新能源汽車用電機(jī)及其控制器電磁兼容性測試方法探討

隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，傳統(tǒng)能源形勢日益緊張。在人們能源需求日益高漲的背景下，積極開發(fā)新能源就成為了社會各界的共識。新能源汽車就是新能源開發(fā)的典型例子，新能源汽車與傳統(tǒng)汽車相比，一個*大的特點(diǎn)就是動力系統(tǒng)的不同。動力系統(tǒng)是汽車的核心，是汽車節(jié)省能源的關(guān)鍵。
新能源汽車動力系統(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)對新型能源汽車用電機(jī)以及控制器的電磁兼容性測試有助于保證新能源汽車的質(zhì)量，提升新能源汽車的性能。

1 新能源汽車動力系統(tǒng)兼容性測試的原因

當(dāng)前我國新能源汽車動力系統(tǒng)主要采用的是驅(qū)動電機(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)勢很大。當(dāng)前我國新能源汽車動力系統(tǒng)尚處于研究階段，并沒有普及。在平常工作中新能源汽車動力系統(tǒng)由于電流在極短時間內(nèi)的跳動以及大功率半導(dǎo)體開關(guān)的快速移動會發(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。動力系統(tǒng)電磁干擾會嚴(yán)重影響到新能源汽車的性能，對新能源汽車用電系統(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)電磁兼容性測試。
當(dāng)前我國新能源汽車兼容性測試技術(shù)還不是很成熟，與其他國家相比還有很大差距。我國新能源汽車動力系統(tǒng)兼容性測試大部分采用的是傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)和弱電系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行測試的。我國目前還沒有完整科學(xué)的新能源動力系統(tǒng)兼容性測試標(biāo)準(zhǔn)。這是值得我們反思的地方。

2 動力系統(tǒng)電磁兼容性測試的內(nèi)容

針對新能源汽車動力系統(tǒng)電磁兼容性測試主要指的是兩個方面的措施：一是騷擾測試；二是抗擾測試。實現(xiàn)科學(xué)測試，就必須要精準(zhǔn)把握這兩方面測試含義，要嚴(yán)格按照國家的相關(guān)規(guī)范來進(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(nèi)的人員保護(hù)能力的測試。當(dāng)前騷擾測試采用的標(biāo)準(zhǔn)是GB14023-2006。該標(biāo)準(zhǔn)與原來的標(biāo)準(zhǔn)相比，雖然內(nèi)容有所擴(kuò)充，適應(yīng)了新能源汽車的某幾項要求，可是在該標(biāo)準(zhǔn)說到底是內(nèi)燃機(jī)式的標(biāo)準(zhǔn)。
采用這種標(biāo)準(zhǔn)無法科學(xué)地進(jìn)行測試。該標(biāo)準(zhǔn)對被測對象的運(yùn)行狀態(tài)主要是通過千米每小時來進(jìn)行計算的，相反新能源汽車是按照轉(zhuǎn)每分鐘來進(jìn)行測量的。兩者的計算標(biāo)準(zhǔn)就有著明顯區(qū)別。此外布置方式的不同也是導(dǎo)致兼容性測試失效的主要原因。在對動力系統(tǒng)單獨(dú)測量同裝在新能源汽車上的動力系統(tǒng)的測試是有明顯不同。兩者的布置方式有顯著不同。這就會使得兼容性測試沒有實際意義。
2.2抗擾測試抗擾測試主要指的是對機(jī)動車的電子器組件抗電磁輻射能力的測試。當(dāng)前我我國抗擾測試的參考標(biāo)準(zhǔn)是GB/T17619-1998。該標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定了抗擾限值和測試方法。由于驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)電磁兼容性測試環(huán)境與傳統(tǒng)車型兼容性測試的環(huán)境大致相同，因而采用GB/T17619-1998來進(jìn)行參考也是可行的。

3 新能源動力系統(tǒng)電磁兼容性測試的可行性方案

了解了動力系統(tǒng)兼容性測試的主要內(nèi)容之后，筆者就來探討新能源動力系統(tǒng)用電機(jī)及控制器電磁兼容性測試的可行性方案。我們針對驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)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(qū)動機(jī)電系統(tǒng)和對運(yùn)行狀況進(jìn)行有效監(jiān)督。
明確測試對象。
我們對新能源汽車用電系統(tǒng)用電機(jī)電磁兼容性測試的主要對象就是驅(qū)動電機(jī)整體。傳統(tǒng)的測試方法是把用電系統(tǒng)各個主要的元件以及逆變器分開來，進(jìn)行獨(dú)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對驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行兼容性測試。
科學(xué)布置驅(qū)動驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)。驅(qū)動機(jī)電系統(tǒng)的布置方式對測試效果具有重要影響。在測試過程中慎重選擇布置方式是保證測量效果正確的關(guān)鍵。當(dāng)前我國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中并沒有專門明確規(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)動電機(jī)系統(tǒng)的測試。因而我們在布置驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)的時候主要參考模擬實驗的布置方式來進(jìn)行選擇。
在系統(tǒng)兼容性測試過程中一般需要對驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行加載。對驅(qū)動機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)行加載，可以有效提高發(fā)射水平。筆者曾專門就此做過實驗，筆者會同專業(yè)人士制作了一輛專門用于測試的臺車。在這輛臺車中主要是通過底盤測功機(jī)來對驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行加載。
在采用這種方式加載后，通過觀察實驗數(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dB。系統(tǒng)加載是提升驅(qū)動機(jī)電系統(tǒng)性能的關(guān)鍵。在測量過程中要利用條件來為系統(tǒng)加載。在看到系統(tǒng)加載的好處的同時也要意識到當(dāng)前我國新能源汽車系統(tǒng)加載過程中還有許多限制因素。*為典型的因素有兩條：一是要實現(xiàn)系統(tǒng)加載需要專門設(shè)置半電波暗室，此時測試成本就會很高；二是當(dāng)前我國系統(tǒng)加載技術(shù)還不成熟，還不能適應(yīng)復(fù)雜的形勢。我們在對驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行兼容性測試的時候，必須要充分考慮以上兩個因素。要在既定條件下實現(xiàn)兼容性測試的*優(yōu)化。

4 兼容性測試標(biāo)準(zhǔn)

在了解了新能源汽車用電系統(tǒng)測量的可行性方案之后，還要精 準(zhǔn)把握各項測試標(biāo)準(zhǔn)。掌握這些兼容性測試標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)的選擇主要是從以下幾個方面來進(jìn)行考察的：
一是從輻射發(fā)射的角度來進(jìn)行考察。當(dāng)前針對輻射角度的參考標(biāo)準(zhǔn)主要是GB18655-2002和GB/T18655-2002。這兩個標(biāo)準(zhǔn)主要是用于對新能源車內(nèi)接收裝置進(jìn)行測量。這兩種標(biāo)準(zhǔn)使用范圍非常廣。驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)能夠適用于以上兩種標(biāo)準(zhǔn)，那么車內(nèi)各裝置就能取得較好的性能。例如筆者通過對一款新型的新能源轎車的驅(qū)動電機(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)過考察發(fā)現(xiàn)該車負(fù)荷GB18655-2002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。針對輻射抗擾度的測量，我們主要是采用GB/T17619-1998標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行測試。我們之所以要采用這種標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行測試主要原因是該測量標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)明確規(guī)定了抗擾限值和測量方法。對于測量頻率范圍也有明確規(guī)定。該標(biāo)準(zhǔn)不是專門用來測量新能源動力系統(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)行測試。
三是傳導(dǎo)抗擾度。針對傳導(dǎo)抗擾度的測試主要是依據(jù)ISO7637-3-2007和ISO7637-2-2004D等標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行測試。這些標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定了車輛24V電源線瞬態(tài)傳導(dǎo)抗擾的測試方法。按照此項標(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進(jìn)行兼容性測試。
隨著我國傳統(tǒng)能源形勢的日益緊張，加快新能源的開發(fā)成為了社會各界的共識。當(dāng)前我國新能源汽車的開發(fā)和應(yīng)用有效地緩解了能源緊張的形勢。但是由于新能源本身動力系統(tǒng)在正常運(yùn)行過程中會發(fā)出強(qiáng)烈的電磁輻射，此時對用電機(jī)及控制器電磁兼容性測試就顯得非常重要。