石油等戰略能源稀缺等問(wèn)題，而目前各國對于處理這些普遍性問(wèn)題達成共識是科學(xué)合理的運用和開(kāi)發(fā)新能源。其中，新能源汽車(chē)就是全球各國重點(diǎn)關(guān)注的發(fā)展目標之一。不少?lài)遗c汽車(chē)廠(chǎng)家都開(kāi)始轉向新能源汽車(chē)的發(fā)展方向。那么新能源汽車(chē)的電驅動(dòng)系統電磁兼容性，對新能源汽車(chē)的影響是什么？
一、電磁兼容性的重要性
新能源汽車(chē)與傳統汽車(chē)區別主要存在兩個(gè)方面：一方面是使用的能量來(lái)源，另外就是它的動(dòng)力系統。傳統內燃汽車(chē)的驅動(dòng)來(lái)源大多由石油等產(chǎn)品提煉的而成的，在使用過(guò)程中，內燃機燃燒燃料會(huì )產(chǎn)生污染物，會(huì )對資源及環(huán)境造成**影響；但是新能源汽車(chē)的驅動(dòng)源來(lái)自電能，電能可由其他形式的可再生能源轉化而來(lái)，比如水電、氫能等。
這些能源無(wú)污染、可再生。在動(dòng)力系統方面，傳統汽車(chē)使用內燃機和變速器作為動(dòng)力輸出單元，但有一個(gè)較大的缺陷，就是能量利用效率較低，能量轉化率一般不超過(guò)30%；而新能源汽車(chē)驅動(dòng)系統能量轉化效率可以達到90%。由于新能源汽車(chē)驅動(dòng)系統含有大量的高壓電氣設備，如驅動(dòng)電機、逆變器和驅動(dòng)電池等。
此外，新能源汽車(chē)還配有行車(chē)控制單元，電池管理系統等低壓設備，并且還需要電力電子器件進(jìn)行高壓與低壓的能量變換。另外隨著(zhù)科技的不斷發(fā)展，新能源汽車(chē)內部電子化程度日益增高，而車(chē)內的空間是有限的，在有限的空間環(huán)境下安置許多的電力電子裝置，導致新能源汽車(chē)內部環(huán)境的電磁環(huán)境變得越來(lái)越復雜。
在這種情況下，新能源汽車(chē)與其環(huán)境中存在的電子設備之間存在互相干擾，嚴重時(shí)甚至會(huì )出現車(chē)輛自身設備的自擾、互擾，以及與通信射頻設備形成電磁環(huán)境不兼容等問(wèn)題，這對新能源汽車(chē)的正常運行造成嚴重影響。目前也發(fā)生過(guò)幾起關(guān)于新能源汽車(chē)的**事故的事件。
如某款新能源汽車(chē)在圖像識別時(shí)出現故障，其緊急制動(dòng)功能出現失靈，還有經(jīng)過(guò)通信發(fā)射臺時(shí)，車(chē)內的通信設備出現短暫不工作狀態(tài)，這些事件出現的原因很可能與電磁兼容問(wèn)題有關(guān)?！峨姽ばg(shù)語(yǔ)電磁兼容》對電磁兼容的定義為：設備或系統在電磁環(huán)境中能夠正常工作且不會(huì )對該環(huán)境中其它事物構成不能承受的電磁騷擾的能力。
新能源汽車(chē)的電磁兼容問(wèn)題即為車(chē)載各種用電設備對外發(fā)出的電磁干擾都不會(huì )對車(chē)內的其他設備正常工作產(chǎn)生干擾。并且要求所有車(chē)內用電設備都可以經(jīng)受一定程度的干擾，不會(huì )因為外界有了干擾就不能正常工作。所有的汽車(chē)設備能夠“和平共處”，能夠正常運行，不受影響。
新能源汽車(chē)電磁兼容的三要素為電磁騷擾源、耦合路徑和敏感設備，常見(jiàn)的解決汽車(chē)電磁兼容問(wèn)題的措施有控制騷擾源的發(fā)射、阻斷傳播路徑、提高敏感設備的抗干擾性能等其他方面。新能源汽車(chē)廠(chǎng)商想要所生產(chǎn)的汽車(chē)上市出售必須通過(guò)這些特定的電磁兼容標準和法規。
而且強制要求新能源汽車(chē)零部件和整車(chē)產(chǎn)品必須在符合試驗測量規范的情況下滿(mǎn)足國家所要求的電磁兼容標準。電磁兼容性是電子設備產(chǎn)品的檢驗合格線(xiàn)，一旦汽車(chē)產(chǎn)品的電磁兼容性經(jīng)過(guò)標準試驗后不滿(mǎn)足對應的標準要求，那么對應的產(chǎn)品則視為不合格產(chǎn)品，不能進(jìn)行上市出售，必須經(jīng)過(guò)整改之后再次檢驗符合要求才可以上市。
新能源汽車(chē)優(yōu)良的電磁兼容性能取決于其設計是否優(yōu)良，在新能源汽車(chē)設計初期做好電磁兼容預測是保障汽車(chē)電磁兼容性能合格的基礎，通過(guò)在初期對新能源汽車(chē)可能存在的電磁干擾進(jìn)行預測分析，從而及時(shí)采取防護措施進(jìn)而避免高額的防護費用，同時(shí)也規避了等整車(chē)出廠(chǎng)過(guò)后才發(fā)現其電磁兼容性能不合格造成的影響。
二、電磁兼容理論基礎
新能源汽車(chē)電氣電子設備的電磁環(huán)境具有錯綜復雜的特點(diǎn)，會(huì )受到不同程度的電磁騷擾的影響。根據其電磁騷擾產(chǎn)生的來(lái)源，可以劃分為下列幾種：汽車(chē)車(chē)外電磁騷擾是指為車(chē)輛在運行途中遭受的由各種外部因素所導致的電磁騷擾。這些電磁騷擾只有在特定的條件下才會(huì )發(fā)生，也就是附近存在其他的電子設備。
如無(wú)線(xiàn)通信基站、高壓輸電線(xiàn)等，亦或是自然界的電磁噪聲如雷電、沉積靜電等，它們會(huì )對距離較近的車(chē)輛產(chǎn)生電磁騷擾。汽車(chē)車(chē)內電磁騷擾是指汽車(chē)的各種電氣設備在工作時(shí)產(chǎn)生的電磁騷擾，這些設備包含驅動(dòng)系統、高壓電池管理系統等。這些騷擾輕則影響設備的性能，重則影響設備正常工作甚至汽車(chē)的行駛**。
新能源汽車(chē)電磁騷擾的傳輸耦合途徑包括兩個(gè)：其中一個(gè)是傳導發(fā)射，電磁騷擾噪聲通過(guò)高低壓線(xiàn)束和金屬連接體進(jìn)行傳播；另外一個(gè)是輻射傳播，電磁騷擾噪聲在空間以電磁感應和電磁輻射兩種方式進(jìn)行傳播。因此，電磁騷擾耦合途徑可分為傳導耦合和輻射耦合。
傳導耦合。新能源汽車(chē)車(chē)輛線(xiàn)束眾多，因此線(xiàn)纜是傳導耦合的重要載體，通常是系統中*長(cháng)的部分，甚至可以等效為天線(xiàn)接收和發(fā)射電磁噪聲。因為假設電纜比波長(cháng)短，電路間的耦合可以用導體間的集總電容和電感來(lái)表示，然后可以用普通的網(wǎng)絡(luò )理論來(lái)分析電路。傳導耦合可分為公共阻抗耦合、感性耦合和容性耦合。
公共阻抗耦合新能源汽車(chē)車(chē)內多個(gè)電子電氣部件使用同一個(gè)車(chē)載低壓電源或者高壓動(dòng)力電池進(jìn)行供電，電源的內阻抗及它們所共用的電源線(xiàn)阻抗就成為這些部件的公共阻抗。多個(gè)部件使用同一條地線(xiàn)接地，則地線(xiàn)的阻抗也會(huì )成為這些部件的公共阻抗。一般而言，常見(jiàn)的傳導耦合是公共性耦合，其中至少存在兩個(gè)互相耦合的電路。
感性耦合線(xiàn)纜線(xiàn)束特別是高低壓線(xiàn)束之間通常存在電感性耦合，交流電在發(fā)射電路上會(huì )形成一個(gè)變化的磁場(chǎng)，而交變磁場(chǎng)會(huì )在受擾電路中形成感應電壓。容性耦合線(xiàn)纜線(xiàn)束之間、線(xiàn)束與金屬車(chē)體之間和不同空間安裝的控制器金屬箱之間，通常存在容性耦合。為減小容性耦合電壓，可以考慮從導線(xiàn)的電容、導線(xiàn)對地電容和受擾線(xiàn)的阻抗三個(gè)方向來(lái)著(zhù)手。
輻射耦合。電場(chǎng)和磁場(chǎng)的結合，稱(chēng)之為電磁耦合或者輻射。對于近場(chǎng)分析，我們通?？紤]電場(chǎng)和磁場(chǎng)，而對于遠場(chǎng)分析，我們考慮電磁場(chǎng)情況。當敏感部分處于電磁遠場(chǎng)區域時(shí)，電磁騷擾在空間介質(zhì)中以電磁波這種方式傳播，耦合到敏感部分的，這種傳輸方式稱(chēng)為輻射耦合。
三、電驅動(dòng)系統結構
新能源汽車(chē)里高壓電池組的在運行過(guò)程中充當動(dòng)力源，電池管理系統是依照汽車(chē)的行駛狀態(tài)和工況來(lái)控制電池的輸出電壓，從而保證汽車(chē)能夠正常**運行。三相逆變橋的作用是將高壓電池組里面的直流電轉變成為交流電，保證驅動(dòng)電機能夠正常運行。直流線(xiàn)纜的線(xiàn)纜用來(lái)連接逆變器和高壓電池組的，三相交流線(xiàn)纜屬于動(dòng)力線(xiàn)纜。
當驅動(dòng)系統運行工作時(shí)，會(huì )產(chǎn)生強電壓大電流，所以三相交流線(xiàn)纜一般使用帶屏蔽層的線(xiàn)纜，這樣不僅能夠保證系統能夠正常工作而且還可以減少線(xiàn)纜產(chǎn)生的電磁騷擾。因為永磁同步電機功率因素高、允許過(guò)載電流大、可靠性強等優(yōu)點(diǎn)，新能源汽車(chē)廠(chǎng)商普遍傾向選擇永磁同步電機作為驅動(dòng)系統的動(dòng)力電機。
其作用是將電能變換成機械能，是新能源汽車(chē)驅動(dòng)系統的關(guān)鍵部分。
電機驅動(dòng)系統中的逆變器、電機等其他設備均利用導線(xiàn)進(jìn)行傳輸能量和信號，由天線(xiàn)理論可知當信號的傳輸頻率越大時(shí)，其導線(xiàn)的天線(xiàn)效應愈加明顯，因此，驅動(dòng)系統的輻射問(wèn)題可以看作由導線(xiàn)的電磁輻射引起的。
因此，可以把線(xiàn)天線(xiàn)看作是由許多個(gè)單元偶極子組成的，當需要求解導線(xiàn)在空間產(chǎn)生的電磁場(chǎng)分布特性時(shí)，一旦知曉了導線(xiàn)的電流分布特性再利用單元電偶極子法即可求出導線(xiàn)在空間的電磁場(chǎng)分布。
四、信號線(xiàn)纜接地
新能源汽車(chē)含有大量的電氣電子設備，各種強電系統與弱電系統共存，在車(chē)輛狹小空間中，存在著(zhù)高壓動(dòng)力電池、驅動(dòng)電機等強電磁騷擾源，電池管理系統、電動(dòng)助力轉向、**氣囊以及各種傳感器等弱電類(lèi)敏感設備。在這個(gè)條件下，要實(shí)現各車(chē)載系統或設備間的電磁兼容，達到各個(gè)系統協(xié)調運行。
同時(shí)有不會(huì )出現互相干擾，這對電磁干擾的控制和抑制設計、車(chē)載電氣設備的布置和布線(xiàn)都提出了很大的挑戰。尤其車(chē)底布線(xiàn)空間有限，高低壓線(xiàn)纜相鄰較近，如何合理布線(xiàn)，避免線(xiàn)纜間的干擾是關(guān)系到車(chē)輛電磁兼容性的重要事項。屏蔽線(xiàn)纜是指在絕緣線(xiàn)的外層，另加一層金屬膜，也就是屏蔽層。
屏蔽線(xiàn)纜的屏蔽層一般是由其它非磁性材料制成，如銅、鋁等，且厚度極薄，在線(xiàn)纜工作頻率較低時(shí)可能遠小于工作頻率上的金屬材料的趨膚深度。因此，屏蔽層的屏蔽效應，主要不在于金屬體對電、磁場(chǎng)反射、吸收、分流而產(chǎn)生的，而是由于屏蔽層的接地產(chǎn)生的，接地的形式將直接影響其屏蔽效果。
大多線(xiàn)纜電路模型或傳輸線(xiàn)模型均有一個(gè)前提，敏感線(xiàn)纜的近端和遠端負載均接地，以接地平面作為回流層。但是，對于新能源電動(dòng)汽車(chē)而言，存在大量傳感器以及與之相連的線(xiàn)纜，由于很多傳感器由于結構原因或為避免車(chē)體地環(huán)路電流的影響，傳感器負載并不接地。
