政府鼓勵購車者考慮電動交通工具，并制定了一系列推動零排放目標(biāo)的政策；受此影響，電動汽車的需求與日俱增，電動汽車（EV）充電站的需求也在不斷增長。根據(jù)Research and Markets 的預(yù)測，全球EV 充電站市場將從2022 年的235 萬個增長到 2027 年的1,460 萬個，年復(fù)合增長率達(dá)到44.1%。

在EV 采用率落后于中國和歐洲的美國，《基礎(chǔ)設(shè)施投資和就業(yè)法案》旨在幫助汽車制造商提高EV 產(chǎn)量。該法案包括投入75 億美元用于公共充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，目標(biāo)是在2030 年前增加50 萬個EV 充電設(shè)施。

電動乘用車的銷量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了公共充電基礎(chǔ)設(shè)施投資的數(shù)量，這為EV 充電設(shè)備（EVSE）市場留下了充足的增長空間。

全球的EVSE 投資正在呈上升趨勢，這將有助于消除里程焦慮，即對抵達(dá)下一個充電站之前電量會耗盡的擔(dān)憂。

充電站必須符合EMC 標(biāo)準(zhǔn)

EVSE 供應(yīng)商必須解決一系列技術(shù)難題，包括安全性、性能以及EV 和EVSE 之間的互操作性。

用戶希望充電的速度能夠更快、功率能夠更高，這就要求越來越多的車型和EVSE 廠商確保產(chǎn)品的安全性和性能。這其中的一個關(guān)鍵領(lǐng)域是確保EVSE 的電磁兼容性（EMC），EMC不只是針對將要充電的車輛，還要針對我們現(xiàn)代生活中不可或缺的大量電子器件。

隨著越來越多的充電站的涌現(xiàn)，尤其是在住宅區(qū)和學(xué)校附近，為保護(hù)公眾和行業(yè)免受傷害，EMC 標(biāo)準(zhǔn)也在不斷發(fā)展。

對于EVSE 制造商而言，遵守EMC 標(biāo)準(zhǔn)有助于確保產(chǎn)品的安全性、性能和可靠性，同時也有利于樹立市場信心，提升品牌聲譽(yù)。

在深入探討EV 充電環(huán)境中電磁干擾（EMI）的影響以及EMC 一致性測試的重要性之前，我們先來看一看這兩個縮寫詞：

? EMI ：指導(dǎo)致電子或電氣設(shè)備性能下降的電磁干擾

? EMC ：指電氣和電子系統(tǒng)和器件在預(yù)期的電磁環(huán)境下運(yùn)行而不會因電磁干擾而導(dǎo)致性能下降（到無法接受）的能力

為什么EMC 測試如此重要？

在使用過程中，充電站會產(chǎn)生由電磁波引起的輻射發(fā)射。當(dāng)電壓或電流流過電源線時，EMC還會產(chǎn)生傳導(dǎo)發(fā)射。

這些電磁干擾會破壞其他機(jī)電設(shè)備和無線通信的正常運(yùn)行，并可能對人們造成健康風(fēng)險(xiǎn)。隨著互聯(lián)自動駕駛汽車與電動汽車的融合，測試充電站對車載安全和通信系統(tǒng)是否存在干擾就變得至關(guān)重要。

德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)的研究人員研究了EV 和EVSE 電磁場及其對植入了起搏器的心臟病患者的影響。在大電流充電（116.5 μT）期間，最強(qiáng)的電磁場出現(xiàn)在充電電纜沿線。EV 車廂內(nèi)的場強(qiáng)較低，為2.1 至3.6 μT。

研究人員發(fā)現(xiàn)，起搏器的功能沒有發(fā)生變化。但是，研究人員表示，隨著EV 和EVSE 技術(shù)的發(fā)展，患者在使用強(qiáng)電流的2 級（240 V）和3 級（400 V）充電站周圍時應(yīng)當(dāng)保持謹(jǐn)慎。

兼顧多種 EMC 標(biāo)準(zhǔn)

EVSE 制造商必須滿足EMC 法規(guī)要求，并通過認(rèn)證，才能將產(chǎn)品推向市場。

例如，歐洲IEC 61000 EMC 標(biāo)準(zhǔn)就對限值做出了規(guī)定，目的是提供合理保護(hù)，以免產(chǎn)生有害干擾。該指令解決了EV 充電基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)品的 EMI 問題。

美國的聯(lián)邦通信委員會（FCC）對EMC 合規(guī)性做出了規(guī)定。A 類限值涵蓋工商業(yè)環(huán)境。B 類限值更為嚴(yán)格，涵蓋了住宅區(qū)的EVSE（見表1）。

按照加拿大ICES-003 第5 部分標(biāo)準(zhǔn)的要求，在公眾活動區(qū)域運(yùn)營的EV 充電站必須要符合B 類標(biāo)準(zhǔn)。如果充電站未獲得B 類認(rèn)證，則必須張貼警示標(biāo)簽，提醒用戶其周圍的磁場可能存在問題。此類警示不利于EVSE 供應(yīng)商建立市場信心。

其他關(guān)鍵的充電及EMC 規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)包括：

? IEC 61851-21：此EMC 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了電動道路車輛充電系統(tǒng)的發(fā)射和抗擾度限值（最低測試水平）。

? IEC / CISPR 11，EN 55011：CISPR 11 標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了與9 kHz 至400 GHz 頻率范圍內(nèi)的射頻干擾相關(guān)的發(fā)射要求。

? TL 81000：此標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了機(jī)動車電子元器件的電磁兼容性要求。

測量EMC 合規(guī)性

為確保EVSE 符合安全和性能標(biāo)準(zhǔn)，業(yè)界需要全面的合規(guī)性測試流程和可靠的測試測量設(shè)備。這些是測量電氣噪聲的原因及影響的基本要素，能夠幫助工程師找到合適的方法來定義、調(diào)試和規(guī)避 EMI 原因和影響。

除了測試EVSE 的電路外，制造商還必須對用戶界面的傳導(dǎo)和輻射發(fā)射進(jìn)行徹底的測試。這些界面包括觸摸屏、顯示屏和非接觸式支付等無線通信。

為了滿足不斷發(fā)展的一致性標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)要求，EVSE 制造商在規(guī)劃設(shè)計(jì)、開發(fā)和生產(chǎn)周期時需要將自身的測試能力以及處理復(fù)雜測試的能力（參見圖2）納入考慮。

在實(shí)驗(yàn)室重新創(chuàng)建充電站

當(dāng)今的電動汽車市場競爭激烈，EVSE 制造商必須迅速做出調(diào)整才能完成各種電動汽車測試，確保其充電產(chǎn)品符合全球不同標(biāo)準(zhǔn)的要求。在大多數(shù)情況下，關(guān)于EV 制造商如何實(shí)施其控制器或者是否符合已經(jīng)發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)，EVSE 制造商無法獲得詳細(xì)的信息。

出于這個原因，整體合規(guī)性測試需要采用一種“綜合”設(shè)置，通過這種設(shè)置來仿真充電站的真實(shí)環(huán)境，在指定的技術(shù)指標(biāo)內(nèi)運(yùn)行，還要提供適當(dāng)?shù)娜毕輽z測和分析方法。這種“仿真真實(shí)世界”的測試環(huán)境具有多種優(yōu)勢：

? 測試實(shí)驗(yàn)室里不需要真正的電動汽車。仿真器可以假設(shè)不同EV 車型的技術(shù)指標(biāo)。

? 充電時間不受限制，因?yàn)闇y試采用了電子負(fù)載來代替容量有限的電池。

? 此外，測試可以完全自動化進(jìn)行，這對于重復(fù)測試序列和下線測試等大量單元測試尤其有幫助。

在這種仿真環(huán)境下進(jìn)行EMC 測試時，我們要考慮的一個關(guān)鍵因素是測試設(shè)備是否經(jīng)過適當(dāng)屏蔽，能夠提供EMC 合規(guī)性和認(rèn)證測試所需的無偏測量。

圖3 所示的EMC 測試體系結(jié)構(gòu)展示了一套經(jīng)過EMC 優(yōu)化的充電測試系統(tǒng)，即Keysight SL1040A-EM2 Scienlab Charging Discovery 系統(tǒng)（CDS）——用于EVSE 測試的EMC 系列。在圖示中，CDS 充當(dāng)電動汽車，用于測試EV 供電設(shè)備。

測試系統(tǒng)和EVSE（即本例中的被測器件(DUT)）都在消聲室內(nèi)運(yùn)行，用于在交流或直流充電期間對EV 充電基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行EMC 抗擾度和發(fā)射測試（傳導(dǎo)或輻射）。

特別的EMC 屏蔽設(shè)計(jì)和內(nèi)置低噪聲元器件有助于將仿真器輻射降至最低水平。這個過程能夠在不存在環(huán)境干擾的真實(shí)充電條件下對EVSE 進(jìn)行EMC 測試。此外，由于測試系統(tǒng)不受外部電磁場影響，因此在抗擾度測試期間，它可以靠近被測器件放置。

Keysight SL1040A Scienlab Charging Discovery 系統(tǒng)—— EMC 系列（圖4）支持交流和直流充電通信標(biāo)準(zhǔn)。

該系統(tǒng)支持以下標(biāo)準(zhǔn)中定義的交流充電模式：

? IEC 61851-1（PWM）

? SAE J1772（PWM）

? ISO 15118

? GB/T 18487.1（PWM）

該系統(tǒng)支持以下標(biāo)準(zhǔn)中定義的直流快充模式：

? DIN SPEC 70121

? ISO 15118

? GB / T 27930

? CHAdeMO

該解決方案還具有以下優(yōu)勢：

? 能夠可靠且可以互操作地仿真具有SL1040A-EMC 的EV 充電通信控制器或具有SL1040A-EM2 的EVSE 充電通信控制器

? 能夠通過Windows 控制軟件或客戶的自動化軟件（使用CDS 遠(yuǎn)程接口）輕松配置充電協(xié)議和操作點(diǎn)

? 系統(tǒng)性能高、死區(qū)時間短的實(shí)時控制PC

? 配有接地觸點(diǎn)彈簧的便攜式屏蔽“鍍鋅金屬”外殼

注：IPC 通常放置在EMC 消聲室外。

EVSE 測試展望

未來幾年，受快速充電和大功率充電等市場驅(qū)動因素影響，再加上電動交通平臺上互聯(lián)自動駕駛功能融合的推動，EVSE 測試的需求可能會增長。雖然新的一致性標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)可能會給EVSE 制造商帶來挑戰(zhàn)，但它們?yōu)樘峁〦MC 測試和認(rèn)證服務(wù)的測試機(jī)構(gòu)創(chuàng)造了商機(jī)。

這種協(xié)作方式對行業(yè)而言具有雙贏效果，使得EVSE 制造商能夠集中精力開發(fā)和部署安全、可靠的充電基礎(chǔ)設(shè)施，為在將來實(shí)現(xiàn)零碳足跡交通做出貢獻(xiàn)。

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《降低電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施測試中的電磁干擾風(fēng)險(xiǎn)》