電動汽車低壓直流電機電磁兼容性問題和整改方法

林龍偉

（南京容測檢測技術有限公司，江蘇 南京 210000）

近年來，我國機動車保有量不斷增加，汽車產業成為國民經濟發展重要支柱，隨著能源危機加劇，傳統汽車能耗問題日益受到重視。電動汽車使用節能環保，電動汽車面臨嚴峻的EMC 問題，電磁兼容是設備系統在電磁環境中正常工作不對事物構成電磁騷擾的能力，車輛電磁兼容是零部件在電磁環境中工作。傳統燃油汽車中干擾源主要是火線圈，電動汽車內部集成大量電子電氣系統，高壓部件包括電池包，充電機等，低壓電器部件有雨刮電機，繼電器等，電子電氣部件工作產生電磁干擾，目前汽車設計向智能化發展，為采集車輛環境參數，汽車加載傳感器等電子設備，對電磁干擾敏感，可能出現數據丟失等現象。電動汽車上市需通過工信部公告實驗，電動汽車EMC設計面臨許多條件，座椅電機、鼓風機等使用低壓電流電機廣泛應用，低壓電流電機工作發出輻射是電動汽車重要干擾源。

一、電動汽車EMC 整改原理

電動汽車需通過安全等強制標準測試，整車EMC 是電動汽車公告測試項目，國內電動汽車EMC 測試標準主要檢測整車不同車況輻射輻射，汽車零部件影響MEC 特性，需進行EMC 測試常見零件包括電池包，暖風機等，測試項目包括傳導與輻射發射。EMC 整改是對整車EMC 測試超標采用的優化方法，根據測量結果采取整改方法可改善測試結果。

常見的EMC 整改方法包括接地，濾波。根據實驗結果選擇合適的整改手段才能取得理想效果。低電壓電流電機在電動汽車上應用廣泛，研究直流電機電磁發射特性對改善電機狀況具有重要意義。直流電機由定子與轉子組成，定子與轉子空隙為氣隙，其大小對電機運行影響很大。小型電機中氣隙為1-3mm。電機依靠電力驅動，電刷兩端加直流電壓，載流線圈受電磁力為f=Bil.i 為直流電機工作電流，B 為磁感應強度，l 為導體有效長度。電刷電壓不變，電機旋轉方向一致。電磁力與電樞半徑乘積為轉矩，低壓直流電機能大范圍平滑調速，電動汽車由電池包供電，高壓不能直接給低壓部件供電，經DCDC 變化后為車載蓄電池充電。

電動汽車窄帶測試需打開暖風機，前照燈等，某車企開發新款電動汽車時，測試結果超標，頻段集中于30-50MHz，針對窄帶發射超標采取相關手段整改，測量暖風機不工作狀態下窄帶發射，認定暖風機為造成輻射發射超標干擾源。暖風機工作產騷擾噪聲，耦合到其他線束發射。采用銅箔屏蔽暖風機電源，測試電機工作狀態結果滿足限值要求。

二、磁環抑制低壓直流電機傳導干擾研究

鐵氧體是具有較強磁鐵性金屬氧化物，電流流過導線在周圍產生磁場，宏觀表現為強度磁性，鐵氧體電阻率較高，軟磁鐵樣題是廣泛使用的有耗材料，在抑制電磁干擾方面具有重要作用。磁環對高頻噪聲有很好的抑制作用，通常由軟磁氧體制成。EMC 整改中磁環用作低通濾波器，低頻段磁環感性阻抗值低，高頻段對諧波等電磁干擾抑制。

工程常用25MHz 阻抗表明磁環阻抗特性，需測量某頻阻抗，測量磁環阻抗用直徑φ=0.5mm2 漆包線穿過磁環圓心，選用某型號磁環測試，磁環與線束存在寄生電容，電阻與電感表征磁環吸收反射高頻干擾能力。根據等效模型，與電容并聯求出阻抗表達式。電刷與換向器產生電弧產生電磁輻射，瞬變電壓含有大量高頻成分，電機換向發出傳導干擾，暖風機使用永磁直流有刷電機，暖風機是汽車重要干擾源。整車EMC 整改中經常使用鐵氧磁環。以暖風機為例研究磁環抑制電流傳達干擾，線圈圈數影響電路參數，增加圈數電路阻抗諧振頻率降低。

三、濾波器性能優化

直流電機工作中電機內部產生高頻干擾通過線束向外輻射。定位雨刮電機是造成輻射超標干擾源，電動汽車雨刮電機與電源構成回路，接地是常用整改方法，利用雨刮電機外殼接地性質選擇接地改善發射。輻射由電路電流環路引起，環路向外界輻射能量，電機電源線與地構成環路。

GB/T 18655-2010 測試下，采用接地可降低輻射發射，不同接地點抑制效果不同，接地點會路電流大輻射水平高。濾波器從不同頻率成分信號濾出特定頻率成分信號，濾波器分為高低通濾波器等，巴特沃斯型濾波器對構成元件Q 值要求較低，介紹五階巴特沃斯LPE 設計方法，插入損耗是濾波器重要性能參數，實際插入損耗曲線與理想曲線存在較大差異，電感及線路中存在寄生參數是影響性能重要原因，通過減小引腳長度等方法改善濾波器插入損耗，將濾波器應用于低壓直流電機傳導發射測試，降低電機傳導發射。傳導干擾水平頻段在0.15-108MHz 內降低。

四、結語

本文研究電動汽車低壓直流電機EMC 特性，車載暖風機和后視鏡電機為低壓直流電機，工作中發出強烈電磁干擾，是無法通過EMC 測試國標的重要原因，對零部件EMC 測試項目低壓直流電通過率不高。目前電動汽車EMC 檢測合格率較低，未來研究要建立精確的電阻阻抗模型，電動汽車是集成許多電子電氣設備系統，難以掌握其傳播路徑，需建立系統傳播拓撲結構。