新能源汽車(chē)用電機(jī)及其控制器電磁兼容性測(cè)試方法探討

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，傳統(tǒng)能源形勢(shì)日益緊張。在人們能源需求日益高漲的背景下，積極開(kāi)發(fā)新能源就成為了社會(huì)各界的共識(shí)。新能源汽車(chē)就是新能源開(kāi)發(fā)的典型例子，新能源汽車(chē)與傳統(tǒng)汽車(chē)相比，一個(gè)大的特點(diǎn)就是動(dòng)力系統(tǒng)的不同。動(dòng)力系統(tǒng)是汽車(chē)的核心，是汽車(chē)節(jié)省能源的關(guān)鍵。

新能源汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)中核心設(shè)備是用電機(jī)以及控制器。用電機(jī)和控制器的性能直接影響著新能源汽車(chē)的整體性能。傳統(tǒng)能源日益緊張，新型能源方興未艾。加強(qiáng)對(duì)新型能源汽車(chē)用電機(jī)以及控制器的電磁兼容性測(cè)試有助于保證新能源汽車(chē)的質(zhì)量，提升新能源汽車(chē)的性能。

1 新能源汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)兼容性測(cè)試的原因

當(dāng)前我國(guó)新能源汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)主要采用的是驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)與傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)相比優(yōu)勢(shì)很大。當(dāng)前我國(guó)新能源汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)尚處于研究階段，并沒(méi)有普及。在平常工作中新能源汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)由于電流在極短時(shí)間內(nèi)的跳動(dòng)以及大功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的快速移動(dòng)會(huì)發(fā)出強(qiáng)烈的輻射以及電磁干擾。例如緣柵雙極型晶體管的開(kāi)通和關(guān)斷，雖然只有幾十納秒，可是就是在這幾十納秒中可以產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁干擾。動(dòng)力系統(tǒng)電磁干擾會(huì)嚴(yán)重影響到新能源汽車(chē)的性能，對(duì)新能源汽車(chē)用電系統(tǒng)造成嚴(yán)重影響。因而為了減小電磁干擾，我們就必須要加強(qiáng)電磁兼容性測(cè)試。

當(dāng)前我國(guó)新能源汽車(chē)兼容性測(cè)試技術(shù)還不是很成熟，與其他相比還有很大差距。我國(guó)新能源汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)兼容性測(cè)試大部分采用的是傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和弱電系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行測(cè)試的。我國(guó)目前還沒(méi)有完整科學(xué)的新能源動(dòng)力系統(tǒng)兼容性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。這是值得我們反思的地方。

2 動(dòng)力系統(tǒng)電磁兼容性測(cè)試的內(nèi)容

針對(duì)新能源汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)電磁兼容性測(cè)試主要指的是兩個(gè)方面的措施：一是騷擾測(cè)試；二是抗擾測(cè)試。實(shí)現(xiàn)科學(xué)測(cè)試，就必須要精確把握這兩方面測(cè)試含義，要嚴(yán)格按照的相關(guān)規(guī)范來(lái)進(jìn)行測(cè)試。

2.1 騷擾測(cè)試

騷擾測(cè)試主要指的是對(duì)在一定距離范圍內(nèi)的人員保護(hù)能力的測(cè)試。當(dāng)前騷擾測(cè)試采用的標(biāo)準(zhǔn)是GB 14023-2006。該標(biāo)準(zhǔn)與原來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)相比，雖然內(nèi)容有所擴(kuò)充，適應(yīng)了新能源汽車(chē)的某幾項(xiàng)要求，可是在該標(biāo)準(zhǔn)說(shuō)到底是內(nèi)燃機(jī)式的標(biāo)準(zhǔn)。

采用這種標(biāo)準(zhǔn)無(wú)法科學(xué)地進(jìn)行測(cè)試。該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)被測(cè)對(duì)象的運(yùn)行狀態(tài)主要是通過(guò)千米每小時(shí)來(lái)進(jìn)行計(jì)算的，相反新能源汽車(chē)是按照轉(zhuǎn)每分鐘來(lái)進(jìn)行測(cè)量的。兩者的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)就有著明顯區(qū)別。此外布置方式的不同也是導(dǎo)致兼容性測(cè)試失效的主要原因。在對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)單獨(dú)測(cè)量同裝在新能源汽車(chē)上的動(dòng)力系統(tǒng)的測(cè)試是有明顯不同。兩者的布置方式有顯著不同。這就會(huì)使得兼容性測(cè)試沒(méi)有實(shí)際意義。

2.2 抗擾測(cè)試

抗擾測(cè)試主要指的是對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)的電子器組件抗電磁輻射能力的測(cè)試。當(dāng)前我我國(guó)抗擾測(cè)試的參考標(biāo)準(zhǔn)是GB/T17619-1998。該標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定了抗擾限值和測(cè)試方法。由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)電磁兼容性測(cè)試環(huán)境與傳統(tǒng)車(chē)型兼容性測(cè)試的環(huán)境大致相同，因而采用GB/T 17619-1998來(lái)進(jìn)行參考也是可行的。

3 新能源動(dòng)力系統(tǒng)電磁兼容性測(cè)試的可行性方案

了解了動(dòng)力系統(tǒng)兼容性測(cè)試的主要內(nèi)容之后，筆者就來(lái)探討新能源動(dòng)力系統(tǒng)用電機(jī)及控制器電磁兼容性測(cè)試的可行性方案。我們針對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)兼容性測(cè)試主要是要考慮兩方面的因素：一是要明確測(cè)試對(duì)象；二是要科學(xué)布置驅(qū)動(dòng)機(jī)電系統(tǒng)和對(duì)運(yùn)行狀況進(jìn)行有效監(jiān)督。

明確測(cè)試對(duì)象

我們對(duì)新能源汽車(chē)用電系統(tǒng)用電機(jī)電磁兼容性測(cè)試的主要對(duì)象就是驅(qū)動(dòng)電機(jī)整體。傳統(tǒng)的測(cè)試方法是把用電系統(tǒng)各個(gè)主要的元件以及逆變器分開(kāi)來(lái)，進(jìn)行獨(dú)立測(cè)試，這種分層測(cè)試方法測(cè)試效果不佳，測(cè)試成本較高。因而我們要采用整體測(cè)量的方法來(lái)對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行兼容性測(cè)試。

科學(xué)布置驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)

上一篇《電動(dòng)車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的工作點(diǎn)分析》對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了分析，電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的布置方式對(duì)測(cè)試效果具有重要影響。在測(cè)試過(guò)程中慎重選擇布置方式是保證測(cè)量效果正確的關(guān)鍵。當(dāng)前我國(guó)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中并沒(méi)有專門(mén)明確規(guī)定布置方式或者是雖然有些規(guī)定，但是這些規(guī)定不能適應(yīng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的測(cè)試。因而我們?cè)诓贾抿?qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的時(shí)候主要參考模擬實(shí)驗(yàn)的布置方式來(lái)進(jìn)行選擇。

在系統(tǒng)兼容性測(cè)試過(guò)程中一般需要對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行加載。對(duì)驅(qū)動(dòng)機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)行加載，可以有效提高發(fā)射水平。筆者曾專門(mén)就此做過(guò)實(shí)驗(yàn)，筆者會(huì)同專業(yè)人士制作了一輛專門(mén)用于測(cè)試的臺(tái)車(chē)。在這輛臺(tái)車(chē)中主要是通過(guò)底盤(pán)測(cè)功機(jī)來(lái)對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行加載。

在采用這種方式加載后，通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，筆者發(fā)現(xiàn)發(fā)射水平有了很大提高，與平均水平相比多了50個(gè)dB。系統(tǒng)加載是提升驅(qū)動(dòng)機(jī)電系統(tǒng)性能的關(guān)鍵。在測(cè)量過(guò)程中要利用條件來(lái)為系統(tǒng)加載。在看到系統(tǒng)加載的好處的同時(shí)也要意識(shí)到當(dāng)前我國(guó)新能源汽車(chē)系統(tǒng)加載過(guò)程中還有許多限制因素。為典型的因素有兩條：一是要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)加載需要專門(mén)設(shè)置半電波暗室，此時(shí)測(cè)試成本就會(huì)很高；二是當(dāng)前我國(guó)系統(tǒng)加載技術(shù)還不成熟，還不能適應(yīng)復(fù)雜的形勢(shì)。我們?cè)趯?duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行兼容性測(cè)試的時(shí)候，必須要充分考慮以上兩個(gè)因素。要在既定條件下實(shí)現(xiàn)兼容性測(cè)試的優(yōu)化。

4 兼容性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

在了解了新能源汽車(chē)用電系統(tǒng)測(cè)量的可行性方案之后，還要精確把握各項(xiàng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。掌握這些兼容性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于科學(xué)測(cè)試具有重要意義。我們對(duì)于兼容性測(cè)試的參考標(biāo)準(zhǔn)的選擇主要是從以下幾個(gè)方面來(lái)進(jìn)行考察的：

一是從輻射發(fā)射的角度來(lái)進(jìn)行考察。當(dāng)前針對(duì)輻射角度的參考標(biāo)準(zhǔn)主要是GB 18655-2002和GB/T 18655-2002。這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)主要是用于對(duì)新能源車(chē)內(nèi)接收裝置進(jìn)行測(cè)量。這兩種標(biāo)準(zhǔn)使用范圍非常廣。驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)能夠適用于以上兩種標(biāo)準(zhǔn)，那么車(chē)內(nèi)各裝置就能取得較好的性能。例如筆者通過(guò)對(duì)一款新型的新能源轎車(chē)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了專業(yè)的從輻射發(fā)射的角度進(jìn)行了考察，經(jīng)過(guò)考察發(fā)現(xiàn)該車(chē)負(fù)荷GB 18655-2002標(biāo)準(zhǔn)，但是在輻射防護(hù)的性能方面還有待提高。

二是輻射抗擾度。針對(duì)輻射抗擾度的測(cè)量，我們主要是采用GB/T 17619-1998標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行測(cè)試。我們之所以要采用這種標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行測(cè)試主要原因是該測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)明確規(guī)定了抗擾限值和測(cè)量方法。對(duì)于測(cè)量頻率范圍也有明確規(guī)定。該標(biāo)準(zhǔn)不是專門(mén)用來(lái)測(cè)量新能源動(dòng)力系統(tǒng)用電機(jī)電磁兼容性的，但是由于電磁輻射環(huán)境與該標(biāo)準(zhǔn)的輻射環(huán)境相差不大，因而我們采取此種標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。

三是傳導(dǎo)抗擾度。針對(duì)傳導(dǎo)抗擾度的測(cè)試主要是依據(jù)ISO7637-3-2007和ISO7637-2-2004D等標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行測(cè)試。這些標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定了車(chē)輛24V電源線瞬態(tài)傳導(dǎo)抗擾的測(cè)試方法。按照此項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，傳導(dǎo)抗擾度有八種脈沖形式，這八種脈沖形式分別為1、2a、3a、3b、2b、4、5a、5b，其中前四種形式可以用來(lái)進(jìn)行兼容性測(cè)試。

隨著我國(guó)傳統(tǒng)能源形勢(shì)的日益緊張，加快新能源的開(kāi)發(fā)成為了社會(huì)各界的共識(shí)。當(dāng)前我國(guó)新能源汽車(chē)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用有效地緩解了能源緊張的形勢(shì)。但是由于新能源本身動(dòng)力系統(tǒng)在正常運(yùn)行過(guò)程中會(huì)發(fā)出強(qiáng)烈的電磁輻射，此時(shí)對(duì)用電機(jī)及控制器電磁兼容性測(cè)試就顯得非常重要。