新能源汽車充電樁輻射發射（RE）整改

電動汽車充電樁作為連接電網與電動汽車的關鍵設備，其內部包含高頻開關電源、電力電子變換電路及通信模塊，工作時易產生電磁輻射，若超出標準限值，可能干擾周邊通信設備（如 5G 基站、車聯網模塊）及精密儀器。以下從輻射發射（RE）測試核心內容和整改方案兩方面詳細說明：

一、電動汽車充電樁輻射發射（RE）測試標準與要求

充電樁的輻射發射測試需符合工業設備及電力電子設備的電磁兼容標準，核心參考如下：

1. 適用標準

guojibiaozhun：EN 61000-6-3（工業環境設備輻射發射）、EN 61851-21-1（電動汽車傳導充電系統電磁兼容要求）。

國內標準：GB/T 17799.3（工業環境輻射發射）、GB/T 34657.2（電動汽車充電系統電磁兼容第 2 部分：交流充電樁）。

2. 測試關鍵參數

頻率范圍：30MHz~1GHz（基礎頻段），部分場景擴展至 6GHz（應對 5G 等新頻段干擾）。

限值要求：

30MHz~230MHz：Class A（工業環境）限值為 40~54dBμV/m，Class B（居民區附近）限值更嚴格（30~48dBμV/m）。

230MHz~1GHz：Class A 限值 47~54dBμV/m，Class B 限值 40~47dBμV/m（具體依標準版本調整）。

測試環境：在 3 米法或 10 米法電波暗室中進行，充電樁需連接模擬負載（模擬電動汽車充電狀態），轉臺模擬不同角度輻射，通過全向天線接收輻射信號。

3. 測試場景與重點關注

測試工況：需覆蓋充電樁的不同工作模式，包括待機、正常充電（不同功率等級，如 3.3kW、6.6kW、11kW）、故障保護狀態（如過流、過壓保護觸發瞬間）。

關鍵輻射源：

高頻開關電源（如 AC/DC 變換器，開關頻率 50kHz~200kHz）的諧波輻射。

整流橋、IGBT 等功率器件的高頻開關動作（dv/dt、di/dt）產生的寬帶輻射。

通信模塊（如 4G/5G、藍牙、CAN 總線）的射頻信號及雜散輻射。

內部線纜（如動力電纜、信號線）的天線效應輻射。

二、輻射發射（RE）超標的常見原因分析

充電樁輻射超標的核心在于 “強功率變換 + 長電纜布局” 的特性，具體原因包括：

功率變換電路輻射

充電樁的 AC/DC、DC/DC 變換器中，IGBT/MOSFET 的高頻開關動作會產生陡峭的電壓和電流變化（dv/dt 可達 50V/ns 以上），其基波頻率（50kHz~200kHz）的諧波（如 50 次諧波達 2.5GHz）易在 30MHz~1GHz 頻段形成超標輻射。若變換器未做有效屏蔽，輻射會直接向空間泄漏。

線纜輻射效應顯著

充電槍電纜（通常 3~5 米長）作為強電流通路，若屏蔽不良或接地不可靠，會成為 “高效輻射天線”，將內部干擾信號以共模電流形式向外輻射。

內部動力電纜（如連接整流橋與變換器的電纜）、通信線纜（如 4G 模塊天線饋線）若與功率電路并行布線，易耦合噪聲并向外輻射。

屏蔽與接地設計缺陷

功率模塊（如整流模塊、IGBT 模塊）的屏蔽罩未完全封閉（如縫隙過大、未可靠接地），導致內部輻射外泄。

接地系統混亂（如多點接地形成地環路），高頻噪聲無法通過接地有效泄放，轉而通過機殼或線纜輻射。

通信模塊雜散輻射

充電樁的 4G/5G 通信模塊若天線匹配不佳或功率控制不當，其發射信號的諧波（如 1.8GHz 的 3 次諧波達 5.4GHz）可能在高頻段（>1GHz）超標。

三、輻射發射（RE）超標整改方案

針對充電樁的結構和干擾源特性，整改需從 “抑制輻射源→阻斷輻射路徑→優化屏蔽與接地” 三個層面入手：

1. 功率變換電路輻射抑制（源頭控制）

軟開關技術應用

將傳統硬開關變換器改為軟開關拓撲（如 LLC 諧振變換器、移相全橋變換器），使開關管在零電壓（ZVS）或零電流（ZCS）狀態下切換，降低 dv/dt、di/dt，減少 30%~60% 的高頻輻射。例如，在 DC/DC 模塊中采用 LLC 諧振拓撲，開關頻率穩定在 100kHz，其諧波能量較硬開關結構顯著降低。

吸收電路優化

在 IGBT/MOSFET 的功率端并聯RCD 或 RC 吸收電路，抑制開關過程中的電壓尖峰：

電容選用高頻陶瓷電容（如 100nF/1.2kV），電阻選用無感電阻（20~50Ω），吸收高頻振蕩能量。

吸收電路需緊貼器件引腳安裝，引線長度≤3mm，避免寄生電感削弱吸收效果。

變換器屏蔽強化

對 AC/DC、DC/DC 變換器模塊加裝金屬屏蔽罩（如鋁合金材質，厚度≥0.5mm），屏蔽罩與充電樁接地板通過多點導電連接（如銅柱 + 導電膠，接觸電阻≤0.1Ω），罩體接縫處用導電泡棉密封（壓縮量 30%~50%），阻斷輻射外泄。

2. 線纜輻射抑制（關鍵整改點）

充電槍電纜屏蔽優化

采用雙層屏蔽電纜（內層鋁箔 + 外層鍍錫銅編織網，覆蓋率≥95%），屏蔽層兩端需 360° 環接（通過金屬連接器外殼分別與充電樁外殼、充電槍外殼連接），避免 “單端引線接地” 導致的屏蔽失效。

在電纜靠近充電樁端加裝卡扣式共模扼流圈（如鐵氧體磁環，內徑適配電纜直徑），線纜繞 2 圈，抑制 30MHz~300MHz 頻段的共模輻射（共模電流是電纜輻射的主因）。

內部線纜布局與處理

動力電纜（大電流回路）與通信線纜（如 4G 天線饋線、CAN 總線）分開布線，間距≥50cm；并行布線時用金屬隔板隔離，減少電磁耦合。

通信模塊的天線饋線需短而直（長度≤30cm），阻抗匹配（50Ω），并遠離功率模塊；天線若為內置 PCB 天線，需鋪設完整接地平面，避免與其他電路耦合。

內部線纜（如電源排線）用金屬波紋管或屏蔽管包裹，屏蔽管兩端接地，降低輻射天線效應。

3. 屏蔽與接地系統優化

機殼與模塊屏蔽

充電樁外殼選用鍍鋅鋼板（厚度≥1.5mm），接縫處用導電膠條或鈹銅彈片密封，確保縫隙導電連續（接觸電阻≤20mΩ），抑制內部輻射從縫隙泄漏（縫隙長度需≤λ/20，如 30MHz 對應 λ=10m，縫隙≤50cm）。

內部功率模塊（整流橋、IGBT 模塊）、高頻開關電源單獨加裝金屬屏蔽罩，罩體與外殼接地板多點連接，形成 “分層屏蔽”，避免模塊間輻射耦合。

接地系統設計

采用單點接地 + 分區接地：功率地（PGND，承載大電流）、信號地（SGND，通信與控制電路）、屏蔽地（FG，外殼與屏蔽層）通過銅排單點連接至總接地板，總接地板與電網保護地（PE）可靠連接（阻抗≤4Ω）。

高頻電路（如通信模塊）采用多點接地（接地間距≤λ/20），縮短接地路徑；低頻電路（如模擬量采樣）采用單點接地，避免地環路。

接地板選用厚銅排（截面積≥50mm2），確保低阻抗，所有屏蔽罩、濾波器外殼通過短粗導線（截面積≥2.5mm2）連接至接地板。

4. 通信模塊與輔助電路優化

通信模塊雜散抑制

4G/5G 模塊輸出端增加射頻濾波器（如 SAW 濾波器），抑制帶外雜散輻射（要求帶外抑制≥60dB@2 倍頻點）。

降低非必要發射功率（在通信距離允許范圍內），通過軟件優化跳頻策略，減少高頻段雜散輸出。

輔助電路濾波

控制板電源（如 3.3V、5V）輸入端增加 π 型濾波電路（電感 + 電容），濾除高頻電源噪聲，避免通過控制電路輻射。

外部接口（如以太網口、RS485）的信號線串聯磁珠（100Ω@100MHz），并并聯 TVS 管，抑制干擾信號通過接口線纜輻射。

四、整改驗證與測試技巧

分階段定位：通過近場探頭在暗室中測試，定位超標頻段對應的輻射源（如 30~100MHz 超標多為電纜或功率回路輻射，300MHz~1GHz 超標多為通信模塊或高頻開關噪聲）。

對比測試：整改前后對比輻射頻譜，若某頻段輻射強度下降 10dB 以上，說明整改有效（如加裝共模扼流圈后電纜輻射下降 15dB）。

極限工況驗證：在最大充電功率（如 60kW）、惡劣環境（高溫 40℃）下復測，確保極端工況下仍符合限值要求。