针对新能源车电驱系统及高压零部件的电磁兼容新标准(3)

JIGONG的微测 2018-12-03

本文是以前写过的《对新能源车电驱系统及高压零部件的电磁兼容新标准(1)》的续集,讨论一下ISO7637-4标准所规定的脉冲B及其测试。


针对新能源车的EMC标准ISO 7637-4《道路车辆  由传导和耦合引起的电骚扰 第4部分:沿屏蔽高压电源线的电瞬态传导》,该标准规定了新能源车上的沿屏蔽高压电源线的电瞬态传导测试方法和限值,适用于电压大于DC60V,小于DC1500V的电气系统。这个标准经历过一段时间的讨论之后,目前已陆续被一些车企和EMC认证机构开始采用。


该标准针对新能源车上的沿屏蔽高压电源线的传导抗扰度测试规定了三种测试脉冲以及测试方法和参数值,分别为Pulse A,Pulse B,Pulse C,标准的目录如图2所示。


图1:标准ISO 7637-4的目录


  • 脉冲调制的正弦失真 / 脉冲B的波形及参数:

通常由于高压系统上存在着分布电感和电容,电动系统中IGBT的大电流快速切换会引起过冲,DC-DC转换器或其他高压切换或通信器件也会在高压线路上引起骚扰失真。这种骚扰信号会产生共模(HV+或/和HV-对地)和差模干扰(HV+到HV-)。标准定义了采用脉冲调制的高频正弦信号来模拟这种高速切换产生的高频振荡干扰,脉冲波形B及其参数,如图2所示。


图2:测试脉冲B


图中:

  • 每个脉内有10个振荡周期;

  • 脉冲的重复周期为200/100/50us;

  • Un为被测物的正常工作电压;

  • Upp为测试脉冲的电压峰峰值,具体值参照测试等级;


  • 脉冲B的测试参数:

标准针对脉冲B规定了测试频率范围和对应的测试等级,如表1所示。

表1:脉冲B的测试参数


  • Pulse frequency这个叫法容易让人迷惑,我建议改成Carrier frequency 或者Oscillation frequency,以便容易理解成指的是什么;

  • 测试电平是在接50 Ω负载时标定的;

  • III级以上的开放等级由车辆制造商和供应商决定;

  • 建议对商用车进行100Vpp的测试;


  • 标准对脉冲B模拟器的要求:

  • 频率范围:1 MHz 到 10 MHz ,占空比可调,比如0.5~50%;

  • 输出阻抗 :50 Ω 

  • 输出功率:对应测试等级,比如100 Vpp需要25 W,300 Vpp需要225 W;


图3:测试脉冲B的模拟器组成


  • 差模脉冲B抗扰测量设置:

标准规定了要针对HV+和HV-线束之间进行差模脉冲B抗扰测试,针对HV+或HV-对地之间进行共模脉冲B抗扰测试的设置。图4所示为差模脉冲B的抗扰测试设置。

图4:对HV+和HV-线束之间进行脉冲B抗扰测试的布置 


图中:

  1. 带屏蔽或带滤波的高压电源;

  2. 针对高压电池组的负载;

  3. 带屏蔽的人工电源网络;

  4. 被测对象DUT;

  5. 地平面;

  6. 高压电源线;

  7. 接地连接;

  8. 50 Ω端接;

  9. 巴伦

  10. 脉冲B模拟器;

  11. 数字示波器;

  12. 高压差分探头。


  • 脉冲B测试的具体实现

针对ISO7637-4中的脉冲B抗扰度测试,业界两年前就已有相关的测试方案了,比如采用NSG4070C-80以及配套的附件SET4001(包括一个巴伦,两个符合ISO7637-4的人工电源网络AN-HV150,两个端接50 Ω负载,相关电缆等)即可实现脉冲B的抗扰测试。参照图4,对HV+和HV-线束之间进行脉冲B抗扰测试的布置,实现实际测量的设置如图5所示。

图5:脉冲B差模抗扰测试的实现


如表1所示,为了产生符合标准所规定的脉冲B的频率,重复周期,功率等参数,可以在NSG4070C-80的菜单里进行实际设置。

图6:NSG4070C-80的实际设置菜单


更方便的是通过Icd.control软件对NSG4070C-80进行控制,使用预置好的WINDOWS界面操作,快捷方便地实现测试并生成测试报告,如图7,图8所示。

图7:icd.control支持ISO7637-4脉冲B测试


图8:使用icd.control进行校准和测试


如果对相关内容和测试设备,测试方法感兴趣,欢迎私聊。


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JIGONG的微测 毕业于哈尔滨工业大学,在电子设计和测量领域近30年,一直在学习,一直还没学透。在这里,不玩儿所谓的“高大上”,玩儿玩儿“接地气”,通过原创“微测”,与大家共同探讨,交流,分享有关当代电子类产品的测量技术,方法和知识
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