新能源汽車之電磁兼容性分析

羅成霞，王永峰

（1. 四川省電子產(chǎn)品監(jiān)督檢驗(yàn)所，成都 610 100；2. 上海岳峰電磁兼容技術(shù)有限公司，上海 200235）

新能源汽車之電磁兼容性分析

羅成霞，王永峰

（1. 四川省電子產(chǎn)品監(jiān)督檢驗(yàn)所，成都 610 100；2. 上海岳峰電磁兼容技術(shù)有限公司，上海 200235）

根據(jù)新能源汽 車的組成特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)新能源汽車的電磁兼容性進(jìn)行分析闡述，以在工程應(yīng)用具有實(shí)踐和指 導(dǎo)意義。

新能源汽車；電磁兼容；干擾

引言

由于全球石油的日趨緊缺和全球環(huán)境污染，新能源汽車的交通工具憑借其節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)逐漸成為關(guān)注的焦點(diǎn)。全球很多有實(shí)力的國家紛紛投入巨資研發(fā)新能源汽車，我國的“863”計(jì)劃也將新能源汽車的發(fā)展列為重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目，國內(nèi)很多主機(jī)廠和高校都在研發(fā)新能源汽車，并且已經(jīng)取得了很大的成效。

2012 年7月9日，國務(wù)院正式頒發(fā)《2012-2020節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，新能源汽車在國內(nèi)越來越受到重視，國內(nèi)很多整車廠都在紅紅火火地上馬新能源汽車項(xiàng)目，國內(nèi)很多省市也都在推行新能源汽車的應(yīng)用，比如新能源大巴公交車，電動(dòng)出租車等。

1 汽車組成特點(diǎn)

汽車本身系統(tǒng)復(fù)雜，傳統(tǒng)汽車由于有點(diǎn)火系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)、電機(jī)等，所以會(huì)有輻射發(fā)生。干擾不但使汽車本身的可靠性降低，也會(huì)影響到車內(nèi)零部件的工作。相對(duì)于傳統(tǒng)汽車，純電動(dòng)、混合動(dòng)力、燃料電池等新能源汽車，它們的干擾尤其嚴(yán)重，由于新能源汽車內(nèi)部有電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、高壓部件（DC/DC，DC/AC等）的使用，其向外界發(fā)射干擾；如果抑制措施不夠，逆變后會(huì)有豐富的諧波成分，然后經(jīng)過輸入輸出線向外界發(fā)射出去，這些干擾成分頻譜范圍很廣，從幾十千赫到幾十、幾百兆赫茲，甚至覆蓋更高射頻段，它會(huì)導(dǎo)致汽車其它控制零部件的工作失效，也會(huì)對(duì)調(diào)幅廣播頻段產(chǎn)生嚴(yán)重干擾，會(huì)造成嚴(yán)重的交通事故，出于負(fù)責(zé)任的態(tài)度，新能源汽車的開發(fā)階段就要進(jìn)行多次的測試，對(duì)零部件及整車做真實(shí)可靠的試驗(yàn)，以確保整車及車載零部件通過相應(yīng)的電磁兼容EMC的標(biāo)準(zhǔn)要求。

盡管整車廠及零部件廠商對(duì)新能源做了電磁兼容測試，但還是收到車主的投訴，使混合動(dòng)力車等新能源汽車遭遇一場電磁危機(jī)，原因在于它的電磁干擾對(duì)人體及

環(huán)境的危害，雖然這一問題目前還沒有定論，但消費(fèi)者的擔(dān)憂不無道理。電磁輻射已經(jīng)被世界衛(wèi)生組織列為噪聲、水源、大氣之后的第四大環(huán)境組織。

2 汽車電磁兼容（EMC）標(biāo)準(zhǔn)

國家標(biāo)準(zhǔn)中與車輛有關(guān)的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)有四個(gè)，分別是 GB/T 18387《電動(dòng)車輛的電磁場輻射的限值和測量方法》，GB/T 18655 《車輛、船和內(nèi)燃機(jī) 無線電騷擾特性 用于保護(hù)車載接收機(jī)的限值和測量方法》，GB 14023《車輛、船和內(nèi)燃機(jī) 無線電騷擾特性 用于保護(hù)車外接收機(jī)的限值和測量方法》和GB/T 17619 《機(jī)動(dòng)車電子電器組件的電磁輻射抗擾性限值和測量方法》。其中只有GB/T 18387特別關(guān)注電動(dòng)車輛的標(biāo)準(zhǔn)，它是等同采用美國機(jī)動(dòng)汽車工程師協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)SAEJ 551-5 《電動(dòng)車輛的磁場和電場強(qiáng)度的測量方法及執(zhí)行電平》。為了能科學(xué)規(guī)劃，系統(tǒng)推進(jìn)汽車電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)化工作，全國汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)汽車電子及電磁兼容分技術(shù)委員會(huì)已于2010年成立了汽車電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)化工作組，在電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)預(yù)研等方面做了大量有益的工作。國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)也于2011年底批準(zhǔn)下達(dá)了強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)《道路車輛 電磁兼容性要求和試驗(yàn)方法》項(xiàng)目計(jì)劃（項(xiàng)目編號(hào)20110720-Q-339）。

3 汽車電磁兼容性闡述及處理

3.1 汽車電磁干擾的產(chǎn)生原理

由于新能源汽車的高壓系統(tǒng)的電磁干擾問題更為嚴(yán)重，整車EMC性能測試更難以通過國家認(rèn)證測試。針對(duì)這些問題，本文對(duì)新能源汽車及主要電控部件所需要做的電磁兼容EMC角度進(jìn)行了梳理，然后從整車角度對(duì)EMC設(shè)計(jì)提出了一些具體的建議和措施。

新能源汽車電磁干擾嚴(yán)重，究其原因，主要是驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電機(jī)控制、DC-DC、電池、高壓空調(diào)系統(tǒng)等高壓大電流的大功率電子設(shè)備，除此之外，還有高壓系統(tǒng)，它把電池、動(dòng)力系統(tǒng)、電機(jī)等全部連接在一起。新能源汽車內(nèi)部還有其它一些部件，比如BMS、 VMS、ECU等，它們也能發(fā)出電磁干擾，同時(shí)，它們也會(huì)受到外界的強(qiáng)電磁干擾，導(dǎo)致它們工作不正常，影響車輛的正常運(yùn)行，對(duì)于正在行駛中的車輛，會(huì)產(chǎn)生很嚴(yán)重的后果。所以只有從源頭對(duì)新能源汽車作EMC設(shè)計(jì)，從源頭進(jìn)行預(yù)防，才有可能解決這個(gè)問題。這就要分別對(duì)新能源的主要干擾源依次做EMC設(shè)計(jì)及處理。

3.2 汽車電磁兼容的整改措施

3.2.1 電機(jī)控制器的EMC整改

我們對(duì)電機(jī)控制器內(nèi)部的控制板和驅(qū)動(dòng)功率板進(jìn)行了整改：在控制板上，對(duì)晶振干擾源進(jìn)行了濾波及接地處理，控制板上面的接插件線纜加強(qiáng)了濾波處理，要注意濾波器件要靠近騷擾源放置；對(duì)功率板上的功率模塊部分增加了抑制開關(guān)通斷的速度的措施，這樣就降低了它產(chǎn)生電磁干擾的能量。相對(duì)控制板來說，驅(qū)動(dòng)板上的功率模塊上產(chǎn)生的電磁干擾是很強(qiáng)的，它也是電機(jī)控制器的電磁干擾的主要來源，所以解決好功率模塊上的電磁干擾就成了解決問題的關(guān)鍵；對(duì)電機(jī)控制外殼也要做屏蔽措施，盡可能做到密封，同時(shí)也要加強(qiáng)電機(jī)控制器的外殼接地，盡可能讓它接地面積大些。電機(jī)控制器輸出的連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)的三相線要加屏蔽線，因?yàn)榫€上的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電磁干擾很強(qiáng)，而且它會(huì)嚴(yán)重影響到車上其它的電子設(shè)備，所以要對(duì)它進(jìn)行屏蔽，而且屏蔽線兩端都要360度接地良好。如果有空間的話，可以增加磁環(huán)措施。

3.2.2 電源變換器DC-DC的EMC整改

電源變換器DC-DC也是一個(gè)很大的干擾源之一，由于其輸入是高壓輸入，輸出是大電流輸出，再加上其內(nèi)部功率管在通斷時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的脈沖干擾，它是DC-DC重要的干擾源頭。所以在做方案時(shí)要考慮周全，爭取做到綜合處理，從干擾源頭及干擾路徑等方面下方案。處理方法如下：在控制板上要對(duì)PCB走線進(jìn)行合理布局，盡量把容易受干擾的信號(hào)等屏蔽起來，這樣可以免受外界強(qiáng)干擾。在DC-DC 內(nèi)部還要盡可能少用線束，如果不能避免的話，要盡可能使線束短。

驅(qū)動(dòng)功率板上，要盡量延長功率管通斷的時(shí)間，可以通過大電容來濾除通斷產(chǎn)生的干擾。如果空間允許的話，可以在內(nèi)部分別對(duì)輸入端及輸出端進(jìn)行濾波處理，這樣可以減少DC-DC內(nèi)部干擾通過線束泄露出去。由于DC-DC輸入時(shí)高壓，輸出時(shí)大電流，高壓及大電流在工作時(shí)都會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的干擾，所以，可以用屏蔽措施來消除它們向空間輻射的可能性。由于DC-DC產(chǎn)生是一個(gè)特殊產(chǎn)品，對(duì)它規(guī)定的電磁兼容測試還沒有一個(gè)統(tǒng)一的規(guī)范，特別是在做傳導(dǎo)騷擾測試項(xiàng)目時(shí)存在爭議。因?yàn)榘凑粘Ｒ?guī)來理解，它只要做輸入端的傳導(dǎo)騷擾測試就可以了，但是由于它又是車載電子設(shè)備的供電電源，它供電電源品質(zhì)的好壞，會(huì)直接影響很多車載電子設(shè)備的穩(wěn)定與否， 所以在對(duì)其做傳導(dǎo)騷擾測試項(xiàng)目時(shí)，也要對(duì)其輸出端做傳導(dǎo)騷擾的測試。DC-DC也是很大功率。而且其功率密度很大，這必然會(huì)產(chǎn)生很大的電磁干擾，所以除了進(jìn)行必要的電路板上做相應(yīng)處理，還必須在結(jié)構(gòu)上加強(qiáng)屏蔽，也就是說必須讓它的外殼是金屬的，并且屏蔽良好，這樣可以阻止內(nèi)部電磁輻射騷擾通過空間泄露出來。

3.2.3 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的EMC方案處理

驅(qū)動(dòng)電機(jī)在工作時(shí)功率很大，會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的干擾，所以它也是很大的干擾源之一。可以按照下面思路來處理： 對(duì)電機(jī)的三相線要做屏蔽，而且要兩端接地；要加強(qiáng)電機(jī)外殼的接地，最好要接地面積越大越好。

對(duì)于電機(jī)的控制線也要用屏蔽線，因?yàn)槿绻挥闷帘尉€的話，其它控制器的控制信號(hào)會(huì)受到電機(jī)的干擾，會(huì)導(dǎo)致控制信號(hào)失效，進(jìn)而會(huì)影響到行車安全。

3.2.4 新能源汽車的空調(diào)系統(tǒng)的電磁兼容EMC整改

對(duì)于新能源汽車來說，汽車空調(diào)系統(tǒng)也是功率很大，而且它是由空調(diào)風(fēng)機(jī)、冷凝電機(jī)、壓縮機(jī)等分系統(tǒng)組成，所以它也會(huì)發(fā)出很強(qiáng)的干擾。那對(duì)它的處理也要分別對(duì)待，各自合理處理。只有這樣，才可能解決空調(diào)系統(tǒng)的干擾。

布線也要前期導(dǎo)入EMC方案，同時(shí)也要預(yù)留一些措施。要注意信號(hào)線和干擾線的分別處理。

4 小結(jié)

總之，汽車本身是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)之初就要進(jìn)行電磁兼容性的綜合考慮，才能達(dá)到產(chǎn)品的電磁兼容性要求。

[1] 白同云 .如何實(shí)現(xiàn)電磁兼容[C].北京：中國電子學(xué)會(huì)電子產(chǎn)品戰(zhàn)略研究分會(huì), 2000, 4.

[2] 王偉,周雅夫,王健 . 電動(dòng)汽車電磁兼容性研究 [J].汽車工程, 2008, 30(5) ： 399-402.

Analysis on Electromagnetic Compatibility of New Energy Vehicles

LUO Cheng-xia, WANG Yong-feng
(1. Supervision & Test Station for Electronic Product of Sichuan, Chengdu 610100; 2. Quipert (Shang Hai) Co., Ltd., Shanghai 200235)

According to the composition characteristics of new energy vehicles, and combined with practical experience, this paper analyzes the electromagnetic compatibility of new energy vehicles. It has practical and guiding significance to the project application.

new energy vehicles; electromagnetic compatibility (EMC); disturb

TN97

A

1004-7204（2015）02-0028-03

羅成霞（1965-），女（漢），工程師，主要從事電磁兼容研究和檢測。