纯电动城市客车电磁兼容性试验

国内统一刊号CN31-1424／TB 纯电动城市客车电磁兼容性试验

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许响林　刘青松　覃延明　李　彬　翟建鹏 / 重庆车辆检测研究院有限公司

摘　要　针对某型纯电动城市客车，通过试验研究，对测试结果进行对比分析，找出该车的主要辐射源，并对其采取抑制措施，结果表明，效果良好。为企业抑制纯电动汽车的电磁辐射骚扰提供有益参考。关键词　纯电动城市客车；电磁兼容；试验研究

0　引言

纯电动汽车因其零油耗、零排放的优势成为当前被重点关注并发展的新型机动车。近年来由于油价高涨，纯电动汽车更是越来越被世界各国所看重。与传统机动车相比，纯电动汽车使用电机电控取代内燃机，电器系统的运用大幅提升，尤其增加了高压部分，使得电动汽车的电磁兼容问题变得尤为突出[1]。

以某12 m 纯电动城市客车为对象，通过查找并抑制骚扰源对其电磁骚扰特性进行了深入研究，为企业解决纯电动汽车的电磁辐射问题起到抛砖引玉的作用。

1　电磁辐射测量

按欧盟法规ECE R10第三版的要求，纯电动城市客车的电磁辐射骚扰测量在10 m 法带三轴四驱转鼓的半电波暗室中进行，客车驱动轮置于转鼓上，并将车辆固定好，信号接收用宽带天线，离地高3 m，

距客车边缘10 m，分别测量客车左侧和右侧30 MHz ~ 1 GHz 频率范围内的电磁辐射水平极化和垂直极化辐射骚扰。宽带辐射测试时，车辆在无负载的转鼓

上以恒速40 km/h 运行，同时开启刮水器、车载空调、应急报警灯、车顶排气扇等电气设备。窄带测试时，车辆电动机不运转，启动开关置于“ON”档，开启刮水器、应急报警灯、车载收音机等[2]。该纯电动城市客车电磁辐射测试照片见图1。

*基金项目：重庆市质量技术监督局科研计划项目资助（KY201207）；重庆市科委技术攻关项目资助（CSTC2012AC6445）

图1　纯电动城市客车测试照片

按上述方法分别测得该纯电动城市客车的宽带和窄带电磁辐射骚扰。图2和图3列举被测客车左侧垂直方向的宽带和窄带电磁骚扰曲线。

图2　左侧垂直宽带辐射

ECE R10车辆宽带骚扰限值线10 m 峰值

电场强度/d B μV ·m -1

频率/ Hz

国内统一刊号CN31-1424／TB

2014/4 总第242期ECE R10车辆窄带骚扰限值线10 m 平均值

电场强度/d B μV ·m -1

频率/ Hz

图3　左侧垂直窄带辐射

图中折线表示的是ECE R10规定的限值。从测试结果可以看出，该纯电动城市客车在30 ~ 60 MHz 的低频范围内其宽带辐射和窄带辐射均超过了法规规定的限值。

2　宽带辐射源分析

要解决纯电动城市客车宽带辐射和窄带辐射超标的问题，必须分别找出其宽带辐射源和窄带辐射源才能对症下药，提出有效的抑制措施。

对于宽带辐射采用分离测试的方法，先确定主要辐射是来自于高压部件还是低压部件。为此，关闭刮水器、闪光灯、空调和排气扇等低压部件，仅测试车辆以40 km/h 的速度运行时的宽带辐射。如果此时辐射仍然较高，则主要辐射源应该来自于使电机运转的高压部件，如电机、电机控制器、整车控制器、直流转换器（DC/DC）和电源管理系统（BMS）等；反之，如果辐射不高，则主要辐射源应该是刮水器、空调等低压部件，这时再采用逐个单独运行测试的方法，就可以很快地找到骚扰源。

基于以上的思路，对车辆仅以40 km/h 的车速运行时的状态进行测试，其左侧垂直的宽带辐射测试结果见图4。

对比图4和图2发现：关闭刮水器、空调、闪

光灯和排气扇后，辐射值虽有所降低，但仍然超过标准限值。由此可以初步判断，该纯电动城市客车的宽带辐射应该主要来源于高压部件。

纯电动城市客车以40 km/h 的速度运行时，这些高压部件都是保证纯电动车正常运行的一个完整系统，无法仅让其中一个部件单独工作而关闭其余部件用分离测试的方法来确定辐射源。为此，只能先逐个假定为主要辐射源，并对其采取一定的抑制

措施，通过测试结果看抑制效果来判断哪个部件是辐射源。

由于该纯电动城市客车的电机控制器、整车控制器和DC/DC 均采用了金属外壳结构，并且相应的连接线已使用屏蔽线缆，因此，在不对这些控制器的内部电路进行较大的电磁兼容设计改动的情况下，通过采用铜箔胶带粘贴控制器外壳上的接缝和线束接头来抑制控制器的电磁辐射是一种不错的选择。如果某个控制器是主要辐射源，则其发射的电磁波应该会有相当部分通过外壳上的缝隙或连接线束的接头处泄露出来，处理后在测试结果上也应该会表现有较为明显的降低。基于这种考虑，先对电机控制器、整车控制器、DC/DC 和BMS 进行了屏蔽处理。图5是采用铜箔粘贴处理了缝隙和线束接头的电机

控制器照片。

图5　处理后的电机控制器

用铜箔屏蔽的方式处理完电机控制器、整车控制器、DC/DC 和BMS 后，重新测试了该纯电动城市客车仅以40 km/h 的速度运行时左侧垂直极化的宽带辐射，测试结果见图6。

从测试结果可以看出，处理后，该客车的宽带辐射几乎没有任何降低。因此，可以考虑该客车的宽带辐射主要来自于电机。要确定辐射源来自电机就必须对电机进行一定的抑制处理。

该客车车身侧围蒙皮采用的是金属材料，后轮

图4　客车40 km/h 运行时左侧垂直宽带辐射

ECE R10车辆宽带骚扰限值线10 m 峰值

电场强度/d B μV ·m -1

频率/ Hz

国内统一刊号CN31-1424／TB 2014/4 总第242期

为驱动轮，电机安装在后轴之后。如果电机为辐射源，则其辐射到接收天线处的路径必定会经过后轮及其后部与车身侧围之间的空隙，因此，通过阻隔辐射路径应该会有一定的效果。为此，使用钢板挡住电机旁车身与地面之间的空隙（如图7所示），以切断辐射传输路径，将部分辐射反射回去的方法来降低电机的辐射，以便确定电机是否为主要辐射源

[3-5]

。

图7　采用钢板阻隔传输路径

采取图7措施后，对该客车仅以40 km/h 运行的状态进行重新测试，结果如图8。

ECE R10车辆宽带骚扰限值线10 m 峰值

电场强度/d B μV ·m -1

频率/ Hz

图8　钢板阻隔后客车40 km/h 左侧垂直宽带辐射

可以看出，只需用钢板阻挡部分电机的辐射，

该纯电动城市客车左侧垂直极化的宽带辐射就有非

常明显的降低，由此可以断定，该客车的主要宽带辐射源就是电机。

3　窄带辐射源分析

纯电动城市客车的宽带辐射和窄带辐射均超标，在确定了宽带辐射源后，还需要对窄带辐射源进行研究。

窄带辐射测试时，车辆电机不运行，仅开启刮水器、应急报警灯、车载收音机等部件，这些部件

都可以分开单独工作。为了确定窄带辐射来自于哪个部件，可以对这些部件进行单独测试。在分开测试前，先测试启动开关置于“ON”档，不开启任何部件时的状态，以确定一些常通电部件是否为主要辐射源，因为在开启任何部件时，这些常通电部件的骚扰都会被引入其中。

经过对“ON”档的测试发现，在该状态下，该客车的窄带辐射就已经超标，而且测试结果与同时开启刮水器、应急闪光灯等部件时相当，由此可以判断，该电动车的主要窄带辐射源不是刮水控制器等，而应该是常通电部件。

经过分析发现，在“ON”档时，该纯电动城市客车主要工作的部件有动力电池、电源管理系统、组合仪表等。将组合仪表的接插线端拔除，使组合仪表不工作，再进行测试，其辐射结果依然无明显变化。由于通常电池的辐射不大，因此，基本可以确定，该纯电动城市客车的主要窄带辐射应该来源于其电源管理系统。

4　电磁骚扰抑制措施

通过测试及分析，找到了该客车的主要宽带辐射源是电机，主要窄带辐射源是其电源管理系统。明确辐射源后，接下来需要采取抑制措施，对其进行整改。

针对宽带辐射，测试时使用钢板在车辆左右两侧阻挡，该纯电动城市客车的宽带辐射就能完全符合法规要求，并且辐射降低明显。由于该车的电机安装在车辆底部，是直接裸露的，因此，建议生产厂在不影响电机散热的情况下，采用U 形钢板将电机包裹，以减小电机的对外辐射。

该客车在其车辆左右两侧及后部共安装了十个动力电池模块，每个电池模块上均安有一个BMS 模块，是裸露在电池外面，且使用的是塑料外壳。因此，针对窄带辐射，使用导电布将每一个BMS 模块均包裹住，以屏蔽其辐射[6]，处理措施如图9。

处理后，该车的窄带辐射被极大地抑制，其左

图6　处理后客车40 km/h 运行时左侧垂直宽带辐射

ECE R10车辆宽带骚扰限值线10 m 峰值

电场强度/d B μV ·m -1

频率/ Hz