
车载无线充电器作为汽车电子设备的重要组成部分,其电磁兼容性(EMC)不仅影响自身充电性能,还关系到汽车电子系统的安全稳定运行。以下将从电磁干扰(EMI)和电磁抗扰度(EMS)两大方面,结合国际国内相关标准,详细阐述车载无线充电器的 EMC 摸底测试项目标准及要求。
一、电磁干扰(EMI)测试项目标准及要求
1. 传导发射(Conducted Emission)测试
(1)测试频段与限值
依据 CISPR 25:2021 标准(汽车电子设备电磁兼容性的重要标准),车载无线充电器在 150kHz - 30MHz 频段进行传导发射测试。对于汽车电子设备,该频段内的传导发射骚扰电压限值根据不同的测试等级和频段有所区分。在低频段(150kHz - 500kHz),限值通常较为严格,如骚扰电压不得超过特定的 dBμV 值(准峰值);高频段(500kHz - 30MHz)限值相对较低,但同样需满足标准要求 。例如,若在 200kHz 频率点,测得车载无线充电器电源线上的骚扰电压超过标准规定的限值,可能会对汽车内其他电子设备(如车载收音机、仪表盘等)的正常工作产生干扰。
(2)测试方法
将车载无线充电器通过人工电源网络(LISN)连接到汽车电源模拟器上,模拟实际的汽车电源环境。LISN 能够为测试提供稳定的电源阻抗,并隔离来自电网的干扰,确保测试结果的准确性。在测试过程中,调整无线充电器的工作状态,如不同的充电功率模式(5W、10W、15W 等),使用频谱分析仪测量电源线上的传导发射信号,并与标准限值进行对比。要注意对无线充电器的输入线缆进行合理的布置和处理,避免线缆自身产生额外的干扰影响测试结果。
2. 辐射发射(Radiated Emission)测试
(1)测试频段与限值
辐射发射测试频段范围为 30MHz - 1GHz,部分标准可能扩展至更高频段(如 18GHz) 。在 30MHz - 230MHz 频段,辐射发射限值一般为特定的 dBμV/m(准峰值);230MHz - 1GHz 频段限值也有相应规定 。例如,若车载无线充电器在 500MHz 频率点,距离设备 3m 处测得的辐射发射强度超出标准限值,可能会干扰汽车内的无线通信设备(如蓝牙、WiFi 模块),导致通信质量下降或中断。
(2)测试方法
测试在半电波暗室或开阔场地进行,以模拟自由空间环境,减少外界反射对测试结果的影响。将车载无线充电器放置在可旋转的测试台上,接收天线高度在 1 - 4m 范围内可调,分别进行垂直极化和水平极化测试。在测试过程中,通过调整无线充电器的位置、角度以及接收天线的参数,寻找最大辐射点。模拟不同的使用场景,如车辆行驶过程中的颠簸、振动等情况,监测无线充电器在各种工况下的辐射发射情况。使用频谱分析仪和天线系统,测量并记录不同频率点的辐射发射强度,与标准限值进行比较判断是否达标。
3. 谐波电流(Harmonic Current)测试
(1)测试标准与限值
参照 IEC 61000 - 3 - 2 标准,根据车载无线充电器的功率等级对其产生的谐波电流进行限制。对于不同功率的设备,各次谐波电流(如 2 次、3 次、5 次等)都有明确的限值要求 。例如,功率较小的车载无线充电器,其 2 次谐波电流限值可能为某一特定值(如 2.3A),3 次谐波电流限值为另一值(如 1.14A)等。若谐波电流超标,会对汽车电网造成污染,影响其他用电设备的正常运行,甚至可能导致电网故障。
(2)测试方法
使用高精度的功率分析仪,在车载无线充电器正常工作状态下,连接到其电源输入端口,测量电流谐波含量。测试时,让无线充电器在不同的负载条件下工作(如空载、轻载、满载),持续监测一段时间(如 1 分钟),记录各次谐波电流的幅值,并与标准限值进行对比分析。通过对谐波电流的测试,可以评估无线充电器对汽车电网的影响程度,为优化设计提供依据。
4. 电压波动和闪烁(Voltage Fluctuation and Flicker)测试
(1)测试标准与要求
依据 IEC 61000 - 3 - 3 标准,要求车载无线充电器在启动、运行和停止过程中,引起的电网电压波动不能超过规定范围。例如,电压变化的最大值应小于一定比例(如 3.3%),电压变化的速率在一定时间内也有严格限制。对于电压闪烁程度也有相应要求,以确保不会对汽车内其他对电压敏感的设备(如车内照明、电子显示屏等)产生干扰,避免出现灯光闪烁等现象 。
(2)测试方法
采用专门的电压波动和闪烁测试仪器,连接到车载无线充电器的电源输入端,监测设备在整个工作周期内(包括启动、稳定运行、停止等阶段)的电压变化情况。仪器会根据标准算法,计算出电压波动值和闪烁参数(如短期闪烁指数 Pst、长期闪烁指数 Plt),并与标准限值进行比较。通过对电压波动和闪烁的测试,可以评估无线充电器对汽车电网稳定性的影响,确保其在各种工作状态下都不会对电网造成不良影响。
二、电磁抗扰度(EMS)测试项目标准及要求
1. 静电放电抗扰度(Electrostatic Discharge,ESD)测试
(1)测试等级与要求
按照 IEC 61000 - 4 - 2 标准,对车载无线充电器进行静电放电抗扰度测试。对于汽车电子设备,接触放电等级通常设定为 ±8kV,空气放电等级为 ±15kV 。在测试过程中,要求设备在放电瞬间及放电后,功能不受影响,如无线充电功能应正常工作,不会出现充电中断、输出电压异常波动等情况;充电指示灯应正常显示,不会出现闪烁、熄灭等异常现象 。
(2)测试方法
使用静电放电发生器,按照标准规定的放电模式(接触放电和空气放电),对车载无线充电器的外壳、操作按键、充电接口等易受静电影响的部位进行放电测试。每个测试点需进行多次正、负极性的放电测试,如每个点正负极各放电 10 次。在放电过程中,实时监测无线充电器的工作状态,记录是否出现异常情况。例如,观察充电电流、电压是否稳定,是否有错误提示信息等。测试结束后,检查设备是否能正常恢复工作,确保其在遭受静电干扰后仍能保持良好的性能。
2. 射频电磁场辐射抗扰度(Radiated Radio - Frequency Electromagnetic Field Susceptibility)测试
(1)测试频段、场强与要求
在 80MHz - 1GHz 频段内,以 10V/m 场强(部分标准可能要求更高场强,如 20V/m)对车载无线充电器进行照射,持续时间不少于 1 分钟 。在此期间,要求设备的无线充电功能正常运行,充电效率不应有明显下降(如下降幅度不超过 10%);充电设备与被充电设备之间的通信应保持稳定,不会出现连接中断、数据传输错误等情况 。
(2)测试方法
将车载无线充电器放置在半电波暗室内,使用射频信号发生器和功率放大器产生特定频率和场强的射频电磁场,通过发射天线对设备进行照射。在测试过程中,连接被充电设备(如手机),监测充电过程中的各项参数,如充电电流、电压、功率等。进行数据传输测试(如有通信功能),检查无线充电器与被充电设备之间的数据交互是否正常。通过模拟不同的射频干扰场景,评估车载无线充电器在复杂电磁环境下的抗干扰能力。
3. 电快速瞬变脉冲群抗扰度(Electrical Fast Transient/Burst,EFT)测试
(1)测试电压、脉冲重复频率与要求
在电源线施加 ±2kV 的电快速瞬变脉冲群,在信号线(如有)施加 ±1kV 的脉冲群,脉冲重复频率为 5kHz 。在此干扰下,要求车载无线充电器的控制电路应能正常工作,不会出现误动作;充电输出应保持稳定,电压波动范围在规定的容差范围内(如 ±5%);设备不应出现死机、重启等异常情况 。
(2)测试方法
利用电快速瞬变脉冲群发生器,通过耦合 / 去耦网络将脉冲群信号注入到车载无线充电器的电源线、信号线等线缆上。在测试过程中,实时监测无线充电器的工作状态,记录设备是否出现异常现象,如充电指示灯闪烁、充电电流突然变化等。测试结束后,检查设备的数据存储和功能恢复情况,确保在遭受电快速瞬变脉冲群干扰后,设备能够正常运行,不影响后续的充电使用。
4. 浪涌(冲击)抗扰度(Surge Immunity)测试
(1)测试电压与要求
针对电源线和通信线(如有)进行测试。在电源线,线 - 线之间施加 1kV 浪涌电压,线 - 地之间施加 2kV 浪涌电压;通信线根据其特性阻抗不同,施加相应的浪涌电压 。测试后,要求车载无线充电器不应出现硬件损坏,如电路板上的元件烧毁、焊点脱落等;软件功能应能快速恢复正常,充电功能不受影响,设备能够正常启动和工作 。
(2)测试方法
使用浪涌发生器,通过耦合装置将浪涌电压施加到车载无线充电器的电源线和通信线上。在测试过程中,监测设备的工作状态,如是否有异常声响、冒烟等现象。测试结束后,对设备进行全面检查,包括外观检查、功能测试(如充电功能测试、通信功能测试等)以及性能测试(如输出电压、电流的稳定性测试),确保设备在遭受浪涌冲击后仍能正常运行,满足使用要求。
5. 传导抗扰度(Conducted Susceptibility)测试
(1)测试频段、干扰信号与要求
在 150kHz - 80MHz 频段,通过注入射频干扰信号,测试车载无线充电器对通过线缆传导进来的电磁干扰的抵抗能力。要求设备在受到干扰时,充电性能不受影响,如充电电压、电流应保持稳定,波动范围在规定的容差范围内;控制电路应能正常工作,不会出现误触发、误操作等情况 。
(2)测试方法
将射频信号发生器产生的干扰信号,通过耦合 / 去耦网络注入到车载无线充电器的电源线、信号线等线缆上。在注入干扰信号的监测设备的运行状态,观察设备是否出现异常现象,如充电指示灯异常闪烁、充电过程中断等。通过改变干扰信号的频率、幅值等参数,全面评估车载无线充电器在不同干扰条件下的传导抗扰度性能。
6. 电压跌落与中断(Voltage Dips and Interruptions)抗扰度测试
(1)测试标准与要求
依据 IEC 61000 - 4 - 11 标准,模拟汽车电源系统中可能出现的电压跌落(如电压降低至额定电压的 70%、40% 等不同程度)和中断(持续时间从几毫秒到数秒不等)的情况,测试车载无线充电器在这些异常电压情况下的抗扰能力。要求设备在电压跌落期间,关键功能应能维持一定时间,如充电控制电路应能正常工作,确保不会对被充电设备造成损坏;在电压恢复后,设备应能自动恢复到正常工作状态,继续正常充电,且不会丢失已存储的设置和数据 。
(2)测试方法
使用专门的电压跌落与中断模拟器,连接到车载无线充电器的电源输入端,按照标准规定的电压跌落深度、持续时间和中断时间等参数,对设备进行测试。在测试过程中,监测设备的运行状态,记录设备在电压异常期间和恢复后的工作情况,如充电电流、电压的变化情况,设备是否出现异常报警等。通过对电压跌落与中断抗扰度的测试,可以评估车载无线充电器在汽车电源不稳定情况下的可靠性和稳定性,确保其在各种工况下都能正常工作。