新能源汽車(chē)電機及其控制器電磁兼容性測試方法探討

隨著(zhù)經(jīng)濟社會(huì )的發(fā)展，傳統能源形勢日益緊張。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。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)與傳統汽車(chē)相比，一個(gè)*大的特點(diǎn)就是動(dòng)力系統的不同。動(dòng)力系統是汽車(chē)的核心，是汽車(chē)節省能源的關(guān)鍵。
新能源汽車(chē)動(dòng)力系統中核心設備是用電機以及控制器。用電機和控制器的性能直接影響著(zhù)新能源汽車(chē)的整體性能。傳統能源日益緊張，新型能源方興未艾。加強對新型能源汽車(chē)用電機以及控制器的電磁兼容性測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)力系統兼容性測試的原因

當前我國新能源汽車(chē)動(dòng)力系統主要采用的是驅動(dòng)電機系統，這種系統與傳統的內燃機系統相比優(yōu)勢很大。當前我國新能源汽車(chē)動(dòng)力系統尚處于研究階段，并沒(méi)有普及。在平常工作中新能源汽車(chē)動(dòng)力系統由于電流在極短時(shí)間內的跳動(dòng)以及大功率半導體開(kāi)關(guān)的快速移動(dòng)會(huì )發(fā)出強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)生強烈的電磁干擾。動(dòng)力系統電磁干擾會(huì )嚴重影響到新能源汽車(chē)的性能，對新能源汽車(chē)用電系統造成嚴重影響。因而為了減小電磁干擾，我們就必須要加強電磁兼容性測試。
當前我國新能源汽車(chē)兼容性測試技術(shù)還不是很成熟，與其他國家相比還有很大差距。我國新能源汽車(chē)動(dòng)力系統兼容性測試大部分采用的是傳統的內燃機驅動(dòng)系統和弱電系統標準來(lái)進(jìn)行測試的。我國目前還沒(méi)有完整科學(xué)的新能源動(dòng)力系統兼容性測試標準。這是值得我們反思的地方。

2、動(dòng)力系統電磁兼容性測試的內容

針對新能源汽車(chē)動(dòng)力系統電磁兼容性測試主要指的是兩個(gè)方面的措施：一是騷擾測試；二是抗擾測試。
實(shí)現科學(xué)測試，就必須要**把握這兩方面測試含義，要嚴格按照國家的相關(guān)規范來(lái)進(jìn)行測試。
2.1、騷擾測試
騷擾測試主要指的是對在一定距離范圍內的人員保護能力的測試。當前騷擾測試采用的標準是GB 14023-2006。該標準與原來(lái)的標準相比，雖然內容有所擴充，適應了新能源汽車(chē)的某幾項要求，可是在該標準說(shuō)到底是內燃機式的標準。采用這種標準無(wú)法科學(xué)地進(jìn)行測試。該標準對被測對象的運行狀態(tài)主要是通過(guò)千米每小時(shí)來(lái)進(jìn)行計算的，相反新能源汽車(chē)是按照轉每分鐘來(lái)進(jìn)行測量的。兩者的計算標準就有著(zhù)明顯區別。此外布置方式的不同也是導致兼容性測試失效的主要原因。在對動(dòng)力系統單獨測量同裝在新能源汽車(chē)上的動(dòng)力系統的測試是有明顯不同。兩者的布置方式有顯著(zhù)不同。這就會(huì )使得兼容性測試沒(méi)有實(shí)際意義。
2.2、抗擾測試
抗擾測試主要指的是對機動(dòng)車(chē)的電子器組件抗電磁輻射能力的測試。當前我我國抗擾測試的參考標準是GB/T17619-1998。該標準明確規定了抗擾限值和測試方法。由于驅動(dòng)電機系統電磁兼容性測試環(huán)境與傳統車(chē)型兼容性測試的環(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)力系統電磁兼容性測試的可行性方案

了解了動(dòng)力系統兼容性測試的主要內容之后，筆者就來(lái)探討新能源動(dòng)力系統用電機及控制器電磁兼容性測試的可行性方案。我們針對驅動(dòng)電機系統兼容性測試主要是要考慮兩方面的因素：一是要明確測試對象；二是要科學(xué)布置驅動(dòng)機電系統和對運行狀況進(jìn)行有效監督。
明確測試對象。我們對新能源汽車(chē)用電系統用電機電磁兼容性測試的主要對象就是驅動(dòng)電機整體。傳統的測試方法是把用電系統各個(gè)主要的元件以及逆變器分開(kāi)來(lái)，進(jìn)行獨立測試，這種分層測試方法測試效果不佳，測試成本較高。因而我們要采用整體測量的方法來(lái)對驅動(dòng)電機系統進(jìn)行兼容性測試。
科學(xué)布置驅動(dòng)驅動(dòng)電機系統。驅動(dòng)機電系統的布置方式對測試效果具有重要影響。在測試過(guò)程中慎重選擇布置方式是保證測量效果正確的關(guān)鍵。當前我國相關(guān)標準中并沒(méi)有專(zhuān)門(mén)明確規定布置方式或者是雖然有些規定，但是這些規定不能適應驅動(dòng)電機系統的測試。因而我們在布置驅動(dòng)電機系統的時(shí)候主要參考模擬實(shí)驗的布置方式來(lái)進(jìn)行選擇。
在系統兼容性測試過(guò)程中一般需要對驅動(dòng)電機系統進(jìn)行加載。對驅動(dòng)機電系統進(jìn)行加載，可以有效提高發(fā)射水平。筆者曾專(zhuān)門(mén)就此做過(guò)實(shí)驗，筆者會(huì )同專(zhuān)業(yè)人士制作了一輛專(zhuān)門(mén)用于測試的臺車(chē)。在這輛臺車(chē)中主要是通過(guò)底盤(pán)測功機來(lái)對驅動(dòng)電機系統進(jìn)行加載。在采用這種方式加載后，通過(guò)觀(guān)察實(shí)驗數據，筆者發(fā)現發(fā)射水平有了很大提高，與平均水平相比多了50個(gè)dB。系統加載是提升驅動(dòng)機電系統性能的關(guān)鍵。在測量過(guò)程中要利用條件來(lái)為系統加載。在看到系統加載的好處的同時(shí)也要意識到當前我國新能源汽車(chē)系統加載過(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)現系統加載需要專(zhuān)門(mén)設置半電波暗室，此時(shí)測試成本就會(huì )很高；二是當前我國系統加載技術(shù)還不成熟，還不能適應復雜的形勢。我們在對驅動(dòng)電機系統進(jìn)行兼容性測試的時(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)現兼容性測試的*優(yōu)化。

4、兼容性測試標準

在了解了新能源汽車(chē)用電系統測量的可行性方案之后，還要**把握各項測試標準。掌握這些兼容性測試標準對于科學(xué)測試具有重要意義。我們對于兼容性測試的參考標準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。當前針對輻射角度的參考標準主要是GB 18655-2002和GB/T 18655-2002。這兩個(gè)標準主要是用于對新能源車(chē)內接收裝置進(jìn)行測量。這兩種標準使用范圍非常廣。驅動(dòng)電機系統能夠適用于以上兩種標準，那么車(chē)內各裝置就能取得較好的性能。例如筆者通過(guò)對一款新型的新能源轎車(chē)的驅動(dòng)電機系統進(jìn)行了專(zhuān)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)現該車(chē)負荷GB 18655-2002標準，但是在輻射防護的性能方面還有待提高。
二是輻射抗擾度。針對輻射抗擾度的測量，我們主要是采用GB/T 17619-1998標準來(lái)進(jìn)行測試。我們之所以要采用這種標準來(lái)進(jìn)行測試主要原因是該測量標準已經(jīng)明確規定了抗擾限值和測量方法。對于測量頻率范圍也有明確規定。該標準不是專(zhuān)門(mén)用來(lái)測量新能源動(dòng)力系統用電機電磁兼容性的，但是由于電磁輻射環(huán)境與該標準的輻射環(huán)境相差不大，因而我們采取此種標準進(jìn)行測試。
三是傳導抗擾度。針對傳導抗擾度的測試主要是依據ISO7637-3-2007和ISO7637-2-2004D等標準來(lái)進(jìn)行測試。這些標準明確規定了車(chē)輛24V電源線(xiàn)瞬態(tài)傳導抗擾的測試方法。按照此項標準的規定，傳導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)行兼容性測試。
隨著(zhù)我國傳統能源形勢的日益緊張，加快新能源的開(kāi)發(fā)成為了社會(huì )各界的共識。當前我國新能源汽車(chē)的開(kāi)發(fā)和應用有效地緩解了能源緊張的形勢。但是由于新能源本身動(dòng)力系統在正常運行過(guò)程中會(huì )發(fā)出強烈的電磁輻射，此時(shí)對用電機及控制器電磁兼容性測試就顯得非常重要。本文詳細分析了兼容性測試的原因、主要內容、測試方案和參考標準。