新能源汽车用电机及其控制器电磁兼容性测试方法探讨

新能源汽车用电机及其控制器电磁 兼容性测试方法探讨 随着经济社会的发展，传统能源形势日益紧张。在人们能源需 求日益高涨的背景下，积极开发新能源就成为了社会各界的共 识。新能源汽车就是新能源开发的典型例子，新能源汽车与传 统汽车相比，一个最大的特点就是动力系统的不同。动力系统 是汽车的核心，是汽车节省能源的关键。 新能源汽车动力系统中核心设备是用电机以及控制器。用 电机和控制器的性能直接影响着新能源汽车的整体性能。传统 能源日益紧张，新型能源方兴未艾。加强对新型能源汽车用电 机以及控制器的电磁兼容性测试有助于保证新能源汽车的质量， 提升新能源汽车的性能。 1 新能源汽车动力系统兼容性测试的原因 当前我国新能源汽车动力系统主要采用的是驱动电机系统， 这种系统与传统的内燃机系统相比优势很大。当前我国新能源 汽车动力系统尚处于研究阶段，并没有普及。在平常工作中新 能源汽车动力系统由于电流在极短时间内的跳动以及大功率半 导体开关的快速移动会发出强烈的辐射以及电磁干扰。例如缘 栅双极型晶体管的开通和关断，虽然只有几十纳秒，可是就是 在这几十纳秒中可以产生强烈的电磁干扰。动力系统电磁干扰 会严重影响到新能源汽车的性能，对新能源汽车用电系统造成 严重影响。因而为了减小电磁干扰，我们就必须要加强电磁兼 容性测试。 当前我国新能源汽车兼容性测试技术还不是很成熟，与其 他国家相比还有很大差距。我国新能源汽车动力系统兼容性测 试大部分采用的是传统的内燃机驱动系统和弱电系统标准来进 行测试的。我国目前还没有完整科学的新能源动力系统兼容性 测试标准。这是值得我们反思的地方。 2 动力系统电磁兼容性测试的内容 针对新能源汽车动力系统电磁兼容性测试主要指的是两个 方面的措施：一是骚扰测试；二是抗扰测试。实现科学测试， 就必须要精确把握这两方面测试含义，要严格按照国家的相关 规范来进行测试。 2.1 骚扰测试骚扰测试主要指的是对在一定距离范围内的人 员保护能力的测试。当前骚扰测试采用的标准是 GB14023- 2006。该标准与原来的标准相比，虽然内容有所扩充，适应了 新能源汽车的某几项要求，可是在该标准说到底是内燃机式的 标准。 采用这种标准无法科学地进行测试。该标准对被测对象的 运行状态主要是通过千米每小时来进行计算的，相反新能源汽 车是按照转每分钟来进行测量的。两者的计算标准就有着明显 区别。此外布置方式的不同也是导致兼容性测试失效的主要原 因。在对动力系统单独测量同装在新能源汽车上的动力系统的 测试是有明显不同。两者的布置方式有显着不同。这就会使得 兼容性测试没有实际意义。 2.2 抗扰测试抗扰测试主要指的是对机动车的电子器组件抗电磁 辐射能力的测试。当前我我国抗扰测试的参考标准是 GB/T17619-1998。该标准明确规定了抗扰限值和测试方法。由 于驱动电机系统电磁兼容性测试环境与传统车型兼容性测试的 环境大致相同，因而采用 GB/T17619-1998 来进行参考也是可 行的。 3 新能源动力系统电磁兼容性测试的可行性方案 了解了动力系统兼容性测试的主要内容之后，笔者就来探 讨新能源动力系统用电机及控制器电磁兼容性测试的可行性方 案。我们针对驱动电机系统兼容性测试主要是要考虑两方面的 因素：一是要明确测试对象；二是要科学布置驱动机电系统和 对运行状况进行有效监督。 明确测试对象。 我们对新能源汽车用电系统用电机电磁兼容性测试的主要 对象就是驱动电机整体。传统的测试方法是把用电系统各个主 要的元件以及逆变器分开来，进行独立测试，这种分层测试方 法测试效果不佳，测试成本较高。因而我们要采用整体测量的 方法来对驱动电机系统进行兼容性测试。 科学布置驱动驱动电机系统。驱动机电系统的布置方式对 测试效果具有重要影响。在测试过程中慎重选择布置方式是保 证测量效果正确的关键。当前我国相关标准中并没有专门明确 规定布置方式或者是虽然有些规定，但是这些规定不能适应驱 动电机系统的测试。因而我们在布置驱动电机系统的时候主要 参考模拟实验的布置方式来进行选择。 在系统兼容性测试过程中一般需要对驱动电机系统进行加 载。对驱动机电系统进行加载，可以有效提高发射水平。笔者 曾专门就此做过实验，笔者会同专业人士制作了一辆专门用于 测试的台车。在这辆台车中主要是通过底盘测功机来对驱动电 机系统进行加载。 在采用这种方式加载后，通过观察实验数据，笔者发现发 射水平有了很大提高，与平均水平相比多了 50 个 dB。系统加 载是提升驱动机电系统性能的关键。在测量过程中要利用条件 来为系统加载。在看到系统加载的好处的同时也要意识到当前 我国新能源汽车系统加载过程中还有许多限制因素。最为典型 的因素有两条：一是要实现系统加载需要专门设置半电波暗室， 此时测试成本就会很高；二是当前我国系统加载技术还不成熟， 还不能适应复杂的形势。我们在对驱动电机系统进行兼容性测 试的时候，必须要充分考虑以上两个因素。要在既定条件下实 现兼容性测试的最优化。 4 兼容性测试标准 在了解了新能源汽车用电系统测量的可行性方案之后，还 要精确把握各项测试标准。掌握这些兼容性测试标准对于科学 测试具有重要意义。我们对于兼容性测试的参考标准的选择主 要是从以下几个方面来进行考察的： 一是从辐射发射的角度来进行考察。当前针对辐射角度的 参考标准主要是 GB18655-2002 和 GB/T18655-2002。这两个 标准主要是用于对新能源车内接收装置进行测量。这两种标准 使用范围非常广。驱动电机系统能够适用于以上两种标准，那 么车内各装置就能取得较好的性能。例如笔者通过对一款新型 的新能源轿车的驱动电机系统进行了专业的从辐射发射的角度 进行了考察，经过考察发现该车负荷 GB18655-2002 标准，但 是在辐射防护的性能方面还有待提高。 二是辐射抗扰度。针对辐射抗扰度的测量，我们主要是采 用 GB/T17619-1998 标准来进行测试。我们之所以要采用这种 标准来进行测试主要原因是该测量标准已经明确规定了抗扰限 值和测量方法。对于测量频率范围也有明确规定。该标准不是 专门用来测量新能源动力系统用电机电磁兼容性的，但是由于 电磁辐射环境与该标准的辐射环境相差不大，因而我们采取此 种标准进行测试。 三是传导抗扰度。针对传导抗扰度的测试主要是依据 ISO7637-3-2007 和 ISO7637-2-2004D 等标准来进行测试。这 些标准明确规定了车辆 24V 电源线瞬态传导抗扰的测试方法。 按照此项标准的规定，传导抗扰度有八种脉冲形式，这八种脉 冲形式分别为 1、2a 、3a 、3b、2b、4、5a、5b，其中前四种 形式可以用来进行兼容性测试。 随着我国传统能源形势的日益紧张，加快新能源的开发成 为了社会各界的共识。当前我国新能源汽车的开发和应用有效 地缓解了能源紧张的形势。但是由于新能源本身动力系统在正 常运行过程中会发出强烈的电磁辐射，此时对用电机及控制器 电磁兼容性测试就显得非常重要。 本文详细分析了兼容性测试的原因、主要内容、测试方案 和参考标准。笔者认为做好兼容性测试关键在创新可