車載OBC電磁兼容性測試必要性分析報告
法規(guī)要求、產(chǎn)品可靠性與用戶安全的全面評估
一、電磁兼容性測試必要性分析
法規(guī)與市場準入要求
車載OBC的電磁兼容性測試需滿足從國際到企業(yè)的多層級法規(guī)要求，且標準換版與實施節(jié)點直接影響產(chǎn)品上市周期及合規(guī)性。法規(guī)要求呈現(xiàn)明確的層級遞進結構：國際標準為基礎框架，區(qū)域標準為市場準入門檻，企業(yè)標準則進一步細化技術要求。
國際層面
- CISPR 25作為核心標準，規(guī)定了車輛無線電干擾特性的限制及測量方法，是全球市場準入的基礎
- ECE R10針對插電式車輛（含車載充電模塊）提出最新電磁兼容性要求，部分內(nèi)容與SAE J1772標準關聯(lián)
- ISO 6469-3、ISO 5474系列則從電氣安全角度對車載高壓部件（如OBC）提出規(guī)范
區(qū)域層面
- GB/T 18655是國內(nèi)車載電子部件EMC測試的核心依據(jù)，被明確為"國內(nèi)市場的敲門磚"
- GB 14023-2022（等同CISPR 12:2009）作為強制性標準，對車輛電磁輻射發(fā)射提出嚴格要求
- GB 18384、GB/T 31498等標準從電氣安全角度補充了OBC的測試要求
產(chǎn)品可靠性與功能安全
產(chǎn)品可靠性與功能安全是車載OBC電磁兼容性測試的核心目標之一。隨著車載電子技術的進步，尤其是高壓系統(tǒng)（如動力電池電壓達300~600V，輸出電流可達500A）的普及，車內(nèi)電磁環(huán)境因高壓大電流影響受到嚴重污染，高壓產(chǎn)品的電磁兼容性能設計與管控已成為保障車輛可靠運行的關鍵。
classDiagram
class OBC {
+高壓系統(tǒng)(300-600V)
+大電流(500A)
+開關電源拓撲
+EMC濾波器設計
}
class BMS {
+電池狀態(tài)監(jiān)測
+充放電控制
+電磁敏感度
}
class 自動駕駛系統(tǒng) {
+傳感器
+ECU
+決策邏輯
+電磁敏感度
}
OBC --|> 干擾源
BMS --|> 敏感設備
自動駕駛系統(tǒng) --|> 敏感設備
note for OBC "高頻開關動作產(chǎn)生干擾"
note for BMS "電磁干擾可能導致控制異常"
note for 自動駕駛系統(tǒng) "干擾可能引發(fā)決策錯誤"
用戶安全與品牌聲譽
車載OBC的電磁兼容性（EMC）測試與用戶安全之間存在明確的量化關聯(lián)。通過設定嚴格的輻射發(fā)射限值，EMC測試可直接控制車輛電磁輻射對人體的暴露風險。
安全風險
- 電擊、燒傷等直接安全風險
- 干擾車載定位系統(tǒng)（GPS）或緊急呼叫功能的穩(wěn)定運行
- OBC內(nèi)部溫度超限可能發(fā)送錯誤代碼并引發(fā)火災風險
品牌影響
- 電磁干擾問題可能導致車輛功能故障，降低用戶體驗
- 因EMC問題引發(fā)大規(guī)模產(chǎn)品召回，產(chǎn)生高額成本
- 通過EMC合規(guī)測試的OBC產(chǎn)品能夠提升品牌在市場中的競爭力
二、國內(nèi)外電磁兼容性測試標準
國際標準體系
CISPR 25標準
CISPR 25標準全稱為《Vehicles, boats and internal combustion engines – Radio disturbance characteristics – Limits and methods of measurement for the protection of on-board receivers》，是國際無線電干擾特別委員會（CISPR）制定的核心汽車電磁兼容標準。
2016版與2021版的核心變化
- 頻率范圍擴展：2016版覆蓋150kHz至2.5GHz，而2021版將上限提升至5.925GHz
- 技術內(nèi)容調整：2021版刪除了原標準中TEM小室相關測試方法，新增測量不確定度評估附錄
- 適用場景細化：2016版首次納入電動汽車（EV）和插電式混合動力汽車（PHEV）的充電模式測試要求
新增頻段對OBC設計的挑戰(zhàn)
新增5.9GHz V2X通信頻段的兼容性要求對OBC設計提出更高要求，需在三個層面進行優(yōu)化：
- 通過優(yōu)化拓撲結構（如采用軟開關技術）降低高頻噪聲源強度
- 加強PCB布局的EMI抑制設計
- 采用高性能屏蔽材料與濾波組件
ISO 11452系列標準
ISO 11452系列標準是國際上針對汽車電子部件電磁抗擾度測試的核心標準體系，覆蓋頻率范圍10kHz至18GHz，適用于各類車輛推進系統(tǒng)。
| 測試方法 | 適用標準 | 頻率范圍 | 適用對象 | 核心優(yōu)勢 |
|---|---|---|---|---|
| 電波暗室法 | ISO 11452-2 | 80MHz-18GHz | 零部件 | 模擬開闊場測試環(huán)境，并屏蔽外部干擾信號 |
| 大電流注入法(BCI) | ISO 11452-4 | 100kHz-400MHz | 車載OBC等高壓系統(tǒng)的線束 | 直接通過線束注入干擾電流，模擬高壓線束實際工況的電磁耦合路徑 |
| TEM小室法 | ISO 11452-3 | 0.01MHz-200MHz | 小型電子部件 | 產(chǎn)生均勻電磁場 |
| 混響室測試 | ISO 11452-11 | LUF-18GHz | 研發(fā)階段部件及整車 | 通過攪拌器產(chǎn)生統(tǒng)計均勻場，快速暴露潛在問題 |
國內(nèi)標準體系
GB/T 18655-2025
GB/T 18655-2025全稱為《車輛、船和內(nèi)燃機 無線電騷擾特性 用于保護車載接收機的限值和測量方法》，于2025年2月28日發(fā)布并實施，技術內(nèi)容等同采用國際標準CISPR 25:2021。
| 版本 | 國際標準依據(jù) | 主要技術差異 | 特殊要求 | 實施日期 |
|---|---|---|---|---|
| GB/T 18655-2010 | CISPR 25:2008 | 引入5個等級分類（Class 1-5） | 無 | 2011年 |
| GB/T 18655-2018 | CISPR 25:2016 | 填補電動汽車零部件EMC標準空白 | 增加瞬態(tài)脈沖測試(ISO 7637)要求 | 2019/2/1 |
| GB/T 18655-2025 | CISPR 25:2021 | 擴展輻射發(fā)射頻率范圍(30MHz~6GHz) | 強化瞬態(tài)脈沖測試要求 | 2025/2/28 |
GB/T 21437系列標準
GB/T 21437系列標準全稱為《道路車輛 電氣/電子部件對傳導和耦合引起的電騷擾試驗方法》，旨在規(guī)范道路車輛用電氣/電子部件的電瞬態(tài)傳導發(fā)射和抗擾性試驗方法。
| 標準部分 | 適用系統(tǒng)電壓 | 測試電壓 | 核心測試方法 | 適用范圍 |
|---|---|---|---|---|
| GB/T 21437.1-2021 | 12V/24V系統(tǒng) | 12V系統(tǒng): (13±1)V 24V系統(tǒng): (26±2)V |
術語定義 試驗條件規(guī)范 功能特性分類 |
基礎框架標準 為后續(xù)試驗提供依據(jù) |
| GB/T 21437.2-2021 | 12V/24V系統(tǒng) | 12V系統(tǒng): (13.5±0.5)V 24V系統(tǒng): (27±1)V |
沿電源線瞬態(tài)傳導 發(fā)射與抗擾性測試 |
低壓直流電源線路 瞬態(tài)干擾抑制驗證 |
| GB/T 21437.3-2021 | 12V/24V系統(tǒng) | 未明確 | 容性耦合鉗(CCC)法 直接電容器耦合(DCC)法 感性耦合鉗(ICC)法 |
信號線/控制線 瞬態(tài)抗擾測試 (M/N/O/L類車輛) |
標準對比與合規(guī)策略
為實現(xiàn)車載OBC電磁兼容性的全面合規(guī)，需構建"國際標準+國標+企業(yè)標準"三級合規(guī)路徑，通過明確各層級標準的差異與關聯(lián)，結合系統(tǒng)性策略降低認證成本并確保市場準入。
flowchart TD
A[國際標準] -->|基礎框架| B[CISPR 25]
A -->|抗擾度測試| C[ISO 11452]
A -->|瞬態(tài)脈沖| D[ISO 7637]
E[國家標準] -->|特殊要求| F[GB/T 18655]
E -->|抗擾度測試| G[GB/T 33014]
E -->|瞬態(tài)測試| H[GB/T 21437]
I[企業(yè)標準] -->|更嚴苛要求| J[GM GMW3097]
I -->|增強條款| K[比亞迪Q/BYD]
B --> L[三級合規(guī)路徑]
C --> L
D --> L
F --> L
G --> L
H --> L
J --> L
K --> L
L --> M[降低認證成本]
L --> N[確保市場準入]
標準體系對比
國際標準、國家標準及企業(yè)標準在技術要求上呈現(xiàn)層級互補特征。在發(fā)射測試領域，GB/T 18655與CISPR 25基本等同，兩者測試方法均采用ALSE/TEM小室，限值要求均分為1-5級，但國內(nèi)標準可能對瞬態(tài)脈沖（如ISO 7637）有額外要求。
合規(guī)策略實施
- 三級合規(guī)路徑構建：以國際標準為基礎框架，疊加國家標準特殊要求，并滿足企業(yè)標準的增強條款
- 設計與測試優(yōu)化：通過采用屏蔽線纜、集成濾波電路及電磁仿真分析，從源頭降低電磁干擾風險
- 出口歐盟車型的并行測試應用：利用GB/T 18655與CISPR 25的等同性，采用"先國際后國標"的順序
三、電磁兼容性測試項目
電磁干擾（EMI）測試
傳導發(fā)射測試
傳導發(fā)射測試是評估車載OBC通過電源線、信號線傳導的電磁干擾水平的關鍵項目，其核心目標是確保OBC在不同工況下的干擾特性符合電磁兼容性標準要求。
測試方法
- 電壓法：通過線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡（LISN）實現(xiàn)，頻率覆蓋范圍通常為150kHz~108MHz
- 電流法：使用電流探頭直接夾持于線束上，測量線束中的共模電流，頻率范圍更廣（150kHz~245MHz）
不同工況下的干擾特性
依據(jù)GB/T 18655標準，需在不同負載條件下掃描150kHz至108MHz頻段的騷擾水平：
- 滿載狀態(tài)時，功率器件開關頻率及諧波對應的干擾幅值通常高于輕載工況
- LLC諧振拓撲中，若諧振頻率偏移至200kHz，220kHz至500kHz頻段可能出現(xiàn)明顯的諧波峰值
輻射發(fā)射測試
輻射發(fā)射測試旨在量化車載OBC在運行過程中通過空間傳播的電磁干擾強度，其結果直接關系到車輛內(nèi)部及周邊電子設備的電磁兼容性。
測試環(huán)境
該測試通常在電波暗室（ALSE）中進行，需模擬OBC實際裝車狀態(tài)布置線束（長度1.7m~2m），并根據(jù)不同頻段選用：
- 雙錐天線（30MHz~200MHz）
- 對數(shù)周期天線（200MHz~1GHz）
- 喇叭天線（1GHz~6GHz）
標準限值差異
GB/T 18655對零部件電磁輻射發(fā)射的測試頻段限定為150kHz～6GHz；CISPR 25標準明確覆蓋150kHz~6GHz頻段，要求對2.5GHz以上的高頻段進行輻射發(fā)射測試。
| 測試項目 | 零部件電磁輻射發(fā)射 | 電磁輻射抗擾度 | 大電流注入抗擾度 |
|---|---|---|---|
| 參考標準 | GB/T18655-2025 | GB/T33014.2 | GB/T33014.4 |
| 測試頻段 | 150kHz～6GHz | 80MHz～18GHz | 0.1MHz～400MHz |
| 等級要求 | 等級3（具體用戶自定義參考標準） | 100V/m（具體用戶自定義參考標準） | 60mA（具體用戶自定義參考標準） |
電磁抗擾度（EMS）測試
輻射抗擾度測試
輻射抗擾度測試旨在模擬車載OBC在高場強場景下的抗擾表現(xiàn)，通過模擬空間射頻場環(huán)境評估其對外部電磁干擾的耐受能力。
測試方法
- 電波暗室法：通過發(fā)射天線在屏蔽環(huán)境中模擬空間電磁場，典型測試頻率范圍為80MHz~6GHz，場強覆蓋20V/m~200V/m
- 大電流注入（BCI）法：通過電流探頭向線纜注入干擾信號，頻率范圍0.1MHz~400MHz，注入電流水平為60mA~200mA
射頻場對PFC電路的影響
空間射頻場通過輻射耦合或線纜傳導進入PFC電路，干擾控制環(huán)路中的敏感單元：
- 可能導致電壓采樣電路輸出信號失真
- 使PFC控制器誤判輸入電壓狀態(tài)
- 通過電磁耦合影響電流反饋回路
瞬態(tài)抗擾度測試
瞬態(tài)抗擾度測試是評估車載OBC在遭受通過電源線或信號線傳導的電磁干擾時，維持正常充電功能與性能穩(wěn)定性的關鍵手段。
測試標準
依據(jù)國際標準ISO 7637-2，該標準針對車輛12V/24V電氣系統(tǒng)定義了多種瞬態(tài)脈沖波形：
- Pulse 1：模擬電源與感性負載斷電瞬態(tài)
- Pulse 2a：模擬由于線束電感的原因，與模塊并聯(lián)的裝置內(nèi)電流突然中斷引起的瞬態(tài)現(xiàn)象
- Pulse 2b：模擬直流電機充當發(fā)電機，點火開關斷開時的瞬態(tài)現(xiàn)象
- Pulse 3a/3b：模擬由開關過程引起的瞬態(tài)現(xiàn)象
特殊測試項目
高壓互操作性測試
高壓互操作性測試是保障車載OBC在充電過程中電磁兼容性的重要環(huán)節(jié)，其核心在于驗證高壓系統(tǒng)在復雜電磁環(huán)境下的穩(wěn)定運行能力及與其他部件的協(xié)同工作性能。
測試環(huán)境
為確保測試的準確性和安全性，需搭建專用隔離平臺，以實現(xiàn)對共模電流的精確測量及差模電壓的注入測試。
高壓拋負載測試
作為電壓異常測試的關鍵項目，主要驗證發(fā)電或充電過程中高壓電池突然斷開時，電驅系統(tǒng)對瞬態(tài)電壓脈沖的抵抗能力。
四、測試設備與環(huán)境
核心測試設備
EMI測試設備
EMI測試設備主要由核心測量儀器、天線系統(tǒng)及輔助設備構成。
核心儀器
- EMI接收機
- 需滿足CISPR 16-1-1標準對6dB帶寬及峰值檢波器的要求
天線系統(tǒng)
- 1m單極天線（150kHz~30MHz）
- 雙錐天線（30MHz~200MHz）
- 對數(shù)周期天線（200MHz~1GHz）
- 喇叭天線（1GHz~6GHz）
| 天線類型 | 頻段范圍 | 適用測試場景 |
|---|---|---|
| 1m單極天線 | 150kHz~30MHz | 低頻輻射發(fā)射測試 |
| 雙錐天線 | 30MHz~200MHz | 中頻輻射發(fā)射測試 |
| 對數(shù)周期天線 | 200MHz~1GHz | 高頻輻射發(fā)射測試 |
| 喇叭天線 | 1GHz~6GHz | 微波頻段輻射發(fā)射測試 |
EMS測試設備
EMS測試設備是構建車載OBC抗擾度測試系統(tǒng)的核心組成，其性能直接影響測試結果的準確性和可靠性。
核心儀器
- 信號發(fā)生器與功率放大器
- 傳導瞬態(tài)抗擾度系統(tǒng)
耦合去耦網(wǎng)絡（CDN）
作為EMS測試系統(tǒng)的關鍵組成部分，承擔著將騷擾信號耦合至被測設備（EUT）并隔離輔助設備的重要功能。
測試環(huán)境要求
電波暗室
電波暗室是車載OBC電磁兼容性測試中輻射發(fā)射與輻射抗擾度測試的核心環(huán)境，其布局設計直接影響測試結果的準確性與重復性。
布局設計
- 六面盒體結構，內(nèi)部覆蓋吸波材料
- 地板為導電接地平板（厚度≥0.5mm銅/鋁板）
- 線束固定于接地平板上方（50±5）mm處
性能指標
- 場均勻性（FU）需達到±3dB（測試體積內(nèi)75%以上區(qū)域）
- 歸一化場地衰減（NSA）需符合CISPR 16-1-4標準要求
屏蔽室與輔助設施
屏蔽室作為車載OBC電磁兼容性測試的核心環(huán)境設施，其設計需滿足隔離外界干擾與保障測試準確性的雙重需求。
接地系統(tǒng)
- 接地平板采用厚度不小于0.5mm的銅或鋁板
- 最小寬度為1000mm或試驗布置寬度加200mm（取較大值）
- 最小長度為2000mm或試驗布置長度加200mm（取較大值）
輔助設施
- 工裝夾具與專用測試設備
- 模擬電池負載箱
- 光纖隔離測量系統(tǒng)
五、結論與建議
測試必要性總結
車載OBC電磁兼容性（EMC）測試的必要性體現(xiàn)在多個核心維度，是產(chǎn)品開發(fā)與市場準入過程中不可或缺的關鍵環(huán)節(jié)。
法規(guī)與市場準入
EMC測試是OBC滿足CISPR 25、GB/T 18655等標準要求的強制性手段，未通過測試的產(chǎn)品將無法獲得主機廠采用及市場準入資格
產(chǎn)品可靠性與功能安全
EMC測試確保OBC在復雜電磁環(huán)境中能夠正常運行，避免對車輛其他電子設備產(chǎn)生干擾，保障產(chǎn)品功能穩(wěn)定性
用戶安全與品牌聲譽
EMC測試能夠降低因電磁干擾導致的電擊、過熱等安全風險，減少整車故障率和召回事件，維護品牌市場信譽
合規(guī)策略建議
為確保車載OBC電磁兼容性合規(guī)性，建議采用"標準跟蹤-仿真預測-測試驗證"三步遞進式合規(guī)流程。
flowchart TD
A[標準跟蹤] -->|梳理國際/國內(nèi)/企業(yè)標準| B[明確合規(guī)基準]
B --> C[仿真預測]
C -->|CST等仿真工具| D[優(yōu)化PCB布局]
C -->|多級LC濾波優(yōu)化| E[抑制潛在干擾源]
C -->|軟開關技術升級| F[降低高頻噪聲]
D --> G[測試驗證]
E --> G
F --> G
G -->|CNAS認可實驗室| H[構建規(guī)范化測試流程]
G -->|測試-整改-再測試| I[確保全項合規(guī)]
標準跟蹤
- 系統(tǒng)梳理國際、國內(nèi)及企業(yè)層面的EMC標準要求
- 國際層面需符合CISPR 25等通用標準
- 企業(yè)層面需滿足如GM GMW3097等特定規(guī)范
仿真預測
- 采用CST等仿真軟件對PCB布局、屏蔽結構及關鍵電路進行電磁兼容性仿真
- 結合多級LC濾波優(yōu)化、低阻抗磁性材料選擇、軟開關技術升級等整改方案
技術發(fā)展趨勢
未來車載OBC電磁兼容性（EMC）測試的技術發(fā)展將緊密圍繞智能化與電動化的核心需求，推動標準演進與測試能力升級。
標準發(fā)展方向
- V2X、5G等高頻通信技術的應用推動測試頻段擴展
- 6G通信技術的研發(fā)將進一步推動頻段向毫米波延伸
- 電動化技術的深化（如800V高壓平臺普及）增加高頻干擾風險
測試能力建設
- 車載毫米波雷達與OBC的共存干擾測試能力
- 自動化與智能化測試體系的構建
- EMC設計與測試的深度融合
未來標準的動態(tài)演進與技術創(chuàng)新將持續(xù)驅動OBC電磁兼容測試向高頻化、復雜化、系統(tǒng)化方向發(fā)展，車企需以標準升級為導向，同步強化測試能力與設計優(yōu)化，確保產(chǎn)品在智能化與電動化時代的電磁兼容性。
