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

驅動電機系統與傳統的內燃機驅動系統有很大的不同，其工作時，電力電子系統中大功率半導體開關器件的快速開通和關斷使電壓與電流在極短時間內跳變，加上驅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。目前典型的系統參數為調制載波工作頻率一般為數十千赫茲，IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管）的開通和關斷時間一般為幾百納秒，流過開關器件的電流變化率di/dt將很大，由于分布和寄生參數的存在，將產生強烈的電磁噪聲。

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

1 現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章規定的測量方法和表1規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以外的居住環境中使用的廣播接收機在30 MHz～1000 MHz頻率范圍內提供保護，雖然較上一個版本增補和完善了對電驅動車輛的測試內容，但其適用測試對象為由內燃機、電驅動或兩者共同驅動的車輛整車，標準中明確規定不適用于非完整車輛，并且被測對象試驗時的運行狀態是用車速km/h來計量，而驅動電機系統的運行狀態是用轉速r/min來計量。就算不顧適用范圍套用此標準，并將標準中規定的車速采用該系統實際裝車的車輛傳動系統和輪胎的參數折算成驅動電機的轉速進行測試，還是會遇到驅動電機系統單獨測試時的布置方式與該系統在真正裝有該系統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，標準中規定了4種測試方法，測量頻率范圍為20～1000 MHz，并規定將驅動電機系統整體（包括系統運行所需的輔助設備）一起進行試驗，驅動電機系統與傳統車用的零部件所遭受的車外輻射電磁環境相同，故GB/T 17619完全適用于驅動電機系統的輻射抗擾性試驗。

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

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

2.2 對于試驗時驅動電機系統的布置和運行工況

可參照相應具體標準中的布置和運行狀態，在相應標準中無規定或有規定但難以適用驅動電機系統的，以模擬實際裝車和運行環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動電機系統加載（即加扭矩），需要另外建造驅動電機系統測試專用的半電波暗室，并配備相應的測功機，技術上實現成本高昂，但驅動電機系統加載后發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，其上驅動電機系統通過底盤測功機為驅動電機系統加載，試驗數據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能力，可允許測試空載運行。

2.3 對于測試標準

（1）輻射發射

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。如果驅動電機系統能滿足該標準，可使車內接收機取得滿意的接收效果。輻射發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。如果驅動電機系統能滿足該標準，可使車內接收機取得滿意的接收效果。傳導發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，標準中規定了4種測試方法，測量頻率范圍為20～1000 MHz，驅動電機系統與傳統車用的零部件所遭受的車外輻射電磁環境相同，故GB/T 17619完全適用于驅動電機系統的輻射抗擾性試驗。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規定了道路車輛沿12V或24V電源線的瞬態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。可采用脈沖1、2a、3a、3b，波形 2b、4、5a、5b 不適用于驅動電機系統的測試。ISO 7637－3－2007規定除電源線外的其他線纜的瞬態傳導抗擾臺架試驗方法，測試包括快速和慢速4種瞬態騷擾波形。

（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生的靜電放電對車輛產生的影響，可在通電運行和不通電運行2種狀態下分別測試。

［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、船和由內燃機驅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］