帶騷擾是車輛的典型騷擾源。大部分乘用車電驅動系統可以通過 GB/T 36282-2018 的要求，而商用車的電驅動系統只有小部分能符合標準要求。乘用車功率相對較低，而商用車大多數功率更大，其車身較大，線束相對較長，這樣通過線束表現的電磁兼容性比較突出。以後電驅動系統將以高集成化、高功率密度為發展方向，其電磁兼容性問題也會越來越多。如何解決控制系統的電磁兼容性對電驅動廠商來說是個挑戰。
2 標準制定依據
GB/T 36282-2018 參考了 GB 34660-2017《道路車輛 電磁兼容性要求和試驗方法》的 ESA 輻射發射限值、輻射抗擾度、沿電源線的瞬態傳導抗擾度等要求。增加了靜電放電抗擾度要求，以適應車輛部件在車載狀態和搬運狀態的靜電放電抗擾度。
在進行標準制定過程中，充分考慮車輛的運行狀態，規定了寬帶輻射發射、電磁輻射抗擾度的工作狀態是持續功率的 25% ；規定了窄帶電磁輻射、沿電源線的瞬態抗擾度工作狀態時 LV/HV 上電，電機無輸出功率 ；規定了靜電放電抗擾度有源模式 LV 上電，無源模式系統不上電。
3 標準技術內容
3.1試驗基本要求
目前部件測試是電驅動系統電磁兼容測試要求較為嚴苛的測試，要求暗室內部有電驅動系統加載臺架，能夠實現精確加載 ；要求試驗室的電源系統能夠滿足樣品工作需要，且電機加載設備、電源系統不能夠影響試驗室環境噪聲，且在進行抗擾度測試時需要加載臺架穩定工作，抗擾度信號不受幹擾。
3.1.1 寬帶電磁輻射限值要求
寬帶電磁輻射發射限值依據 GB 34660-2017 中規定的 ESA 寬帶發射限值，並保持一致，如圖 1 所示。
圖 1EUT 寬帶電磁輻射發射限值
3.1.2 試驗狀態
寬帶騷擾信號主要是功率模塊、電機模塊等工作時產生的騷擾，按照 GB/T 36282-2018 中 5.1.1.2 節試驗狀態要求 ：EUT 應處於正常工作狀態，且轉速為額定轉速的 50%，扭矩為額定扭矩的 50%，機械輸出負載達到持續功率的 25%。當轉速或扭矩達不到 EUT 試驗狀態時，可調整扭矩或轉速以達到持續功率的 25%，並在試驗報告中註明。受限於測試設備等因素無法滿足功率要求的情況，應在試驗報告中詳細說明 EUT 的工作狀態。
寬帶主要檢測一些功率器件工作時產生的噪聲，寬帶測試要求電機工作，即電控的功率模塊工作。電機電控的測試功率狀態是根據整車 GB 14023-2011《車輛、船和內燃機 無線電騷擾特性用於保護車外接收機的限值和測量方法》、GB/T 18387-2017《電動車輛的電磁場發射強度的限值和測量方法》要求的功率狀態計算得到，由於不同車型存在差異，實際車輛的功率也不同，規定額定功率 25% 的持續功率滿足車輛在進行整車 EMC 測試的功率狀態，同樣的車輛在實際道路上勻速行駛，車輛的典型工作功率為 25% 左右，規定 25% 的持續功率是根據車輛實際運行的典型狀態得出的結果，但並不代表所有車型。
3.1.3 試驗要求
典型的測試布置參考 GB/T 18655-2018《車輛、船和內燃機 無線電騷擾特性 用於保護車載接收機的限值和測量方法》，在半電波暗室中進行測試，頻率範圍為 30~1 000 MHz，測試布置如圖 2 所示。應分別測試垂直和水平極化，可使用頻譜分析儀或掃描接收機，為加快測試進度，可使用峰值檢波器進行掃描，但當峰值掃描的數據超過圖 1 規定的限值時，使用準峰值檢波器掃描並記錄測試結果。
圖 2電機及電機控制系統使用雙錐天線測量的試驗布置示例
試驗室採用雙錐天線（30~200 MHz）和對數周期天線（200~1 000 MHz）組合的形式實現 30~1 000 MHz頻段的測試。
被測試樣品的額定轉速是 2 600 rpm、額定扭矩是26 N·m；選擇測試轉速是 1 300 rpm，測試扭矩是 13 N·m。假如額定轉速 400 rpm，額定扭矩 3 000 N·m，測功機無法滿足扭矩要求，可以調整轉速為 100% 轉速即400 rpm，扭矩為 25% 扭矩即 750 N·m，已達到持續功率滿足額定的 25%，如圖 2 所示，其中圖 3 為雙錐天線垂直寬帶發射測試照片。
圖 3雙錐天線垂直寬帶發射測試照片
試驗選擇測試峰值，判定流程如圖 4 所示。如圖 5 實際測試結果所示，大多數峰值掃描結果低於準峰值限值，個別頻點的峰值掃描結果高於準峰值限值，將個別頻點使用準峰值檢波器重新測量，檢測結果低於準峰值限值，整體判定寬帶發射滿足標準要求。
圖 4寬帶輻射發射的判定流程
圖 5寬帶輻射發射測試結果
3.2窄帶電磁輻射
3.2.1 窄帶電磁輻射限值要求
窄帶電磁輻射發射限值依據 GB 34660-2017 中規定的 ESA 窄帶發射限值，並保持一致，如圖 6 所示為窄帶發射限值。
3.2.2 試驗狀態
窄帶電磁輻射測量主要用於微處理為核心的系統，電驅動系統包好的電機控制器裡面有許多低壓控制電路就是這類產品，在進行窄帶電磁輻射發射測試時只需要HV 及 LV 上電，電機不工作。這裡窄帶測量的要求與GB 34660-2017 一致 ；測量使用平均值檢波器，判定流程如圖 7 所示。其他的測試要求、試驗布置和上述寬帶測試項目保持一致。
圖 6EUT窄帶電磁輻射發射限值
圖 7窄帶輻射發射的判定流程
3.2.3 試驗示例
電驅動系統及 HV、LV 都上電，電驅動系統待機，系統無功率輸出，此種工況下進行輻射發射的測試。窄帶電磁輻射的測試結果如圖 8 所示。平均值檢波器的掃描結果低於平均值限值，測試結果滿足標準要求。
圖 8窄帶電磁輻射測試圖
電驅動系統作為車輛的關鍵騷擾源，其騷擾性必然會在整車測試中體現出來，進行電驅動系統的騷擾度預測及整改，能夠降低整車 EMC 風險。
3.3電磁輻射抗擾度
3.3.1 試驗要求及試驗狀態
在 20~2 000 MHz 全頻段內，採用電波暗室法和大電流注入（BCI）法的組合方法進行試驗，EUT 不應出現性能下降，功能狀態要求至少應為 B 類（EUT 在施加騷擾期間，能執行其預先設計的所有功能 ；其中，除存儲功能之外，可以有一項或多項的功能指標超出規定的偏差。在停止施加騷擾之後，所有功能自動恢復到正常工作範圍內）。在 20~200 MHz 的頻段內，BCI 法抗擾試驗強度應不低於 60 mA ；在 200~2 000 MHz 頻段內，電波暗室法抗擾試驗強度應不低於 30 V/m，輻射抗擾度參數如表 1 所示。電磁輻射抗擾度試驗狀態與寬帶抗擾度試驗狀態要求一樣 。
表 1輻射抗擾度參數
3.3.2 試驗布置
按照發射布置進行測試，另外在測試電磁抗擾度時需要遵循以下方法 ：
按照 GB/T 33014.2-2016《道路車輛 電氣電子部件對窄帶輻射電磁能的抗擾性試驗》採用「替代法」建立試驗場強，天線在垂直極化下進行抗擾度測試，測試頻率在 200 MHz~1 GHz 時，使用對數周期天線，天線相位中心對線束中心，測試頻率 1~2 GHz 使用高增益喇叭天線，天線相位中心對 EUT 的控制器，如圖 9 所示。
1. EUT；2. 接地平面；3. 支撐材料；4. 接地帶；5. LV 線束；6. HV 線束；7. 負載模擬器；8. 阻抗匹配網絡；9. LV AN；10. HV AN；11. LV 電源線；12. HV 電源線；13. LV 電源；14. 屏蔽盒；15.HV 電源；16. 電源線濾波器；17. 光纖直通 ；18. 壁板連接器 ；19. 激勵和監測設備 ；20. 測量設備 ；21. 同軸電纜 ；22. 光纖 ；23. 喇叭天線 ；24. 吸波材料 ；25. 電機 ；26. 電機 AC 線束 ；27. 機械連接 ；28. 機械軸承 ；29. 驅動電機 ；30. 50 Ω 負載。
圖 9EUT 喇叭天線的試驗布置示例
此「替代法」使用電流探頭夾住 LV 連接線束進行抗擾度試驗，電流注入探頭應分別放置在與 EUT 連接器距離 150 mm、450 mm、750 mm 處，圖 10、圖 11 是輻射抗擾度 ALSE 法測試照片。
1. EUT；2. 接地平面；3. 支撐材料；4. 電流探頭；5. LV 線束；6. HV 線束；7. 負載模擬器；8. 阻抗匹配網絡；9. LV AN；10.HV AN；11.LV 電源線；12. HV 電源線 ；13. LV 電源 ；14. 屏蔽盒 ；15. HV 電源 ；16. 電源線濾波器 ；17. 饋通連接器 ；18. 壁板連接器 ；19. 激勵和監測系統 ；20. 高頻設備 ；21. 同軸電纜 ；22. 光纖 ；23. 接地帶 ；24. 電機 ；25. 電機 AC 線束 ；26. 機械連接 ；27. 機械軸承 ；28. 驅動電機 ；29. 屏蔽室 ；30. 50 Ω 負載。
圖 10BCI 法的試驗布置示例
3.3.3 試驗示例
測試時電驅動系統的工作狀態通過上位機軟體進行監控，測試過程中的模擬抗擾信號施加過程中，EUT的電機轉速波動應在測試轉速的 ±10% 以內，扭矩波動應在測試扭矩的 ±10% 以內 ；本測試實際轉速1 300 rpm，扭矩 13 N·m ；則測試轉速波動範圍為1 170~1 430 rpm ；扭矩波動範圍為 11.7~14.3 N·m ；在這個範圍內，認定測試結果滿足標準，超過此波動範圍，認定測試結果不滿足標準要求，在實際測試中，測試轉速變化區間 1 297~1 300 rpm，測試扭矩變化區間12.6~13.1 N·m，本次實測結果滿足標準要求。
抗擾度測試考察樣品對外界幹擾的承受度，在測試時要記錄上位機 CAN 報文，以保證試驗結束後可以通過 CAN 報文對測試環節中的狀況進行記錄。
3.4對沿電源線瞬態傳導的抗擾度
3.4.1 試驗要求
沿電源線瞬態傳導抗擾度試驗主要考量 EUT 的低壓電路性能 ；試驗過程對電控控制器低壓電路部分施加不同的抗擾信號，典型的抗擾信號有脈衝 1 模擬電源與感性負載斷開的現象 ；脈衝 2a 模擬線束電感使與電機控制器並聯的裝置內電流突變引起的瞬態現象 ；脈衝2b 模擬直流電機充當發電機時點火開關斷開時的瞬態現象 ；脈衝 3 模擬由開關過程引起的瞬態現象，主要是線束的分布電感和分布電容的影響 ；脈衝 4 模擬內燃機啟動瞬間電源電壓降低的情況。
僅對 12 V 或 24 V 的 LV 模塊進行測試，測試等級參考表 2。
圖 11輻射抗擾度 ALSE 法
表 2沿電源線瞬態傳導抗擾度測試要求
按照 GB/T 21347.2-2008 規定，應在 LV 電源線以及可能連接到 LV 電源線的其他連接線上施加試驗脈衝1、2a、2b、3a、3b、4（脈衝 4 混合動力汽車使用的驅動電機系統）。EUT 應處於待機狀態，HV 和 LV 正常供電。試驗過程中應對 EUT 的控制器實時進行監控，如有必要，應採取措施對輔助監控裝置進行隔離。
3.4.2 試驗示例
本示例測試的是某混合動力車型電驅動系統，按照測試要求，測試波形要測試脈衝 4，若電驅動系統用於純電動車型，則不用測試脈衝 4。測試過程中，全程使用上位機觀察 EUT 的參數信息，上位機和 EUT 之間通過光電轉換進行隔離，排除輔助設備對測試結果的影響。在進行測試時，上位機報文在試驗前、試驗中、試驗後均沒有異常，測試結果為標準規定的 A 類，滿足標準要求。
3.5靜電放電抗擾度
3.5.1 試驗要求
在 EUT 不通電和僅 LV 上電的兩種情況下分別進行直接接觸放電和空氣放電試驗。
表 3靜電放電抗擾度要求
3.5.2 試驗示例
在進行測試時先只測試低壓上電狀態，去掉電機的直流母線，保證控制器的低壓通訊模塊都可以正常工作。
只測試低壓上電狀態 ：一方面高壓系統對靜電不敏感 ；另一方面電機工作狀態下進行靜電放電抗擾，可能會由於某個低壓模塊的故障而導致設備受損而發生危險。本測試樣品在進行有源模式靜電放電抗擾度時，CAN 報文無異常數據，測試結果滿足標準要求。
進行無源模式靜電放電測試，按照要求將樣品的所有線束拔掉，樣品放置在絕緣襯墊上，每打一個靜電序列，回復低壓通訊檢查樣品情況 ；再進行下一個序列的測試，直到所有測試完成，檢查樣品情況。本測試樣品經檢驗後可以正常工作，滿足標準要求，有源模式靜電放電測試如圖 12 所示。
圖 12有源模式靜電放電測試
4 結語
本文對標準中的關鍵技術內容進行了解讀，並以實際的測試為例進行詳細的分析，給出了具體問題的具體建議，以期能夠幫助企業更好的理解和應用本標準。
GB/T 36282-2018 作為電驅動系統專用的電磁兼容標準，其意義重大，可以指導更多的國內外電驅動廠商進行相應的電磁兼容測試，也可以指導更多的企業完善和建立自己的企業標準，希望此項標準在推動國內外新能源汽車行業的社會認可方面發揮積極作用。
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