新能源汽車(chē)用電機(jī)及其控制器電磁兼容性測(cè)試方法探討

謝 歡，楊 琳Xie Huan，Yang Lin

（上海機(jī)動(dòng)車(chē)檢測(cè)中心，上海 201805）

0 引言

驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)與傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有很大的不同，其工作時(shí)，電力電子系統(tǒng)中大功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的快速開(kāi)通和關(guān)斷使電壓與電流在極短時(shí)間內(nèi)跳變，加上驅(qū)動(dòng)電機(jī)為大感性負(fù)載，必將對(duì)自身的弱電回路和鄰近的電子設(shè)備形成強(qiáng)烈的輻射和傳導(dǎo)電磁干擾。目前典型的系統(tǒng)參數(shù)為調(diào)制載波工作頻率一般為數(shù)十千赫茲，IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管）的開(kāi)通和關(guān)斷時(shí)間一般為幾百納秒，流過(guò)開(kāi)關(guān)器件的電流變化率di/dt將很大，由于分布和寄生參數(shù)的存在，將產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁噪聲。

目前針對(duì)車(chē)載強(qiáng)電系統(tǒng)的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)還不成熟，大部分的強(qiáng)電系統(tǒng)的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)是套用傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和弱電系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，或是在現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)中做些補(bǔ)充和改動(dòng)，其針對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的適用性值得商榷。

1 現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)電磁兼容測(cè)試方法的討論

GB/T 18488.2－2006《電動(dòng)汽車(chē)用電機(jī)及其控制器第2部分：試驗(yàn)方法》中條款9規(guī)定：

9.1 輻射干擾

按GB 14023－2006中第5章輻射干擾的測(cè)量方法進(jìn)行測(cè)試；

9.2 電磁抗擾度

按GB/T 17619－1998中第4章規(guī)定的測(cè)量方法和表1規(guī)定的抗擾性電平要求測(cè)試。

1.1 對(duì)于騷擾測(cè)試

GB 14023－2006用來(lái)對(duì)距離車(chē)輛10 m以外的居住環(huán)境中使用的廣播接收機(jī)在30 MHz～1000 MHz頻率范圍內(nèi)提供保護(hù)，雖然較上一個(gè)版本增補(bǔ)和完善了對(duì)電驅(qū)動(dòng)車(chē)輛的測(cè)試內(nèi)容，但其適用測(cè)試對(duì)象為由內(nèi)燃機(jī)、電驅(qū)動(dòng)或兩者共同驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛整車(chē)，標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定不適用于非完整車(chē)輛，并且被測(cè)對(duì)象試驗(yàn)時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)是用車(chē)速km/h來(lái)計(jì)量，而驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)是用轉(zhuǎn)速r/min來(lái)計(jì)量。就算不顧適用范圍套用此標(biāo)準(zhǔn)，并將標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的車(chē)速采用該系統(tǒng)實(shí)際裝車(chē)的車(chē)輛傳動(dòng)系統(tǒng)和輪胎的參數(shù)折算成驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)試，還是會(huì)遇到驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)單獨(dú)測(cè)試時(shí)的布置方式與該系統(tǒng)在真正裝有該系統(tǒng)的整車(chē)上的實(shí)際布置方式不同的問(wèn)題，從而使測(cè)試變得沒(méi)有意義。

1.2 對(duì)于抗擾測(cè)試

GB/T 17619－1998用來(lái)檢測(cè)車(chē)載零部件抵抗車(chē)外輻射源輻射騷擾的性能，規(guī)定了機(jī)動(dòng)車(chē)電子電器組件對(duì)電磁輻射的抗擾性限值和測(cè)量方法，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了4種測(cè)試方法，測(cè)量頻率范圍為20～1000 MHz，并規(guī)定將驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)整體（包括系統(tǒng)運(yùn)行所需的輔助設(shè)備）一起進(jìn)行試驗(yàn)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)與傳統(tǒng)車(chē)用的零部件所遭受的車(chē)外輻射電磁環(huán)境相同，故GB/T 17619完全適用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的輻射抗擾性試驗(yàn)。

2 新能源汽車(chē)用電機(jī)及其控制器電磁兼容性測(cè)試方法的可行方案

2.1 對(duì)于測(cè)試對(duì)象

可將驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)整體（包括系統(tǒng)運(yùn)行所需的輔助設(shè)備）作為測(cè)試對(duì)象，如將驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的主要部件電機(jī)和逆變器作為獨(dú)立的部件分開(kāi)測(cè)試，技術(shù)上實(shí)現(xiàn)的成本將很高，并且意義不大。

2.2 對(duì)于試驗(yàn)時(shí)驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的布置和運(yùn)行工況

可參照相應(yīng)具體標(biāo)準(zhǔn)中的布置和運(yùn)行狀態(tài)，在相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中無(wú)規(guī)定或有規(guī)定但難以適用驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的，以模擬實(shí)際裝車(chē)和運(yùn)行環(huán)境并在典型負(fù)載和工作條件下試驗(yàn)為原則，并在報(bào)告中注明試驗(yàn)時(shí)實(shí)際的布置和運(yùn)行工況。

但目前來(lái)說(shuō)在電磁兼容試驗(yàn)中為驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)加載（即加扭矩），需要另外建造驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)測(cè)試專(zhuān)用的半電波暗室，并配備相應(yīng)的測(cè)功機(jī)，技術(shù)上實(shí)現(xiàn)成本高昂，但驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)加載后發(fā)射水平確實(shí)會(huì)有明顯的提高，本檢測(cè)中心曾制作過(guò)一輛測(cè)試專(zhuān)用的臺(tái)車(chē)，其上驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)通過(guò)底盤(pán)測(cè)功機(jī)為驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)加載，試驗(yàn)數(shù)據(jù)證明輻射水平確實(shí)會(huì)有明顯的提高，平均有幾個(gè)dB的差別，見(jiàn)圖1和圖2。

但鑒于目前試驗(yàn)室的技術(shù)能力，可允許測(cè)試空載運(yùn)行。

2.3 對(duì)于測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

（1）輻射發(fā)射

可參照GB 18655－2002或是以后的修訂版本 GB/T 18655－ 20xx，GB 18655－ 2002 用于保護(hù)車(chē)內(nèi)的接收機(jī)，適用于任何用于車(chē)輛和大型裝置的電子/電氣零部件。如果驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)能滿(mǎn)足該標(biāo)準(zhǔn)，可使車(chē)內(nèi)接收機(jī)取得滿(mǎn)意的接收效果。輻射發(fā)射的測(cè)量頻率范圍為150kHz～1GHz，寬帶窄帶自動(dòng)判定。可采用標(biāo)準(zhǔn)中第三等級(jí)限值。

（2）傳導(dǎo)發(fā)射

可參照GB 18655－2002或是以后的修訂版本 GB/T 18655－ 20xx，GB 18655－ 2002用于保護(hù)車(chē)內(nèi)的接收機(jī)，適用于任何用于車(chē)輛和大型裝置的電子/電氣零部件。如果驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)能滿(mǎn)足該標(biāo)準(zhǔn)，可使車(chē)內(nèi)接收機(jī)取得滿(mǎn)意的接收效果。傳導(dǎo)發(fā)射的測(cè)量頻率范圍為150kHz～108MHz。可測(cè)量弱電的電源線(xiàn)、通訊線(xiàn)、直流母線(xiàn)。可采用標(biāo)準(zhǔn)中第三等級(jí)限值。

（3）輻射抗擾度

可參照 GB/T 17619－ 1998，GB/T 17619－1998用來(lái)檢測(cè)車(chē)載零部件抵抗車(chē)外輻射源輻射騷擾的性能，規(guī)定了機(jī)動(dòng)車(chē)電子電器組件對(duì)電磁輻射的抗擾性限值和測(cè)量方法，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了4種測(cè)試方法，測(cè)量頻率范圍為20～1000 MHz，驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)與傳統(tǒng)車(chē)用的零部件所遭受的車(chē)外輻射電磁環(huán)境相同，故GB/T 17619完全適用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的輻射抗擾性試驗(yàn)。GB/T 17619－1998未給定等級(jí)評(píng)定分類(lèi)，如需要評(píng)定等級(jí)，可參考ISO－11452等級(jí)評(píng)定分類(lèi)。

（4）傳導(dǎo)抗擾度

可參照ISO 7637－2－ 2004和ISO 7637－3－2007，ISO 7637－2－2004規(guī)定了道路車(chē)輛沿12V或24V電源線(xiàn)的瞬態(tài)傳導(dǎo)抗擾臺(tái)架試驗(yàn)方法。傳導(dǎo)抗擾度共有7種測(cè)試脈沖形式。可采用脈沖1、2a、3a、3b，波形 2b、4、5a、5b 不適用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的測(cè)試。ISO 7637－3－2007規(guī)定除電源線(xiàn)外的其他線(xiàn)纜的瞬態(tài)傳導(dǎo)抗擾臺(tái)架試驗(yàn)方法，測(cè)試包括快速和慢速4種瞬態(tài)騷擾波形。

（5）靜電放電

可參照 GB/T 19951－ 2005，GB/T 19951－2005用于檢測(cè)人進(jìn)出車(chē)輛過(guò)程中可能產(chǎn)生的靜電放電對(duì)車(chē)輛產(chǎn)生的影響，可在通電運(yùn)行和不通電運(yùn)行2種狀態(tài)下分別測(cè)試。

［1］Clayton R.Paul.Introduction to Electromagnetic Compatibility（Second Edition）［M］.John Wiley&Sons，Inc.2006.

［2］GB/T 18488.1-2006，電動(dòng)汽車(chē)用電機(jī)及其控制器.第1部分：技術(shù)條件［S］.

［3］GB/T 18488.1-2006，電動(dòng)汽車(chē)用電機(jī)及其控制器.第2部分：試驗(yàn)方法［S］.

［4］GB/T 14023-2006，車(chē)輛、船和由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的裝置無(wú)線(xiàn)電騷擾特性限值和測(cè)量方法［S］.

［5］GB/T 17619-1998，機(jī)動(dòng)車(chē)電子電器組件的電磁輻射抗擾性限值和測(cè)試方法［S］.

［6］GB/T 18655-2002，用于保護(hù)車(chē)載接收機(jī)的無(wú)線(xiàn)電騷擾特性的限值和測(cè)量方法［S］.

［7］GB/T 19951-2005，道路車(chē)輛-靜電放電產(chǎn)生的電騷擾試驗(yàn)方法［S］.

［8］ISO 11451 Road vehicles-Component test methods for electrical disturbances from narrowband radiated electromagnetic energy［S］.

［9］ISO 7637-2 Road vehicles-Electrical disturbances from conduction and coupling-Part 2 Electrical transient conduction along supply lines only［S］.

［10］ISO7637-2 Road vehicles-Electrical disturbances from cond uction and coupling-Part 3Electrical transient conduction bycapacitive andinductivecoup lingvialines other than supply lines［S］