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E-mark认证对整车EMC要求的新旧法规差异分析
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摘要：ECE R10与97/24/EC 分别是 E-mark 认证新旧法规中对电磁兼容要求。文章主要针对电动车整车试验项目，较详细地分析和介绍了二者之间的差异，包括被测样品的配置模式、新增项目以及原有项目的不同点。
关键词：E-mark；认证；电磁兼容；差异
1. 引言
自2016年1月1日起，欧洲议会及欧盟理事会于2013年发布的168/2013号法规--《两轮或三轮车和四轮车型式认证和市场监管》已正式实施，新法规适用于所有的L1e~L7e 类车辆（两轮、三轮和四轮）电磁兼容（EMC）方面，在44/2014号法规（168/ 2013号法规关于 L 类车辆结构和一般认证要求的补充条款）中，明确指出 ECE R10电磁兼容法规应为强制要求并替代欧洲议会及理事会1997年6月17日指令97/24/EC 第8章两轮或三轮摩托车电磁兼容性。
相比97/24/EC，ECE R10内容上发生了较大的变化，不仅增加了不少试验项目，且原有的试验项目也有了些变化。本文主要针对整车试验项目，较详细地分析了新旧法规中对电磁兼容性要求的差异。
2. 被测样品（EUT）配置模式
ECE R10中，一个最明显的变化是试验过程中EUT 的配置模式，主要分为以下两种。
一是非 REESS 并网充电模式（other than REESS charging mode coupled to the power grid）。REESS 并网充电模式是ECE R10中新增加的 EUT 配置模式，指整车的正常充电模式(the rechargeable energy storage system)。其中，" REESS" 的是指可充电的能量存储系统，它为整车的电推进提供电能。规范中明确要求，在整个试验过程中，其充电状态（SOC）应保持在最大 SOC 的20%~80%。这可能会导致分不同的子频段进行测试，因为需要将电池放电，使下一子频段内样品的充电状态符合要求。
二是 REESS 并网充电模式（REESS charging mode coupled to the power grid）。而非 REESS 并网充电模式，顾名思义，是指除 REESS 并网充电模式外的其他模式，包含电动机运行状态和上电且电动机不运转状态等，该部分与97/24/EC 基本一致。
3．新增试验项目
ECE R10中，另一个重要变化是，增加了不少试验项目。表1中列出了新旧法规中试验项目对应情况。为了便于比较，表1中97/24/EC 试验项目的 EUT 配置模式均显示为非 REESS 并网充电模式（二者内容上一致）。
表1 试验项目比较
| 试验项目 | 97/24/EC（EUT 配置模式） | ECE R10（ EUT 配置模式） |
| 整车宽带电磁辐射发射 | 非 REESS 并网充电模式 | 1）非 REESS 并网充电模式 2）REESS 并网充电模式 |
| 整车窄带电磁辐射发射 | 非 REESS 并网充电模式 | 非 REESS 并网充电模式 |
| 整车电磁辐射抗扰度 | 非 REESS 并网充电模式 | 1）非 REESS 并网充电模式 2）REESS 并网充电模式 |
| 整车 AC 端产生的谐波电流 | —— | REESS 并网充电模式 |
| 整车 AC 端电压变化、电压波动和闪烁 | —— | REESS 并网充电模式 |
| 整车 AC/DC 端射频传导骚扰 | —— | REESS 并网充电模式 |
| 车 AC 和 DC 端电快速瞬变脉冲群抗扰度 | —— | REESS并网充电模式 |
| 整车 AC 和 DC 端浪涌 ( 冲击 ) 抗扰度 | —— | REESS并网充电模式 |
从表1中可以看出，ECE R10中增加了整车 AC 端产生的谐波电流等5个试验项目，且该5个项目中EUT 的配置均为该法规中新增的 REESS 并网充电模式，即均是样品充电状态下对其电源端口（AC 或DC）的试验项目。因此对充电线缆的布置有严格的布置要求：充电线缆一端连接至 EUT，一端通过相关测试设备连接至电源，且置于参考地平面上方100±25mm 绝缘支架上，距离车身至少100mm 处，当线长大于一定长度（对于谐波电流和电压变化、电压波动和闪烁试验是10m，其余为1m）时，应以最大0.5m 宽的 Z 型进行折叠。图1是整车 AC 和DC 端电快速瞬变脉冲群试验布置图。
图1 整车 AC 和DC 端电快速瞬变脉冲群试验布置图
3.1整车 AC 端产生的谐波电流
该试验项目是测试整车在 REESS 并网充电模式下通过 AC 电源线产生的谐波电流，对于充电时每相输入电流≤16A 的情况，按照 IEC 61000-3-2的A 类设备进行测试。对于充电时每相输入电流＞16A 且≤75A 的情况，按照 IEC 61000-3-12进行测试。其中，试验观察周期应按照 IEC 61000-3-2中表4的准稳态设备类型进行设置，测试应覆盖40次以内的奇次和偶次谐波电流。
3.2整车 AC 端电压变化、电压波动和闪烁
该试验项目是测试整车在 REESS 并网充电模式下通过 AC 电源线产生的电压变化、电压波动和闪烁，对于充电时每相输入电流≤16A 且无条件接入的情况，按照 IEC 61000-3-3进行测试；对于充电时每相输入电流＞16A 且≤75A、且无条件接入的情况，按照 IEC 61000-3-11进行测试。其中，试验参数包括短期闪烁值 Pst、长期闪烁值 Plt 和相对电压变化（dc,dt,dmax）。
3.3整车 AC/DC 端射频传导骚扰
该试验项目是测试整车在 REESS 并网充电模式下通过 AC 或DC 电源线产生的射频传导骚扰，按照 CISPR16-2-1中落地式设备进行试验。试验通过频谱分析仪或扫描接收机进行，必须使用平均值检波器和准峰值 / 峰值检波器测量（若使用的是峰值检波器，则应采取20dB 的校正因子，即准峰值限值提高20dB 作为峰值限值）。
3.4整车 AC 和DC 端电快速瞬变脉冲群 & 浪涌 ( 冲击 ) 抗扰度
该两项试验是用于验证整车电子系统抗扰度的试验。电快速瞬变脉冲群抗扰度是按照 IEC 61000- 4-4的方法，浪涌 ( 冲击 ) 抗扰度试验是按照 IEC 61000-4-5的方法，均通过耦合去耦网络（CDN），给整车的 AC/ DC 电源线施加对应的干扰信号，并监控整车的状态。
施加的电快速瞬变脉冲群信号如下：试验电压是±2kV（上升时间5ns，保持时间50ns），重复率为5kHz，至少施加1min。施加的浪涌 ( 冲击 ) 信号如下：对于 AC 端，试验电压是线对地±2kV、线对线±1kV，其上升时间为1.2μs，保持时间为50μs，以最大1min 的脉冲间时间间隔在0°、90°、180°、270°相位正负极性各施加5次。
两个试验期间，整车均工作在 REESS 并网充电模式下，电机不运转，且所有可能被驾驶者或乘客长久开启的其他设备均应关闭。如果在试验过程中，车辆未出现如表2所示的性能下降，则可认为该车辆符合相关抗扰度要求。
表2 抗扰度试验性能下降表现——REESS 并网充电模式
| 车辆测试条件 | 失效准则 |
| REESS 充电模式 | 车辆运转 |
4．原有项目的变化
从表1中还可以看出，ECE R10与97/24/EC 中均含有整车宽带电磁辐射发射等三项试验。但二者之间也有不少差异，如整车宽带电磁辐射发射和整车电磁辐射抗扰度试验，非 REESS 并网充电模式和REESS 并网充电模式下均需进行测试。
在非 REESS 并网充电模式下，上述3项试验中 EUT 的运行状态、试验布置等均与97/24/EC 一致，因此本文不详细叙述。在 REESS 并网充电模式下，相比非 REESS 并网充电模式多了充电线缆的布置，这部分可参考前述的新增项目中充电线缆的布置，只是充电线缆的一端通过人工网络（需用50Ω负载端接人工网络的测量端口）连接至电源，而非测试设备。
4.1整车宽带电磁辐射发射
除 EUT 配置模式外，二者采用的检波器也有所不同，97/ 24/ EC 中必须使用准峰值检波器，而 ECE R10中可使用准峰值检波器或峰值检波器，若使用峰值检波器，则应采取20dB 的校正因子，即准峰值限值提高20dB 作为峰值限值。
另外，二者选取典型试验频率点的方式有所不同。在97/ 24/ EC 中是选取固定的11个典型试验频率点，而在 ECE R10中是分为14个子频段，在每个子频段内选出最大发射值所对应的频率点作为典型试验频率点，如表3所示。
4.2整车窄带电磁辐射发射
与整车宽带电磁辐射发射试验类似，选取典型试验频率点的方式有所不同，在97/ 24/ EC 中是分为11个子频段，而在 ECE R10中是分为14个子频段，在每个子频段内选出最大发射值所对应的频率点作为典型试验频率点，如表4所示。
表3整车宽带电磁辐射发射试验频率点
| 97/24/EC（MHz） | ECE R10（MHz） |
| 45, 65, 90, 150, 180, 220 --- ±5 300, 450, 600, 750, 900 --- ±20 | 30–34, 34–45, 45–60, 60–80, 80–100, 100–130, 130–170, 170–225, 225–300, 300–400, 400–525, 525–700, 700–850, 850–1000 |
表4整车窄带电磁辐射发射试验频率点
| 97/24/EC（MHz） | ECE R10（MHz） |
| 30–45, 45–80, 60–80, | 30–34, 34–45, 45–60, |
| 80–130, 130–170, 170– | 60–80, 80–100, 100– |
| 225, 225–300, 300–400, | 130, 130–170, 170–225, |
| 400–525, 525–700, | 225–300, 300–400, 400– |
| 700–850, 850–1000 | 525, 525–700, 700–850, |
|
| 850–1000 |
4.3整车电磁辐射抗扰度
除 EUT 配置模式外，在非 REESS 并网充电模式下，二者的 EUT 运行状态也不同。97/24/EC 中， EUT 需以测试机构和制造商预先商定的稳定车速运转；而 ECE R10中，EUT 要求以50Km/h 的稳定车速运转（对于 L1和L2类车辆以25Km/ h 的稳定车速）。
第二个不同点是试验频率范围和调制方式。97/24/EC 中试验频率范围是20MHz~1000MHz，且给出了12个典型试验频率点：27、45、65、90、150、180、220、300、450、600、750、900MHz±10%，即试验主要针对以上典型频率点。而ECE R10中试验频率范围是20MHz~2000MHz，且试验是针对整个频率范围，以 ISO 11451-1给出的频率步长为间隔。对于调制方式的差异，如表5所示。
表5整车电磁辐射抗扰度试验 - 调制方式
| 97/24/EC | ECE R10 |
| 97/24/EC 20MHz ~ 1000MHz：AM， 1kHz 80% | 20MHz ~ 800MHz：AM，1kHz 80% 800MHz ~ 2000MHz：PM，周期 4600μs（正脉冲577μs） |
第三个不同点是判定准则。97/ 24/ EC 中判定准则如下：如果在按照要求进行的测试中，车辆驱动轮的速度没有异常变化，没有可能误导其他道路使用者的操控非正常工作迹象，没有其它明显可能导致车辆直接操控非正常工作的现象，车辆被视为满足必要的抗扰度要求。相比之下，ECE R10中的判定准则比较详细，针对不同组件都给出了具体的失效现象，如表6所示，对于 REESS 并网充电模式见表2。
表6整车电磁辐射抗扰度判定准则 -ECE R10（非 REESS 并网充电模式）
| 试验项目 | ECE R10（EUT 配置模式） |
| 车辆速度为 50 km/h （对于 L1,L2 车辆是 25km/h ） ±20% 。如果车辆具有巡航控制系统，应开启。 | 速度变化大于 ±10% 。自动变速箱情况下，齿轮速比的变化 （包括速度变化）大于 ±10% 。 |
| 开启近光灯（手动模式） | 灯光灭 |
| 开启前雨刷器，最大速度（手动模式） | 前雨刷器完全停止 |
| 开启驾驶员侧的转向灯 | 频率变化（低于 0.75Hz ，或高于 2.25 Hz ）。占空比变化 （低于 25% ，或高于 75% ）。 |
| 可调悬挂处于正常位置 | 不期望的明显变化 |
| 驾驶员的座位和方向盘处于中置位置 | 大于总范围 10% 的不期望的变化 |
| 警笛未响 | 不期望的警笛激活 |
| 喇叭关闭 | 不期望的喇叭激活 |
| 如果存在安全气囊和安全约束系统功能，应禁止 | 不期望的激活 |
| 自动门关闭 | 不期望的打开 |
| 可调节持久性刹车杆处于正常位置 | 不期望的激活 |
5．结语
ECE R10与97/24/EC 的最主要变化是 ECE R10中新增的 EUT 配置模式——REESS 并网充电模式。从而新增了整车 AC 端产生的谐波电流等针对电源端口的5个试验项目，且原有的整车宽带电磁辐射发射等试验项目也要在不同的 EUT 配置模式下进行试验。总而言之，相比97/24/EC，ECE R10在内容上有了大规模的变化，试验项目增加至2~3倍，要求更加严格，同时也有不少细节方面的变化。
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