營運新能源純電動汽車電磁環境污染與防治對策

林驗森

（深圳市瑞達檢測技術有限公司，廣東 深圳 518030）

電力驅動和控制系統是電動汽車的核心，也是區別于內燃機汽車的最大不同點。它包括動力電池、驅動電機、電源管理。高壓配電箱、調速控制、裝供電線（直流母線），動力電機的電源線等設備組成了動力電源網絡系統。系統工作時，不同電壓等級、不同電流強度、不同頻率電源產生不同能量及各種頻率的電磁波分布在車身的每個空間位置。目前主流的驅動電機有集中式、輪邊式和輪轂式三種形式，都是永磁同步電機技術。大電流的驅動電機、母線及相關線路使電動汽車產生低頻磁場作用，會在駕駛員和乘客人體內產生感應電場和電流，可能影響人體健康，最主要是長期駕駛營運車輛的駕駛員身體受到電磁波的危害最嚴重，乘客其次。其電磁的安全性不僅關乎人體健康，還將決定純電動汽車產業是否健康發展。由于電磁輻射對人體危害具有累加效應，因此，為保護駕、乘人員的健康，促進純電動汽車產業健康發展，對純電動汽車車內電磁輻射數據監測和分析有著重要意義。

1 設備與方法

1.1 營運車型選擇

深圳市的營運車輛均為SUV，單邊走路母線結構，屏蔽類型分屏蔽導線及整體屏蔽（含動力電機）。

1.2 監測點位

根據電動汽車電磁輻射相關標準的布點，參考檢測方法對車廂內空間不同高度監測都有規定。按車輛實際情況實際優化，監測點位選取電動汽車每一個座位，依照正常行駛狀態的坐姿分別對人的頭部、胸部、腹部、腳部四個高度進行監測，監測因子為磁感應強度、頻段為 1 Hz～400 kHz。對于駕駛位，則將探頭放在駕駛員的座位后方離駕駛員的最近處。同理，相應布點于駕駛員其他位置（頭、胸、腹、腳部進行監測），乘客擬座于副駕駛位后座，同理，參考駕駛員（頭、胸、腹、腳部進行監測）。見圖1

1.3 監測儀器

選擇德國Narda電磁環境監測儀器，主機為 NBM-550，探頭為 EHP-50F。

1.4 監測條件

選擇晴朗天氣，根據城市道路情況選擇電動車車速保持連續 60-80 km/h 的作為測試速度，駕駛員為172 cm身高男性，乘客為175 cm身高男性。

1.5 監測方法

在進行測量時，被監測車輛保持在60-80 km/h 期間避免突然加速減速、并選擇平直行駛路線。根據已選擇好的路線進行5次測試，期間對每個監測點進行5次測量，并讀取穩定狀態下的最大值，計算出5次穩定讀數的算術平均值后減去該路段的電磁境背景值得出監測報告數據[1]。

2 檢測結果

根據預定的監測計劃得出各點位監測數據，為確保監測數據的準確性，監測路段100米范圍內沒有變電站、地下輸電線路，多點位監測得出產生路段磁場的電磁環境背景水平的測量平均結果為0.11 μT。

2.1 監測數據

根據表1中得到的數據，無論是屏蔽導線車型還是整體屏蔽車型的駕駛位都比乘客位的監測數據大。最明顯的是屏蔽導線車型因動力電機未采取屏蔽措施，駕駛員腳部的監測數據為15.3μT，明顯比整體屏蔽車型駕駛員腳部的監測數據4.13μT大4.3倍，這些數據證明了動力電機屏蔽的重要性。

表1 各監測點監測數據 單位：μT

2.2 車廂內不同高度的電磁環境數據分析對比

根據表1中得到的數據，分別對屏蔽導線車型與整體屏蔽車型的駕駛位不同高度處的數據進行分析；

根據表2中的數據可以直觀地看出：對于駕駛位來說不管是屏蔽導線車型還是整體屏蔽車型，電磁輻射都是隨著監測點距離汽車底板高度的增大而減小。

表2 駕駛位不同高度處的數據 單位：μT

2.3 不同屏蔽方式的電磁環境數據分析對比

根據表1中得到的數據，對不同屏蔽方式車輛（避開動力電機干擾因素），應選擇乘客位置的頭部、胸部、腹部及腳部的電磁環境的數據進行分析。

2.4 動力電機整體屏蔽方式的電磁環境數據分析對比

根據表1中得到的數據，在動力電機整體屏蔽方式時，對駕駛位和乘客位的電磁環境數據進行分析對比。

根據表3a的數據得可知：兩種不同屏蔽方式乘客位的電磁輻射相差不大，整體屏蔽車型的數據相對來說更小一些，屏蔽的效果更好。

根據表3b中的數據可知采用整體屏蔽車型方式的電動汽車駕駛位與乘客位在頭部和胸部位置的電磁輻射水平的差別不大，但是在腹部和腳部，尤其是腳部乘客位的電磁輻射水平小很多[2]。

表3 a 乘客位不同屏蔽方式 表3b 整體屏蔽方式駕駛位和乘客位的數據 單位：μT

2.5 整體監測數據的分析

通過以上的對比分析，我們知道電磁輻射水平會隨著點位距離車底板的高度、不同的走線屏蔽方式以及離車頭的距離的發生改變繼而產生變化，但測得的數據遠小于國際衛生組織（WHO）和中國電磁輻射警戒標準。我們可以通過適當增高座位加大與車底板的距離，優化屏蔽方式來降低車內電磁輻射的水平[3]。

3 結論

電磁輻射防護在新能源汽車中屬于高安全要求，具有大電壓／大電流、大線徑導線數量多等特點，高壓和大交流產生的電磁場干擾，各種電元器件的通斷產生的電磁也應作為電磁干擾的因素，現階段各汽車廠商針對電動汽車車內電磁環境的調查和污染防治研究較為空白。從多種降低電磁輻射危害方法中進行對比，降低電磁輻射源強度和增強電磁輻射防護措施是比較有效果的方法。

降低電磁輻射源強度方面可以優化動力電機的工作效率及屏蔽效果來加強駕駛員與電機間的屏蔽效果，減少輻射強度。增強 電磁輻射防護措施是把所有線路都使用股鍍錫退火銅絲編織屏蔽導線，同時使用輕型編織金屬屏蔽層固定作為屏蔽構件。通過以上防護原則，結合工藝、新技術材料，調整優化車廂位置結構，是現行有效的電動汽車電磁環境污染方法。

綜上所述，根據以上方法降低汽車車內電磁環境水平，降低車內電磁環境污染，來為電動汽車電磁環境防治提出以下對策/優化設計：優化線路走線方式減少電磁漩渦效應，避免大面積的環路存在，減小閉合回路面積夠降輻射源強度，選用新型導線導體，如新型鋁導線以此降低電磁輻射源強度。汽車內電磁場最大值都出現在腳部位置，呈現監測高度越高強度越低的趨勢，增高車身和增加座位高度使人與汽車低盤底板的距離增加，使得車內電磁場明顯降低。所有線路使用銅絲編織屏蔽，使用輕型編織金屬屏蔽層固定作為屏蔽構件，同時整體屏蔽鋁管或者鋁平板覆蓋全部主要線路以達到加強屏蔽效果，積極使用新型導線導體，如新型鋁導線材料，同時車身使用輕量化材料，降低動力電機的功率輸出及提高電機效率從根源降低輻射源。