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电动汽车EMC标准发展趋势及仪器解决方案

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电动汽车EMC标准发展趋势及仪器解决方案

  • 分类:新闻资讯
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  • 来源:
  • 发布时间:2015-08-24 15:21

 

我国电动汽车EMC标准

       标准的制定是行业技术发展水平的体现,我国的电动汽车标准一直同步于研发的实际情况,部分标准甚至超前。“九五”期间,全国汽车标准化技术委员会电动车辆分技术委员会开展了纯电动汽车标准体系的研究,并组织制定了16项急需标准,涵盖了电动汽车从整车到关键部件的标准,填补了我国电动汽车标准的空白。对促进电动汽车的研发以及电动汽车的性能评价起到了非常大的作用。  

     “十五”期间,我国在混合动力电动汽车领域研发成果累累,相应的技术标准也不断完善。制定完成了包括针对混合动力电动汽车的标准6项,电动汽车共用的基础标准4项,为适应技术的发展,修订原有纯电动汽车标准3项。随后,又根据国内技术发展情况对一些标准进行了修订、补充和完善,至此,电动汽车标准达到32项。这些标准既考虑到了国外的相关先进标准,也与国内实际研发水平相适应。

     “十一五”期间,启动了燃料电池汽车标准的制定工作,同时还对原有的电动汽车、混合动力电动汽车的标准作了进一步的完善。截至目前,我国已发布的电动汽车标准达42项,这些标准绝大多数是参照国外有关标准和国际标准制定。

我国的电动汽车标准体系还有待于进一步完善,主要集中在以下几个方面:

1) 整车标准:现行整车标准包括部分通用性标准和试验方法标准,但覆盖车型不全,安全性标准不完整,整车互换性标准和技术条件还需补充制定;

2) 电池系统标准:我国现行电池标准中通用性标准基本完整,但安全性标准、互换性标准和技术条件要求标准应补充完善,燃料电池的试验方法虽有所涉及,但应依据研发需求加快制定专项标准;

3) 电机驱动系统标准:我国现有车用电机标准包括试验方法标准和技术条件标准2项,缺少通用标准、安全性标准和互换性标准,为此有必要抓紧制定这些标准;

4)基础设施标准:我国在电动汽车示范应用方面已开展大量的工作,但充电站建设研究及其标准制定仍处于起步阶段,各示范项目充电机(站)及相关系统部件仅适用于特定车型,缺乏统一的建设标准;

5) 其他标准电动汽车对环境的影响范围较广并相当复杂,应制定的有关环保的标准包括电动汽车噪声污染、车载充电器充电时的噪声污染、整车充电时对电网的谐波干扰噪声,动力电池污染、回收再利用及废旧电机的拆解和回收再利用等标准。

截至目前,我国制定并由标准化主管部门批准发布了电动汽车相关的标准42项,包括国家标准31项,行业标准11项。另外,报批中的标准有7项,即将审查的标准11项,详见下表。

       我国电动汽车的标准体系框架可以用下图来表示:

       我国电动汽车标准体系,初步满足了政府对电动汽车管理的需要,为《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则 》提供了标准支撑,同时,也成为国家863项目等科研立项和验收的依据和技术支撑。和国际标准相比,我国的电动汽车标准并不落后,很多还先于国际标准。  中国EV标准制定过程中,既参考国际标准,更注重根据中国电动汽车研发和示范运行情况进行自主起草。已经发布EV标准中,等同或等效采用国际标准6项,参考国际国外标准重新制定13项,完全自主制定22项。

       十二五期间我国电动汽车标准化工作计划:

        >> 第一阶段:体系规划和解决急需标准阶段(20109月至201112月)

重点任务是:集中各方力量,做好以电动汽车为主的新能源汽车标准体系的规划工作和着手制修订和出台一批急需的标准,配合当前国家的十二五期间科研立项、产业化、十城千辆示范运行、节能惠民补贴和私人购买新能源汽车补贴等政策的实施和落实

        >> 第二阶段: 落实规划和加速制定标准阶段 20121月至201312月)

重点任务是:全面落实新能源汽车体系规划,加速制修订体系规划中的具体标准,基本改变节能与新能源汽车标准制定滞后于产业发展的不利局面。

            >>> 重点解决标准缺失问题

            >>> 标准的数量与需求相适应

            >>> 标准与研发、产业化和示范运行同步发展  

        >> 第三阶段: 完善规划和健全标准阶段 20141月至201512月)

重点任务是:完善节能与新能源汽车标准体系规划,规划中的具体标准全部制修订完毕,形成一个科学、系统、开放、有序和能够动态调整的新能源汽车标准体系,能够全面满足科研、产业化、商业化和管理的需要,成为节能与新能源汽车产业的重要技术支撑,同时加强学科建设和人才培养工作。

国际电动汽车EMC标准

       电动汽车技术实际上是车辆制造技术与电力牵引和控制技术的综合,一方面,它是道路车辆,另一方面,它又是一台电器设备。其标准的制定必须兼顾道路车辆和电器设备两个属性,归属于多个标准化技术委员会。当前开展电动汽车标准化工作的国际性组织实际上是两个,即国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)。两者的标准化工作分工不同:ISO主要从电动汽车的整体上来考虑,包括性能要求、测量方法、车上的非牵引装备等;IEC则主要考虑电动汽车的电器零部件,包括电力牵引系统、控制和充电装置等。

       近年来,电动汽车标准研究在世界范围内得到了广泛重视,ISO和IEC两大国际标准化组织也明显加快了电动汽车相关标准的制定和修订工作,世界车辆法规协调论坛UN/ECE/WP29也加快了对电动汽车强制性检测内容进行研究和法规修订工作。截至目前,电动汽车领域已经发布的国际标准主要有ISO标准11项和IEC标准9项;其中术语标准1项,整车性能标准10项,动力电池标准5项,充电机(站)标准4项,详见下表

        IEC和ISO组成联合工作组在电动汽车标准研究方面致力于电动汽车和电网之间的通讯协议(communication protocol from the vehicle to the grid)的前瞻性研究,研究的主要侧重点在如下几个方面:

        1)电动汽车和电网之间的双向能量流动(bidirectional energy flow vehicle/grid):电动汽车今后的发展趋势,将使其既可以作为能量消耗装置从电网充电,而在用电高峰期当外部电网供电紧张时,又可以作为能量储存装置向电网输电,这就形成了电动汽车和电网之间的双向能量流动。如何使这种双向能量流动有效有序进行,是研究中的一个重点。

        2)电动汽车的充电付费系统(the payment for the energy charged by the car):主要讨论电动汽车在欧盟不同国家之间旅行时,如何快捷方便地付费和付税。

        3)向电动汽车的补偿(the compensation for the energy delivered by the car):电动汽车充电要付费,而当电动汽车向电网输电时,如何对电动汽车进行补偿,也是值得讨论的一个方面。

      4)能量指示与用户充电状态的智能通信系统(intelligent communication which is needed for energy metering and defining the user readiness for charge):电动汽车在行驶中可以提供智能提示,告知车主充电站的位置、电量供应情况,甚至提示等待充电站服务的电动汽车的数量,这将帮助车主作出是否在这个充电站充电的决定,有利于有计划地充电,缓解充电站的用电压力,避免产生充电拥挤以及人为制造过多充电高峰,进而降低充电系统的碳排放和碳消耗。

电动车测试新要求及仪器解决方案

       电动车EMC测试主要是对电源部分瞬态干扰的研究,后续标准的升级也会围绕电压部分的干扰来研究。

       大量现场数据的采集才能提升产品符合标准的需要,车载供电系统任意波形模拟记录仪AutoWave 基于双核处理器技术,集成了高性能 PC,数字信号处理器 (DSP) 和硬盘,能够实时产生和记录波形。即便是最为复杂的波形,如一个完整测试循环中的波形参数迭代,或是伪随机选择的波形参数,均可由AutoWave 编辑完成。

>> 频率范围:DC - 50kHz

>> 采样率:5Hz - 500kHz,可选

>> 采样率为50KHz情况下可连续记录超过24小时

>> 波形可以通过系统回放进行故障重复测试

PHEV/EV测试新增要求

电动车辆简化电路

 

RESS 充电模式,耦合至电网(“RESS” 指给车辆提供电能驱动的可充电的能量存储系统.)

车上测试

  1. Annex 11: 车辆的交流电源线上产生瞬态谐波的测试方法(IEC 61000-3-2 // IEC 61000-3-12
  2. Annex 12: 车辆的交流电源线上产生电压变化、电压波动和闪烁的测试方法(IEC 61000-3-3 // IEC 61000-3-11
  3. Annex 15:沿车辆AC和DC电源线的电快速瞬变脉冲群抗扰度测试方法(IEC 61000-4-4
  4. Annex 16: 沿车辆AC和DC电源线的浪涌抗扰度测试方法(IEC 61000-4-5
  5. Annex 17: 电子组件的交流电源线上产生瞬态谐波的测试方法(IEC 61000-3-2
  6. Annex 18: 电子组件的交流电源线上产生电压变化、电压波动和闪烁的测试方法(IEC 61000-3-3
  7. Annex 21: 沿电子组件的AC和DC电源线的电快速瞬变脉冲群抗扰度测试方法(IEC 41000-4-4
  8. Annex 22: 沿电子组件AC和DC电源线的浪涌抗扰度测试方法(IEC 61000-4-5

充电站测试要求

  1. IEC 61000-4-4 (EFT/Burst)
  2. IEC 61000-4-5 (Surge)
  3. IEC 61000-4-6 (Cond. RF Immunity BCI)
  4. IEC 61000-3-2 and -3-12 (Harmonics)
  5. IEC 61000-3-3 and -3-11 (Flicker)
  6. CISPR 16-2-1 AC/DC电源线射频传导骚扰测量
  7. CISPR 22 通信线射频传导骚扰测量
  8. CDN 3x480V AC/32A and up to 100A

 

电动车辆充电系统新的IEC测试要求

IEC 61851-21 Ed.2.0 Part 21

 

 

>> 额定电流≤16A的电动车充电系统,谐波限值在IEC610003-2 Class A (table 2)中规定

>> 电动车充电系统的交流输入额定电流>16A,≤75A,测试条件和谐波限值在IEC 61000-3-12:2004中规定。

PHEV/EV测试产品方案

>> 车上–> RESS

>> 车外–> 充电站

    >>> 瞬态发生器UCS 500N7 加上3*480V AC 1000V DC/32A  100A的耦合网络CNI 503,完全依据标准IEC 61000-4-4-5

     >>> 可编程交/直流电源NetWave系列(7kVA, 22,5kVA, 30kVA or 60 kVA) (谐波的产生完全依据标准 IEC 61000-4-13)

     >>> 谐波分析仪DPA 500N  DPA 503N 依据标准IEC 61000-3-2 and -12 (谐波)

     >>> 闪烁阻抗AIF 503N 系列 (16, 32, 63 or 75A) 依据标准IEC 61000-3-3 and -11 (闪烁)

     >>> 电源故障模拟器PFS 503 系列 (32, 63, 100A) 依据标准IEC 61000-4-11 (电压暂降和变化)

RESS浪涌测试配置

>> 可充电储能系统(RESS) 应处于充电模式,车辆也应直接放置在地平面上。

>> 测试等级应该根据标准IEC 61000-4-5 Ed. 2 来选择。

 

RESS脉冲群测试配置

>> 可充电储能系统(RESS) 应处于充电模式,车辆也应直接放置在地平面上。

>> 测试等级应该根据标准IEC 61000-4-4 Ed. 2 来选择。

RESS谐波闪烁测试配置

>> 可充电储能系统(RESS) 应处于充电模式, 电流最少是初始值的80%。

>> 限值应依据标准IEC 61000-3-2 /12  61000-3-3/-11 来选择。

车内– PHEV/EV

>> IEC 61000-4-4 (EFT/Burst)

>> IEC 61000-4-5 (Surge)

>> 模拟MOSFETIGBT产生的干扰 (逆变器, IGBT 模块等)

>> CDN, 3x480V AC/32A  100A  1000V DC

注: 关于汽车电子的传统ISO测试(微脉冲, EFT, 抛负载), 至今没有特殊要求出台。

 

 

HV电源端的方波干扰测试配置

>> 这个测试是模拟MOSFETIGBT产生的干扰 (逆变器, IGBT 模块等), 目前还处于评估阶段,还没有标准规定发生器的技术参数和测试布置。

方波模拟器

>> 带宽: 1Hz - 300kHz

>> 转换速率: 100V/us

>> 幅度:至140Vpp

>> 电流:最大5A

 

 

 

 

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