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高压线束和高压连接器屏蔽性能测试能力介绍

发布时间:2023年11月25日 浏览数:18 文章出自:北测实验室

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近年来,新能源电动汽车方兴未艾。电动汽车区别于传统汽车的主要特点就是动力的输入和输出方式不同。传统汽车的动力来源是汽油和发动机,对整车多媒体、传感器信号传输的干扰程度较低。电动汽车的动力来自于动力电池、电机,其电压较高。

有关高电压平台

随着高压电气电子器件在汽车上的使用日益广泛,连接车内各种高压电气电子器件的线缆及连接器也越来越多。高电压平台具有很多好处,但也带来很多挑战,其中稳定的电磁兼容(EMC)技术是至关重要的一环。

电磁兼容(EMC)测试.png

当高压信号电平切换时,比如驱动电机,高压线束内部会产生大量的电磁干扰信号,这些信号如果不能被很好的屏蔽,就会对车内的低压系统、卫星定位、蓝牙、WIFI、3G/4G网络、雷达、5G NR、无线充电等产生干扰,导致误操作,有可能造成非常严重的后果。

罗森博格测试系统对应的测试标准

不断增多的高压电气电子器件和高压屏蔽线束造成车内的电磁环境日趋复杂,而如何有效地测试与评估高压屏蔽线束的屏蔽性能是当前业界面临的一大难题。为了准确评估高压屏蔽线束和高压连接器的屏蔽性能,北测集团引入了德国罗森博格的表面转移阻抗和屏蔽衰减测试系统、夹具和软件,用于对高压屏蔽线束和高压连接器进行评价和测试。

罗森博格测试系统对应的测试标准有:

  • IEC62153-4-3金属通信电缆试验方法、电磁兼容性(EMC) 表面转移阻抗、三轴法
  • IEC62153-4-4金属通信电缆试验方法 第4-4部分:电磁兼容性(EMC) 屏蔽衰减、测量屏蔽衰减as≤3GHz和as>3GHz的试验方法
  • IEC62153-4-5金属通信电缆试验方法 第4-5部分:电磁兼容性(EMC)耦合或屏蔽衰减 吸收夹法
  • IEC62153-4-6金属电缆及其他无源元件的测试方法 电磁兼容性 表面转移阻抗 线性注入法
  • IEC62153-4-7金属通信电缆试验方法 第4-7部分:电磁兼容性(EMC) 3 GHz以内及以上的传输阻抗和屏蔽衰减或连接器的耦合衰减的测量试验方法 三轴管中管法
  • IEC62153-4-9金属通信电缆试验方法 第4-9部分:金属通信电缆试验方法 第4-9部分:电磁兼容性(EMC) 屏蔽平衡电缆的耦合衰减,三轴法
  • IEC62153-4-15金属通信电缆试验方法 第4-15部分: 电磁兼容性(EMC)传输阻抗和屏蔽衰减或三轴耦合衰减的测量试验方法

罗森博格的表面转移阻抗和屏蔽衰减测试系统还兼容EN50289-1-6、DIN 47250 、IEC 61196-1 、VG 95214-12、VG 95214-13、 QC/T 1067.1—2017、USCAR37 和 LV 215等标准,以及团标T/CSAE-189-2021《电动汽车高压屏蔽线缆及连接器表面转移阻抗测试方法》。其测试结果的权威性受到国内外车厂客户的一致认可,具有很高的权威性。

关于高压屏蔽线束和高压连接器的屏蔽性能

转移阻抗:屏蔽层外表面干扰电流I1在屏蔽层内表面与芯线间感应的分布电压U2,两者之间的比值定义为表面转移阻抗,在物理本质上该参数只是反映的磁耦合部分,所以这个指标有一定的局限性。越低的转移阻抗意味越好的屏蔽性能。

转移阻抗测试.png

屏蔽效能:屏蔽衰减是一种用于减少外部电磁干扰的技术。在电子设备中,外部的电磁辐射或干扰源可能会对内部电路产生不希望的影响。屏蔽衰减通过使用屏蔽材料或屏蔽结构来阻挡或吸收外部电磁干扰,以保护内部电路的正常工作。屏蔽衰减的主要目的是阻止电磁辐射进入电路或使其衰减到可接受的水平。屏蔽材料通常是导电材料,如金属,可以有效地屏蔽外部电磁场,以保护电路免受干扰。

耦合衰减:耦合衰减是一种用于减少信号耦合的技术。在电路中,不同部分之间的电磁场或电磁信号可能会相互耦合,导致信号的干扰或误差。耦合衰减的目的是降低这种耦合的强度,以减少信号的干扰。耦合衰减可以通过使用特定的耦合器件、设计电路的物理结构或使用屏蔽材料等方式实现。其目标是在不影响主要信号传输的情况下,减少或阻止与其他电路部分之间的耦合。

罗森博格的表面转移阻抗和屏蔽衰减测试系统的测试方法

罗森博格的表面转移阻抗和屏蔽衰减测试系统主要的测试方法有三个:

三同轴法:测试系统由CoMet测试套管及相应的网络分析仪组成,适用于高压线缆、高压线缆+连接器、通讯线缆。通过该系统的封闭测试装置,可以测试出大于 125dB 的屏蔽衰减和精确到μohm 的转移阻抗。三同轴法又可细分为三种测试方法,每种测试方法各有不同的特点,需要根据测试样品的不同选择使用不同的测试方法。

线缆测试.png 线缆&连接器总成测试.png

注:三同轴法的测试连接图

管中管法:用于高压连接器的转移阻抗测试。这个测试把高压线束穿进一条屏蔽管中,用于隔离高压线束的线号干扰,所以可以精确的测试出高压连接器的屏蔽性能数据。这种方法的测试布置相对复杂,针对不同连接器需要制作不同的屏蔽盒,屏蔽盒的加工费用较高。

管中管法的测试连接图-1.png
管中管法的测试连接图-2.png 管中管法的测试连接图-3.png

注:管中管法的测试连接图

线注入法:适用于高压线缆、高压线缆+连接器、通讯线缆。这种方法测试成本低、测试布置简单易实现、低频段测试结构稳定。但由于测试样品外部没有屏蔽,对测试环境的要求较高。由于容易引入外部环境的干扰,测试数据不够准确。

线缆测试.png 线缆&连接器总成测试.png

注:线注入法的测试连接图

以上的几种测试方法均是由国外专家提出并发展起来的,下面介绍的电流探头法是由我国专家提出的一种方法,依据是《GB/T 37133-2018电动汽车用高压大电流线束和连接器技术要求》,这种方法适用于两端均为连接器的样品。测试的成本低、测试布置简单易实现、通用性高。但测试相对于其他方法要复杂一些,测试中需将样品的屏蔽层完全剥去,且结果需要计算生成,对测试人员的要求较高。

GB/T 37133-2018电动汽车用高压大电流线束和连接器技术要求.png
有屏蔽层测试.png 无屏蔽层测试.png

以上方法均是通过测试得到实验测试数据,还可以依据《T/CSAE189-2021 电动汽车高压屏蔽线缆及连接器表面转移阻抗测试方法》中,“三同轴法”及其延伸方法“管中管法”的测试布置,通过软件对高压屏蔽线束连接器进行仿真测试。

先建立与实测模型一致的仿真环境,再通过多个产品的实测数据对仿真模型进行修正,就可以设计出对高压线束、高压连接器屏蔽性能进行测试的仿真模型来。经过实际比对,仿真出的数据与实测数据吻合良好。

仿真模型.png

注:仿真模型

仿真数据与实测数据对比.png

注:仿真数据与实测数据对比

随着新能源汽车行业的发展,以及自动驾驶技术的普及,由于汽车的运行安全与人身安全息息相关,对误操作零容忍,各大国内外车厂必然会对高压线束及高压连接器的屏蔽性能越来越重视。北测集团希望可以帮助汽车产业上下游企业解决实际问题,提升产品质量,共同促进汽车产业的发展。

NTEK北测检测,专业第三方可靠性检测机构,作为国家级高新技术企业、新型材料及电子产品综合公共测试平台,是中国第三方检测认证服务的开拓者,也是国内最早从事商品检验、鉴定、测试、认证等服务的专业机构之一,独立第三检测、测试、认证机构,多种检测设备,资深测试、认证工程师,为客户提供一站式检测、测试、认证服务。

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