新能源汽車零部件電磁兼容測試及案例分析

孫艷杰　趙義強　鄭凡　李研強　張順海

摘 要：新能源汽車中由于應用了高壓和大電流的大功率電子變換裝置和驅動電機，會產生嚴重的電磁干擾噪聲。因此電動汽車的電磁兼容性問題比傳統燃油汽車更為復雜和嚴重。本文以新能源車電機控制系統為案例，對新能源汽車零部件電磁兼容測試進行研究。

關鍵詞：新能源汽車零部件電磁兼容 電機控制系統

New Energy Vehicle Parts Electromagnetic Compatibility Test and Case Analysis

Sun Yanjie Zhao Yiqiang Zheng Fan Li Yanqiang Zhang Shunhai

Abstract：High power electronic converter and drive motor with high voltage and high current are used in new energy vehicles， which will produce serious electromagnetic interference noise. Therefore， the EMC problems of electric vehicles are more complex and serious than that of traditional fuel vehicles. This paper takes the motor control system of new energy vehicle as an example to study the EMC test of new energy vehicle parts.

Key words：EMC of new energy vehicle parts， motor control system

1 新能源汽車電磁兼容概述

電磁兼容性是指設備或者系統在其電磁環境中能正常工作，而且不對該環境中其它任何事物構成不能承受的電磁騷擾。

新能源汽車由于處于很復雜的電磁環境中，而且車上的電子電氣設備繁多，設備的電磁敏感度也各不相同。為達到電磁兼容性的設計要求，就要分析各種電磁干擾源，確定干擾路徑和耦合方式，然后根據具體情況采取有效的抑制干擾、消除干擾的措施。這些措施包括正確選擇元器件、合理布局配線、采取有效的屏蔽、濾波和接地措施等。另外，對于電動汽車上的DCDC和電控系統，還應注意從源頭設計上增強系統的抗電磁干擾能力。

新能源汽車中除了三電（電機、電池和電控）外，還有一個很重要的零部件系統部分——高壓電氣系統。高壓電氣系統的作用是把燃料電池、動力電子元器件、零部件，以及電機等全部連在一起。與傳統燃料汽車相比，新能源車從輕度混合、中度混合、全混合，到全電動車發展的進程中，電壓也逐級升高。

歐美發達國家十分重視對汽車電磁兼容性的研究，世界各國和相關國際性組織，制定了眾多的標準和法規來限制汽車的電磁兼容問題。

2 新能源汽車零部件電磁兼容的標準

2.1輻射干擾

CISPR 25：2016 Vehicles， boats and internal combustion engines-Radio disturbance characteristics-Limits and methods of measurement for the protection of on-board receivers[1]規定了從150kHz-2500MHz頻率范圍內的無線電騷擾限值和試驗方法。相較于2008版，規定了除傳統車輛的零部件外的新能源高壓部件的輻射干擾測試方法。包括零部件/模塊在高壓電源線上的傳導發射-電壓法、傳導發射-電流探頭法和輻射發射-ALSE法。

2.2 輻射抗干擾

ISO 11452-2：2019 Road vehicles - Component test methods for electrical disturbances from narrowband radiated electromagnetic energy-Part 2： Absorber-lined shielded enclosure[2]規定了機動車電子電氣組件對電磁輻射的抗擾性限值和測量方法。相較于2004版，針對新能源高壓零部件增加了屏蔽電源系統供電DUT的試驗布置描述和示意圖。

3 案例分析-新能源車電機控制系統

3.1 電機控制系統簡述

該系統包括一臺ISG控制器（集成DCDC）、一套直流高壓線束、一套三相線束、一套低壓線束、一套電感（作為負載替代測試期間的電機功能）。其中直流母線線束 1.5m、三相線束 4.5m、弱電12V線束3m，電感沒有屏蔽，DCDC不工作。高壓系統額定電壓288V，低壓系統額定電壓12V。測試期間高壓系統相電流約40A。

3.2 輻射發射-ALSE法測試數據

（1）測試現場布置

高壓線束連接、電感連接、低壓系統連接方式請參見下圖。

（2）測試數據

頻率范圍：150kHz—30MHz：線束

小結：

1、在低壓和高壓系統工作后，該頻段輻射信號主要體現為高壓系統對外部的干擾;

2、僅低壓系統工作時，通過分別斷開高壓母線和電機控制線可以看出，低壓系統干擾信號通過控制器內部耦合至高壓系統，通過高壓母線對外產生了輻射;

僅低壓系統工作時，通過分別斷開高壓母線和電機控制線可以看出，低壓系統干擾信號耦合至電機控制線及負載，干擾信號在特定的頻段（11MHz和14MHz）有一定的損耗后輻射信號明顯降低，其他頻點通過電機控制線后略有增強。

頻率范圍：30MHz—200MHz：線束

小結：

1、該系統垂直極化輻射強度高于水平極化輻射強度;

2、高壓系統低于120MHz時輻射信號比較明顯;

高于120MHz時低壓系統輻射信號比較明顯。

頻率范圍：200MHz——1GHz：線束

小結：

1、該頻端輻射信號高壓系統比較小，以低壓系統為主;

水平極化和垂直極化測量信號比較接近。

頻率范圍：1GHz—2.5GHz：電機控制器本體

小結：

1、該頻段電機控制器的垂直輻射信號強于水平輻射信號;

2、該頻段高壓系統輻射信號小，主要體現為低壓系統;

低壓系統干擾源影響的頻率范圍高于2.5GHz。

3.3 總結

（1）該電機控制器低壓系統和高壓系統的相互串擾比較明顯;

（2）高壓系統在低于120MHz時輻射信號強于低壓系統，特別是150kHz—3MHz尤為嚴重。

（3）低壓系統在150kHz—2.5GHz頻率范圍內均有明顯的輻射信號。

參考文獻：

[1]CISPR 25：2016 Vehicles， boats and internal combustion engines – Radio disturbance characteristics - Limits and methods of measurement for the protection of on-board receivers.

[2]ISO 11452-2：2019 Road vehicles - Component test methods for electrical disturbances from narrowband radiated electromagnetic energy - Part 2： Absorber-lined shielded enclosure.