电动汽车电磁辐射问题研究

电动汽车电磁辐射问题研究

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高压部件的控制电路、驱动电路以及功率电路集成于有限壳体内，且外部接插件已固定，短期内难以进行部件级整改，只有从分系统级层面提出整改方案。基于3的分析，制定的分系统级整改方案可归纳为：电磁屏蔽，滤波吸收，接地优化。

4.2.1 电磁屏蔽

电磁屏蔽是利用电磁波在屏蔽导体表面的反射和在导体内部的吸收以及传输过程中的损耗来降低电磁能量，抑制电磁干扰的一种措施。

实际的屏蔽机箱都有必要的穿孔、孔洞和缝隙，引起导电不连续性，产生电磁泄漏，通常用金属材料或磁性材料把所需屏蔽的区域包围起来，使屏蔽体内外的“场”相互隔离。电磁场屏蔽必须同时屏蔽电场和磁场，空间电磁波在入射到金属体表面时会产生反射和吸收，电磁能量被大大衰减，从而起到屏蔽作用。一般选择电阻率小的良导体材料，如：箔带、导电织物、导电涂层及镀层。

4.2.2 滤波

滤波是根据信号频率特性，将信号中特定波段频率滤除的操作，是抑制和防止干扰的一项重要措施。电动车的电源是直流电源或者50Hz的交流电源，所以使用低通滤波器。通常在电源线输入端使用安规电容（X电容和Y电容）可以降低电磁干扰。X电容用来抑制差摸干扰，Y电容用来抑制共摸干扰，电动车的高压电路中，既有共模电流存在，又有差模电流存在，所以一般同时使用X电容和Y电容。图11，图12为两种安规电容，薄膜电容一般用作X 电容，瓷片电容一般用作Y电容。

动力线束上安装滤波器可吸收部分高频传导干扰，从而降低辐射骚扰水平。安装滤波器需要破坏动力线束，电机控制器输入输出电流都较大，相应滤波器尺寸较大，无安装空间，仅在

DC/DC变换器高压直流输入端和电机控制器进出线等位置，选择安装纳米晶材料、锰锌材料吸收磁环，将干扰噪声转化为热损耗，可降低共模干扰。铁氧体吸收型滤波器（铁氧体磁环）是目前应用较多的一种低通滤波器，根据材料种类分为镍锌磁环、锰锌磁环、非晶磁环等，一般高频使用镍锌磁环，低频使用锰锌磁环。

4.2.3 接地

接地就是在电路、设备或系统与某个电位基准地之間建立低阻抗的导电通路，分为“安全地”和“型号地”，与电磁干扰有关的主要是信号地。良好的接地可以使流经设备或系统接地回路的电流产生的电磁干扰最低，同时保证人身和设备的安全。接地方式的选取应遵循以下原则：低频电路（频率低于1MHz或地线长度小于λ/20）建议采用单点接地；高频电路（频率高于10MHz或地线长度大于λ/20）建议采用多点接地；高低频混合电路，建议采用混合接地。

4.3 案例整改

针对样车测试的结果，查看样车部件架构及布线情况，从电磁兼容的角度分析，发现存在以下不合理之处：1、高压动力线束过长，且屏蔽层与接插件屏蔽端搭接不良；2、电机控制器壳体喷涂绝缘漆，壳体上下盒盖固定螺钉孔间距过大；3、DC/DC变换器及高压控制盒壳体拼接处喷绝缘漆，整个壳体屏蔽效能降低；4、电机壳体未接地；5、高低压线束之间相隔较近，易产生耦合干扰。针对样车部件架构和布线的不合理之处，进行以下整改：1、将动力蓄电池和高压配电盒连接的高压线缆用铜编织带包裹并缠绕铜箔带，并进行接地处理；2、U、V、W动力线束上分别套上铜编织带并缠绕铜箔带，并用扎带将此三线扎紧，在U、V、W三线的两端（电机控制器的输入线、输出线，驱动电机的输入线）套几个锰锌磁环和非晶磁环，将线缆在磁环上多绕几圈，增加匝数；3、在高压配电盒的直流输入端的

直流母线上增加X电容和Y电容；4、去掉电机控制器壳体盒盖连接处的绝缘漆，用铜箔带连接上下盒盖，并将壳体用编织带接地；5、DC/DC变换器的的直流输入母线用铜编织带包裹并缠绕铜箔带，并将壳体接地；6、电机壳体用铜编织带接地。下图展示了处理后的局部状态：

对样车整改处理之后，可使用近场探头和接收机对处理后的部件或者线缆进行探查测试，以确定整改效果，探查测试的位置主要包括驱动电机、电机控制器、DC/DC接插头部分、壳体缝隙处以及相关动力连接线。在样车处理之前，也可使用近场探头进行干扰源的初步定位，之后采取相应的措施进行针对性的整改处理。

通过对测试案例中的样车进行整改处理后，再依据GB/T 18387-2008进行电磁场发射强度的测试，选取16km/h电场和磁场Y方向测试结果，如下图所示。

通过整改前后测试结果比对，可以看出整改后测试结果有明显改善，说明整改措施是有效的。

5 结语

电动汽车由于其自身构造，电磁环境复杂，电磁干扰问题比较严重。本文着重分析了电动汽车的电磁干扰源，并根据实际案例从屏蔽、滤波、接地三个方面，提出了一系列的优化措施，对电动汽车样车进行优化整改，最后，经过试验验证，证明采取的整改措施是有效的。虽然整改措施有效，但在部件装车后再进行整改无疑成本高，费时耗力，所以应该在部件、电气系统设计之初就考虑电磁兼容问题，采取严格的电磁骚扰抑制措施，进行板级、系统级优化设计，从而提高量产车辆的电磁兼容水平。

参考文献：

[1]GB/T 18387-2008 電动车辆的电磁场发射强度的限值和测量方法，宽带，9kHz-30MHz.北京：中国标准出版社，2008.

[2]高新杰，白健，张洪超.电动汽车电磁辐射干扰整改.北京汽车新能源汽车有限公司. 安

全与电磁兼容，2013（3）：58-60.

[3]齐蒙.电动汽车电磁兼容性能分析与优化研究.河北工业大学，2014.

[4]刘大亮.电动汽车电机驱动系统的电磁兼容性研究.浙江工业大学，2011.

[5]董明承.电动汽车电机驱动系统功率回路电磁干扰及抑制研究.北京理工大学，2015.

[6]欧阳杰.电动汽车电力驱动系统电磁兼容研究.苏州大学，2015.

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