一、测试现象
1、 原车测试fail,将LN线从OBC处飞线出来测试后pass,测试结果相差7dB(从OBC的AC输入接插件直接飞线到LISN,相当于把LN从原车上拆出来),供应商据此力证OBC单体是OK的,不是导致整车测试fail的原因,导致整车测试fail的原因是整车其它线束的噪声耦合到LN线。相信整车的工程师也经常会遇到这种排查思路,导致问题很难推进和解决。
2、 将LN飞线后,在充电口至LISN处,和充电枪的线束并线一起走(飞线后,因为要保证CC\CP\PE信号正常,充电枪还是要插上,才能正常充电),发现测试fail,因此怀疑是CP信号出来的噪声导致测试失败,将LN和CP靠近后,CP的噪声耦合到了LN线,导致被测试出来。但是我们用手持式频谱仪对CP扫了很久,并没有发现超标频段的噪声。
3、 使用信号发生器直接对OBC发CP信号,进行充电。这时车上的CP线束在OBC端和充电口端都挑线束端子搞成了开路状态,CP线束的噪声已经完全不可能耦合到LN上。这时插枪测试,发现还是fail。
二、 测试链路分析
虽然问题是在欧标充电的的问题,但是因为我们大部分的测试还是国标这边的,而且国标和欧标也是一样的思路,因此用国标一样可以代表该问题,欧标的充电连接示意图如下图所示。
我们观察欧标车辆的充电口,可以看到主要有以下几根线束,LN、PE、CP、PP(注意PP是车端到充电口,在外部充电线束中是没有PP信号的),交流充电传导发射测试时,是将LN接到人工电源网络LISN来进行滤波和供电,LISN中的测试电路实现对LN线束上噪声的测试,PE也是接到LISN上(这里是模拟桩的测试模式)。为了更加清晰的分析该问题,整个测试的示意图如下图所示。
噪声从车端的LN线束上出来,通过LISN的电容和电阻,被测试抓取,然后通过PE线以及整车和实验室的寄生电容回到车端。传导发射的噪声路径有且只有这么两条,其中整车和实验室的寄生电容C-GND主要回流高频部分的噪声,且这个寄生电容的参数是无法控制的,PE线主要回流相对低频的噪声(PE线进入到充电口之后,在充电口附近就近接车身)。这两条回路的任何阻抗变化都会引起测试结果的变化。其实这时候,思路已经很明确了,我们之前不同的测试布置(飞线,改接地点等等)都是因为影响了PE这条回路的阻抗,因此导致测试结果的变化。
那么为什么LN从车外飞线会导致PE这条路径的阻抗变化呢?不飞线的时候,LN和PE在充电口到LISN这一段,距离靠的比较近,是耦合在一起走线的,这时候的LN和PE之间的互感和互容是远远大于LN飞线的状态。因为噪声是从LN出去,然后从PE回去,电流是反向的,这条回路电感等于线束的自感减去他们之间的互感,因此LN和PE紧密耦合后,整个回路电感是减小的,噪声电流会变大(噪声源激励是不变的),导致LISN测试的噪声电压变大。距此,我们可以推测,只要LN和PE靠的越近,耦合的越紧密,那么测试结果就会变得越差,*终我们去实测也验证了这一想法。
解决方案,上面分析的两条路径,车辆和实验室的寄生电容,PE走线,整车能够控制的只有PE走线,改变PE在整车的接地点,改变OBC的接地,改变PE线束的长度(改变LN的长度也会影响测试结果),都会影响测试结果,但是如果超标特别多,6dB以上这种,PE的改变根本不足以解决问题,只能从噪声的源头-OBC去进行整改。