新能源汽車用電機及其控制器電磁兼容性測試方法探討

謝 歡，楊 琳Xie Huan，Yang Lin

（上海機動車檢測中心，上海 201805）

0 引言

驅(qū)動電機系統(tǒng)與傳統(tǒng)的內(nèi)燃機驅(qū)動系統(tǒng)有很大的不同，其工作時，電力電子系統(tǒng)中大功率半導體開關(guān)器件的快速開通和關(guān)斷使電壓與電流在極短時間內(nèi)跳變，加上驅(qū)動電機為大感性負載，必將對自身的弱電回路和鄰近的電子設備形成強烈的輻射和傳導電磁干擾。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）的開通和關(guān)斷時間一般為幾百納秒，流過開關(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)生強烈的電磁噪聲。

目前針對車載強電系統(tǒng)的電磁兼容標準還不成熟，大部分的強電系統(tǒng)的電磁兼容標準是套用傳統(tǒng)內(nèi)燃機驅(qū)動系統(tǒng)和弱電系統(tǒng)的標準，或是在現(xiàn)有的標準中做些補充和改動，其針對驅(qū)動電機系統(tǒng)的適用性值得商榷。

1 現(xiàn)行標準電磁兼容測試方法的討論

GB/T 18488.2－2006《電動汽車用電機及其控制器第2部分：試驗方法》中條款9規(guī)定：

9.1 輻射干擾

按GB 14023－2006中第5章輻射干擾的測量方法進行測試；

9.2 電磁抗擾度

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

1.1 對于騷擾測試

GB 14023－2006用來對距離車輛10 m以外的居住環(huán)境中使用的廣播接收機在30 MHz～1000 MHz頻率范圍內(nèi)提供保護，雖然較上一個版本增補和完善了對電驅(qū)動車輛的測試內(nèi)容，但其適用測試對象為由內(nèi)燃機、電驅(qū)動或兩者共同驅(qū)動的車輛整車，標準中明確規(guī)定不適用于非完整車輛，并且被測對象試驗時的運行狀態(tài)是用車速km/h來計量，而驅(qū)動電機系統(tǒng)的運行狀態(tài)是用轉(zhuǎn)速r/min來計量。就算不顧適用范圍套用此標準，并將標準中規(guī)定的車速采用該系統(tǒng)實際裝車的車輛傳動系統(tǒng)和輪胎的參數(shù)折算成驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速進行測試，還是會遇到驅(qū)動電機系統(tǒng)單獨測試時的布置方式與該系統(tǒng)在真正裝有該系統(tǒng)的整車上的實際布置方式不同的問題，從而使測試變得沒有意義。

1.2 對于抗擾測試

GB/T 17619－1998用來檢測車載零部件抵抗車外輻射源輻射騷擾的性能，規(guī)定了機動車電子電器組件對電磁輻射的抗擾性限值和測量方法，標準中規(guī)定了4種測試方法，測量頻率范圍為20～1000 MHz，并規(guī)定將驅(qū)動電機系統(tǒng)整體（包括系統(tǒng)運行所需的輔助設備）一起進行試驗，驅(qū)動電機系統(tǒng)與傳統(tǒng)車用的零部件所遭受的車外輻射電磁環(huán)境相同，故GB/T 17619完全適用于驅(qū)動電機系統(tǒng)的輻射抗擾性試驗。

2 新能源汽車用電機及其控制器電磁兼容性測試方法的可行方案

2.1 對于測試對象

可將驅(qū)動電機系統(tǒng)整體（包括系統(tǒng)運行所需的輔助設備）作為測試對象，如將驅(qū)動電機系統(tǒng)的主要部件電機和逆變器作為獨立的部件分開測試，技術(shù)上實現(xiàn)的成本將很高，并且意義不大。

2.2 對于試驗時驅(qū)動電機系統(tǒng)的布置和運行工況

可參照相應具體標準中的布置和運行狀態(tài)，在相應標準中無規(guī)定或有規(guī)定但難以適用驅(qū)動電機系統(tǒng)的，以模擬實際裝車和運行環(huán)境并在典型負載和工作條件下試驗為原則，并在報告中注明試驗時實際的布置和運行工況。

但目前來說在電磁兼容試驗中為驅(qū)動電機系統(tǒng)加載（即加扭矩），需要另外建造驅(qū)動電機系統(tǒng)測試專用的半電波暗室，并配備相應的測功機，技術(shù)上實現(xiàn)成本高昂，但驅(qū)動電機系統(tǒng)加載后發(fā)射水平確實會有明顯的提高，本檢測中心曾制作過一輛測試專用的臺車，其上驅(qū)動電機系統(tǒng)通過底盤測功機為驅(qū)動電機系統(tǒng)加載，試驗數(shù)據(jù)證明輻射水平確實會有明顯的提高，平均有幾個dB的差別，見圖1和圖2。

但鑒于目前試驗室的技術(shù)能力，可允許測試空載運行。

2.3 對于測試標準

（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 用于保護車內(nèi)的接收機，適用于任何用于車輛和大型裝置的電子/電氣零部件。如果驅(qū)動電機系統(tǒng)能滿足該標準，可使車內(nèi)接收機取得滿意的接收效果。輻射發(fā)射的測量頻率范圍為150kHz～1GHz，寬帶窄帶自動判定。可采用標準中第三等級限值。

（2）傳導發(fā)射

可參照GB 18655－2002或是以后的修訂版本 GB/T 18655－ 20xx，GB 18655－ 2002用于保護車內(nèi)的接收機，適用于任何用于車輛和大型裝置的電子/電氣零部件。如果驅(qū)動電機系統(tǒng)能滿足該標準，可使車內(nèi)接收機取得滿意的接收效果。傳導發(fā)射的測量頻率范圍為150kHz～108MHz。可測量弱電的電源線、通訊線、直流母線。可采用標準中第三等級限值。

（3）輻射抗擾度

可參照 GB/T 17619－ 1998，GB/T 17619－1998用來檢測車載零部件抵抗車外輻射源輻射騷擾的性能，規(guī)定了機動車電子電器組件對電磁輻射的抗擾性限值和測量方法，標準中規(guī)定了4種測試方法，測量頻率范圍為20～1000 MHz，驅(qū)動電機系統(tǒng)與傳統(tǒng)車用的零部件所遭受的車外輻射電磁環(huán)境相同，故GB/T 17619完全適用于驅(qū)動電機系統(tǒng)的輻射抗擾性試驗。GB/T 17619－1998未給定等級評定分類，如需要評定等級，可參考ISO－11452等級評定分類。

（4）傳導抗擾度

可參照ISO 7637－2－ 2004和ISO 7637－3－2007，ISO 7637－2－2004規(guī)定了道路車輛沿12V或24V電源線的瞬態(tài)傳導抗擾臺架試驗方法。傳導抗擾度共有7種測試脈沖形式?？刹捎妹}沖1、2a、3a、3b，波形 2b、4、5a、5b 不適用于驅(qū)動電機系統(tǒng)的測試。ISO 7637－3－2007規(guī)定除電源線外的其他線纜的瞬態(tài)傳導抗擾臺架試驗方法，測試包括快速和慢速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用于檢測人進出車輛過程中可能產(chǎn)生的靜電放電對車輛產(chǎn)生的影響，可在通電運行和不通電運行2種狀態(tài)下分別測試。

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

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

［3］GB/T 18488.1-2006，電動汽車用電機及其控制器.第2部分：試驗方法［S］.

［4］GB/T 14023-2006，車輛、船和由內(nèi)燃機驅(qū)動的裝置無線電騷擾特性限值和測量方法［S］.

［5］GB/T 17619-1998，機動車電子電器組件的電磁輻射抗擾性限值和測試方法［S］.

［6］GB/T 18655-2002，用于保護車載接收機的無線電騷擾特性的限值和測量方法［S］.

［7］GB/T 19951-2005，道路車輛-靜電放電產(chǎn)生的電騷擾試驗方法［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］