摘要：现有整车电磁兼容标准中涉及的测试项目都是在静止、匀速行驶、交直流充电等稳定状态下进行，对于急加速、急减速、锁车下电、解锁上电、充电开始、结束瞬间等瞬态工况研究较少，也无相关测试标准。文章通过对高压瞬态波形的采集位置、车辆状态、采集方法等进行概述，重点介绍了新能源车辆在行驶状态下的波形采集和注入方法，是研究车辆高压端口波形的全新探索，研究方法和数据不仅可以为企业研发提供数据和方法支撑，还可以为国家标准的制定提供数据及技术支持。

近年来，随着新能源汽车电动化、智能化、网联化的发展，其面临的电磁兼容问题变得更加严峻，尤其是车辆在行驶过程中的车内网纹波问题越发凸显出来，根源主要在于 ：

（1）车内非线性负载元件的使用，导致车辆在行驶过程中，内部元件的整流逆变电路会伴随产生高次谐波成分 ；

（2）为了追求更高精度控制和更好的降低功耗，车内开关元件的开关频率越来越高 ；

（3）车内越来越多非阻性大功率负载的投切导致车辆产生各种内生性浪涌。

同时，伴随着新能源车辆的广泛使用，出现了许多关于车辆动力中断、车辆异响、元件老化加快、动力丧失或非预期加速的报道，均与车辆内网纹波问题关联较高，危害主要表现在 ：

（1）影响传感器测量精度，引起电池剩余电量（soc）估算偏差和偶发动力中断、充电终止；

（2）缩减功率模块、元件的使用寿命，造成功率模块、电容的过热烧毁 ；

（3）电池包、高压电控单元谐振，引起瞬时电流过大、局部过热起火、高压接触器拉弧；

（4）引起涡流损耗，功耗明显增加，降低续航里程。

这些危害与新能源车的高压端口息息相关，对高压端口瞬态波形采集和注入的研究意义十分重大。一方面，区别于传统车辆，新能源车辆在启动、行驶、充电等过程中，一定会伴随高压动力线缆的电压波动，这类电压波动幅值较高且能量较大，极易对车辆造成影响，存在行车安全隐患 ；另一方面，目前新能源车电磁兼容抗扰测试类的主要标准包括GB 34660-2017《道路车辆 电磁兼容性要求和试验方法》、ECE R10.06《关于就电磁兼容性方面批准车辆的统一规定》和 GB/T 40428-2021《电动汽车传导充电电磁兼容性要求和试验方法》，这些标准中涉及的测试项目都是在充电状态或者匀速行驶状态下进行的，对于加速、减速、上电、下电这类瞬态工况研究较少，目前尚无车辆瞬态下抗扰测试标准落地。通过对车辆的高压直流端口瞬态波形采集和注入的研究，可以有效提高车辆稳定性和行车安全，相关标准尚未落地。

目前标准的研究现状如图 1 所示。针对上述情况，基于整车平台开展高压瞬态波形的采集和分析，拟合出典型波形并对车辆进行高压瞬态抗扰度测试，可以为企业进行研发验证提供支撑，有效降低车辆的电磁兼容风险，同时为国内标准的制定提供数据及技术支持。

图1 EMC瞬态领域研究现状 

01测试方法研究

高压瞬态波形采集和注入的测试流程如图 2 所示，接下来将简单进行介绍。

图 2 高压瞬态波形采集和注入的测试流程

1.1 第一阶段

第一阶段的主要测试是在车辆的不同高压直流端口采集不同状态（车辆静止、车辆匀速、车辆加速、车辆减速）下的电压波形。

静止模式，点火开关打开且发动机不运转；匀速行驶模式，车辆以 50 km/h 车速匀速行驶（若达不到，则以最大行驶速度运行）；加速模式，车辆以大于等于 2.5 m/s²（若无法达到，则以最大加速度运行）的加速度从 0 km/h 开始加速到 70 km/h 为止 ；减速模式，车辆以大于等于2.5 m/s²（若无法达到，则以最大加速度运行）的加速度从 70 km/h 开始减速到 0 km/h 为止。

高压瞬态采集的位置一般选择动力电池与电驱系统之间的高压母线或其它等电位点，具体的采集方法如下 ：

（1）将连接示波器的高压差分探头夹在待测件相应测试位置的正极 - 负极、正极 - 地、负极 - 地处 ；

（2）示波器耦合方式选择交流或直流耦合；

（3）根据待测位置输出电压大小调节示波器时域和幅域至合适量程 ；此阶段要在同一状态、同一位置下进行多次尝试 ；

（4）对于实车路况下的测试要用独立电源给示波器供电，差分探头两端卡在待测件端口；

（5）高压差分探头选择 500 V（或更高）档位 ；

（6）对于瞬时微小波形应选择示波器单次触发功能，需要同一状态下调整触发电平和示波器采集时间参数来抓取 ；

（7）示波器调节好后分别按照静止、匀速、加速、减速的车辆状态进行高压瞬态波形测试及采集 ；

（8）将采集测试结果保存下来。某款纯电汽车的稳态电压为 400 V，行驶状态下的干扰脉冲幅值限值为 40 V，其高压瞬态采集波形如图 3 所示，从图中可看出干扰脉冲幅值大约为 9.3 V，因此可以判定该波形符合本文的判定要求。

图 3 某款纯电汽车高压瞬态采集波形

综合考量，按照主流车企测试样车的测试结果进行综合比较，得到测试评价表见表 1。

1.2 第二阶段

第二阶段为波形的分析阶段，通过将采集到的波形进行分析，选取各测试状态下最严酷的波形参数，即频率最高、峰峰值最大、上升时间最短、脉冲宽度最宽的波形参数拟合形成高压瞬态波形，以模拟快速切换绝缘栅双极型晶体管（IGBT）或金属 - 氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）等开关元件产生的高频振荡。

1.3 第三阶段

第三阶段为波形的注入阶段，将拟合好的高压瞬态波形以及典型干扰波形（ISO/TS7637-4:2020中的低频正弦波和脉冲正弦波）分别注入到车辆的高压直流端口，观察车辆功能状态。脉冲注入失效判定准则，具体参照GB 34660-2017 电磁辐射抗扰度检验结果执行。

02 波形注入数据分析

3~300 kHz 的相关要求参考 ISO/TS 7637-4:2020 等级四，具体见表 4。在负载开路条件下采集到的低频正弦波电压波形如图 4 所示。可以看出，电压从左到右分别为 8.04 V、30.72 V、5.01 V，与表 2 基本一致，最右侧波形为测试系统底噪。进行完波形确认，即可将低频正弦波作为典型干扰脉冲注入到整车线束中，测试接线如图 5 所示。本文所提出的适用于整车的测试方案与 ISO7637-4:2020 中的方案相比，取消了测试布置中的线路阻抗稳定网络（LISN），因为此时已经连接车辆，不再需要用 LISN 来模拟线路阻抗。

图4 低频正弦波开路电压波形

依据图 5 进行布置和测试，将表 2 中的波形注入到行驶车辆的高压正极线上，采集到的波形如图 6 所示，其中，蓝线是在母线正负极采集到的电压纹波，红线是在母线正极采集到的电流波形。通过比较图 4 和图 6 可以发现，由于车辆高压系统的分压作用，导致采集到的波形峰值电压降低较多，见图 6 中蓝色波形实芯部分，幅值在 -5~+5 V 之间，但整体走势与图 4 十分接近。另外，由于车辆测试状态不是很稳定，导致采集的电压纹波毛刺比较多。同时可以看出，采集到母线正极电流波形在时域上与电压纹波同步。

图5 低频正弦波注入布置图

图6 车辆行驶状态正极注入脉冲后采集到的电压电流波形

车辆在 ready 状态下，即车辆已经做好了一切准备，启动成功，随时可以离开，此时电器区已上高压。电驱的低压已处于测试状态，高压功率模块还没有测试。在电池包到电驱系统之间的正极线注入如图 4 的低频正弦波，采集电池包正负极两端电压、耦合变压器副边电压和电池包正极纹波电流的波形，分别对应图 7 由上至下三个采集通道波形。可以发现，注入波形在接入车辆后，随着车辆和测试设备组成的系统阻抗的变化，幅值也进行相应变化，如图 7 浅蓝色曲线。由于车辆电池包内阻较小，分压作用导致注入的脉冲能量大部分都消耗在线路和测试系统内，实际注入到车辆的信号较小，如图 7 深蓝色曲线。ready 状态下的电压纹波毛刺，相较于行车状态下已减少很多，处于十分平滑的状态，这是由于 ready 状态相比行车状态，电池包到电驱系统的高压线束上电流更稳定，但整体的走势仍与图 4 所注入低频正弦波基本一致。低频正弦波测试现场如图 8所示。

图7 车辆ready状态正极注入脉冲后采集到的电压电流波形

高压电源线上的脉冲正弦波骚扰（脉冲 A）和低频正弦波骚扰（脉冲 B）是由方波信号过冲产生，车辆在行驶过程中一定会伴随着开关元件（IGBT、MOSFET 等）的通断，本文通过测试发现车辆在测试过程中，电驱系统的瞬态发射量相对较高，即使注入一相对较低安全阈度的干扰量，也容易出现转速降低甚至停转的情况。

新能源汽车在不同测试状态下产生的高压瞬态波形是威胁车辆电磁安全的重要因素。相较于 ISO 7637-4:2020 中规定的台架瞬态采集和注入方法，本文所提的整车高压瞬态采集注入方法有以下工程价值 ：

（1）整车采集与注入更贴合实际情况，台架采集与注入普适性较高，但针对性不强 ；

（2）台架测试依据过往部件 / 车辆上采集到的数据，但新能源车辆发展迅猛，新型开关元件的应用无法模拟 ；

（3）整车注入过程中，存在高低压部件间的高低压耦合和高低压线束信号串扰的情况，部件注入测试无法模拟此类情况。

本文摘自：《安全与电磁兼容》2025年第01期
作者：王洪超、范岩、张登雨 、国晨、侯帅、张旺