某出口欧盟纯电动客车电磁兼容分析及改进

2020-11-03侯友龙

客车技术与研究 2020年5期

侯友龙，凌君

(江苏常隆客车有限公司，江苏江阴 214400)

随着技术的不断进步，我国纯电动客车开始出口到国外并投入运行。出口纯电动客车需要满足不同国家的法规要求，其中电磁兼容(EMC)测试是重要的内容之一。纯电动客车较传统燃油车采用了更多的高压大功率电气部件，以及系统集成度和电磁敏感度高的电子控制单元，其EMC问题尤为突出[1-2]。本文根据某出口欧洲车型，对在依据ECE R10《关于就电磁兼容性方面批准车辆的统一规定》测试时出现的问题进行分析和改进。

1 测试过程和分析

整车在电器件布置时已经注意将高压部件和低压通讯部件分离，同时将高压电缆与低压通讯线束间隔至少300 mm布线，避免缠绕和交叉。整车通讯线采用双绞线，双绞线的抗电磁干扰能力好于平行线[3-4]。

1.1 窄带(NB)辐射发射测试

车辆处于上电且驱动电机不工作状态，变速器挡位处于“N”，其他电器件全部打开且处于连续工作状态。该工况的测试结果如图1所示。其中在30～60 MHz频段的辐射值超出限值。通过逐步断开相应电器件进行排查，在断开DC/DC时，50～60 MHz频段的辐射值下降；再断开电机控制器内开关电源时，30～50 MHz频段的辐射值也下降。

图1 上电且驱动电机未工作状态

DC/DC与电机控制器(DCU)的辐射主要来自其内部的IGBT管。IGBT管开关的高频率通断瞬间会产生很高的du/dt,易形成大量的谐波，通过器件或电路中的寄生参数增强干扰，同时集成化的器件采用脉冲调制技术(PWM)进行整流和逆变，导线上存在共模电流和差模电流，从而产生电磁辐射，并通过空间辐射、传导和耦合方式向外发射[5-7]。

经检查发现：因器件外壳有固定螺栓、接插件座，存在缝隙和孔洞，产生电磁泄漏；个别高压线束屏蔽层未完全与壳体搭铁。

1.2 宽带(BB)辐射发射测试

车辆上电，换挡杆置于“D”挡，电器全部开启并连续工作，以40 km/h恒速在实验室转鼓上运行。该工况的测试结果如图2所示。根据法规[8]要求，测试值虽然超过准峰值限值线QP(图中实线)，但是未超过峰值限值线PK(图中虚线)，该项可以通过测试。

图2 上电且驱动电机工作状态

由于开关电源IGBT辐射的影响，在30～50 MHz频段辐射数值偏大。

1.3 电磁辐射抗干扰测试

车辆上电，挡位杆置于“D”挡，电器全部开启且连续工作，以50 km/h恒速在实验室转鼓上运行，此工况下观察各电器件是否正常工作，车速有没有偏差±10%，未工作电器件是否异常启动等。

在测试过程中，仪表板上的驻车制动气压数值显示有异常波动，该气压传感器采用的是电子电压式传感器。现场车辆实际未出现进气或放气，所以判断是气压信号受到电磁辐射干扰所致。现场检查发现：该气压信号的地线与车辆地线共用一处搭铁点，且距离气压传感器较远，这会带来较大的布线电容和电感，随着干扰频率的增加，可能会成为噪声源，进而对气压信号造成干扰；气压信号线与除霜器的高压电源线并行，间距只有50 mm，造成该信号线抗干扰能力不强。

2 改进措施和效果

针对上述EMC问题，在测试现场很难做到对部件进行重新设计，考虑到EMC要素有：抑制噪声源、阻断传播途径及增强设备抗干扰能力[9-10]，在现场制定电磁屏蔽、干扰吸收处理、接地和布线优化的改进措施。

1) 电磁屏蔽。一般采用电阻率小的良导体材料，如箔带、导电织物、导电涂层及镀层等，以抑制电磁泄漏。此处采用铜箔带将器件外壳原来缝隙和孔洞密封；将原来的普通橡胶密封圈换成导电硅胶密封圈；将因拆盖检查而未拧紧的螺栓按5 Nm的扭力拧紧，避免出现缝隙；原先仅将线束屏蔽层用自攻螺丝钉与车身搭铁，现将高压金属插件尾端用铜箔包裹后与线束屏蔽层连接，并搭到机箱壳体搭铁处，如图3(a)所示。

2) 干扰吸收处理。在测试现场采用铁氧体吸收型磁环，将电磁干扰的能量吸收并转化为热量消耗掉，以此来抑制高频干扰信号。在DC/DC和DCU进线端分别增加20～100 MHz磁环，将正负极都穿过磁环，为增加吸收效果，导线需与磁环内径密贴，减少空隙以防止漏磁，如图3(b)所示。

(a) 插件电磁屏蔽图

3) 接地和布线优化。在整车电磁环境中，良好的搭铁可以有效抑制电磁干扰，同时不同类别的电缆尽可能分开布置，可提高电磁辐射抗干扰能力[11-12]。分别将DCU和DC/DC的搭铁点用砂纸打磨，去除表面的绝缘漆和氧化层，增加接触面积，搭铁线选用25 mm2铜编织带，就近单独搭铁，为干扰信号提供低阻抗的通路，抑制干扰信号对设备的干扰；将气压信号的地线引出，与高压除霜线路相距至少300 mm，并在气压传感器附近搭铁，抑制线缆间串扰，提高气压传感器自身抗干扰能力。

通过采取以上三方面的改进措施，再次测试，结果如图4所示。可以看出，窄带和宽带辐射数据明显降低，仪表板上的气压数值也不再波动，最终整车通过欧盟EMC认证。