電力電子裝置在電動汽車應(yīng)用中的問題與對策

鐘丹陽

摘 要：電動汽車在近年來成為學(xué)界研究的熱點問題，受到了各個國家的重視，電動汽車的發(fā)展已經(jīng)上升成為一項國家戰(zhàn)略，這不僅可以解決能源問題，也可以促進汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，但是，在電動汽車的發(fā)展中，電子裝置電磁兼容性是一個廣泛存在的問題。電磁干擾的產(chǎn)生須具備干擾源、傳播干擾的路徑和敏感設(shè)備3個方面，只要我們降低了任何一個條件，對于電磁干擾的問題都能得到有效改善，該文主要就這一問題展開分析。

關(guān)鍵詞：電動汽車 動力電子裝置 電磁兼容性

中圖分類號：U469.72 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）12（b）-0071-02車根據(jù)動力來源又可以分為純電動汽車、混合動力電動汽車和燃料電池電動汽車3種類型，這些類型的汽車都采用了電氣動力系統(tǒng)。純電動汽車是依靠電力電子裝置把蓄電池或者超級電容器的能力轉(zhuǎn)化成動力，驅(qū)動汽車的行駛；混合動力電動汽車是內(nèi)燃機和蓄電池或超級電容器共同提供動力，以內(nèi)燃機為主、蓄電池或超級電容器為輔；而燃料電池電動汽車主要是通過燃料電池提供能量，少量輔助能力通過蓄電池來提供，經(jīng)過電力電子裝置進行能力轉(zhuǎn)化，提供給電機負載進行驅(qū)動。

2 電力電子裝置在電動汽車應(yīng)用中存在的問題

電子電力裝置具有強電磁性，所以它會造成一定的電磁污染。大功率的電力電子裝置屬于電動汽車的核心部件，由于它的強干擾性，導(dǎo)致汽車運行不穩(wěn)定。同時在電力電子裝置運行過程中，可能會對周圍的電氣產(chǎn)生干擾，影響其運行情況。

2.1 差模干擾

差模干擾就是在電壓電流的變化通過導(dǎo)線傳輸時產(chǎn)生的一種形態(tài)。這種干擾的產(chǎn)生主要是由于使用了兩根導(dǎo)線作為信號往返線路。在混合電動汽車的電力電子裝置內(nèi)采用了通過母線作為往返路線，通過母線、電池和逆變器作為往返線兩條線路。所以在開關(guān)動作發(fā)生的時候，就會形成差模干擾源。

2.2 共模干擾

共模干擾是電壓電流變化的變化通過導(dǎo)線傳輸時產(chǎn)生的另外一種形態(tài)。這種干擾產(chǎn)生的主要是因為自身與其它設(shè)備相互交換的通信線路由兩條線路組成，這兩條線路一條是去的線路，一條是返回線路。

2.3 輻射干擾

此種形式的干擾是因為干擾源以輻射的形式向周圍空間散發(fā)能量。實驗證明，在混合動力電動汽車的裝置中，逆變器、整個地盤都會產(chǎn)生強烈的輻射，在兩輛混合動力電動汽車靠近的時候，輻射強度會加強。這種情況的出現(xiàn)是因為逆變器中的差模干擾向周圍輻射能量，同時流經(jīng)地盤的共模干擾電流也在表面形成電流環(huán)路，進而產(chǎn)生強烈的電磁干擾。由此可見，降低輻射干擾最有效的手段就是降低差模、共模干擾的強度。

3 系統(tǒng)設(shè)備兼容問題解決方案

由實驗可知，電磁干擾的產(chǎn)生須具備干擾源、傳播干擾的路徑和敏感設(shè)備3個方面，只要我們降低了任何一個條件，對于電磁干擾的問題都能得到有效改善，電子設(shè)備的兼容性就能得到提高。所以我們可以通過以下兩個方案進行電磁干擾問題的解決。

3.1 衰減差模干擾及輻射干擾

多層功率電路板，具有三明治結(jié)構(gòu)，在它的第二層和第三層布置母線電路。另外它具有對稱結(jié)構(gòu)、線寬布局合理，介電質(zhì)厚度形成一個大小合適的耦合電容，可以吸收竄入母線的差模干擾，進一步減少由此引發(fā)額電磁輻射。

3.2 衰減共模干擾及輻射干擾

我們可以采用接地電阻的方式有效衰減流向地面的共模干擾電流，進一步減弱它引起來的電磁輻射。通常汽車只有輪胎部分接地，而我們已知共模干擾電流經(jīng)逆變器散熱器底座或電機軸流向地盤，這里面產(chǎn)生的電壓對人體是最大的威脅。所以我們采取措施使散熱器底座、電機外殼接地，就能有效減弱共模干擾電流。

3.3 電動汽車線束走向與選材方式

實踐顯示，線束是影響電動汽車電磁兼容的重要因素，究其根本原因，是由于線束電纜是一種高效的輻射和接收天線。同時，線束導(dǎo)線平行傳輸距離較長，導(dǎo)線存在一定的互電感和電容，這很容易導(dǎo)致導(dǎo)線之間出現(xiàn)信號串?dāng)_問題?；陔妱悠嚢惭b空間因素的影響，往往無法保證每一個導(dǎo)線都保持一定的間距。一般情況下，電動汽車線束包括三種類型，為了滿足退耦需求，需要控制好最小間距，電池箱連接線、電池間連線與低壓導(dǎo)線間距不能超過0.2 m。

4 結(jié)語

綜上所述，電力電子裝置的電磁干擾對于汽車的性能有著極大的影響。我們在深入研究電磁干擾的基礎(chǔ)上，找出合理的手段降低電磁干擾，加強電子裝置的電磁兼容性，就能夠有效提高混合型動力電動汽車的整車性能，為電動汽車的發(fā)展做出巨大的貢獻。

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