营运新能源纯电动汽车电磁环境污染与防治对策

林验森

（深圳市瑞达检测技术有限公司，广东 深圳 518030）

电力驱动和控制系统是电动汽车的核心，也是区别于内燃机汽车的最大不同点。它包括动力电池、驱动电机、电源管理。高压配电箱、调速控制、装供电线（直流母线），动力电机的电源线等设备组成了动力电源网络系统。系统工作时，不同电压等级、不同电流强度、不同频率电源产生不同能量及各种频率的电磁波分布在车身的每个空间位置。目前主流的驱动电机有集中式、轮边式和轮毂式三种形式，都是永磁同步电机技术。大电流的驱动电机、母线及相关线路使电动汽车产生低频磁场作用，会在驾驶员和乘客人体内产生感应电场和电流，可能影响人体健康，最主要是长期驾驶营运车辆的驾驶员身体受到电磁波的危害最严重，乘客其次。其电磁的安全性不仅关乎人体健康，还将决定纯电动汽车产业是否健康发展。由于电磁辐射对人体危害具有累加效应，因此，为保护驾、乘人员的健康，促进纯电动汽车产业健康发展，对纯电动汽车车内电磁辐射数据监测和分析有着重要意义。

1 设备与方法

1.1 营运车型选择

深圳市的营运车辆均为SUV，单边走路母线结构，屏蔽类型分屏蔽导线及整体屏蔽（含动力电机）。

1.2 监测点位

根据电动汽车电磁辐射相关标准的布点，参考检测方法对车厢内空间不同高度监测都有规定。按车辆实际情况实际优化，监测点位选取电动汽车每一个座位，依照正常行驶状态的坐姿分别对人的头部、胸部、腹部、脚部四个高度进行监测，监测因子为磁感应强度、频段为 1 Hz～400 kHz。对于驾驶位，则将探头放在驾驶员的座位后方离驾驶员的最近处。同理，相应布点于驾驶员其他位置（头、胸、腹、脚部进行监测），乘客拟座于副驾驶位后座，同理，参考驾驶员（头、胸、腹、脚部进行监测）。见图1

1.3 监测仪器

选择德国Narda电磁环境监测仪器，主机为 NBM-550，探头为 EHP-50F。

1.4 监测条件

选择晴朗天气，根据城市道路情况选择电动车车速保持连续 60-80 km/h 的作为测试速度，驾驶员为172 cm身高男性，乘客为175 cm身高男性。

1.5 监测方法

在进行测量时，被监测车辆保持在60-80 km/h 期间避免突然加速减速、并选择平直行驶路线。根据已选择好的路线进行5次测试，期间对每个监测点进行5次测量，并读取稳定状态下的最大值，计算出5次稳定读数的算术平均值后减去该路段的电磁境背景值得出监测报告数据[1]。

2 检测结果

根据预定的监测计划得出各点位监测数据，为确保监测数据的准确性，监测路段100米范围内没有变电站、地下输电线路，多点位监测得出产生路段磁场的电磁环境背景水平的测量平均结果为0.11 μT。

2.1 监测数据

根据表1中得到的数据，无论是屏蔽导线车型还是整体屏蔽车型的驾驶位都比乘客位的监测数据大。最明显的是屏蔽导线车型因动力电机未采取屏蔽措施，驾驶员脚部的监测数据为15.3μT，明显比整体屏蔽车型驾驶员脚部的监测数据4.13μT大4.3倍，这些数据证明了动力电机屏蔽的重要性。

表1 各监测点监测数据 单位：μT

2.2 车厢内不同高度的电磁环境数据分析对比

根据表1中得到的数据，分别对屏蔽导线车型与整体屏蔽车型的驾驶位不同高度处的数据进行分析；

根据表2中的数据可以直观地看出：对于驾驶位来说不管是屏蔽导线车型还是整体屏蔽车型，电磁辐射都是随着监测点距离汽车底板高度的增大而减小。

表2 驾驶位不同高度处的数据 单位：μT

2.3 不同屏蔽方式的电磁环境数据分析对比

根据表1中得到的数据，对不同屏蔽方式车辆（避开动力电机干扰因素），应选择乘客位置的头部、胸部、腹部及脚部的电磁环境的数据进行分析。

2.4 动力电机整体屏蔽方式的电磁环境数据分析对比

根据表1中得到的数据，在动力电机整体屏蔽方式时，对驾驶位和乘客位的电磁环境数据进行分析对比。

根据表3a的数据得可知：两种不同屏蔽方式乘客位的电磁辐射相差不大，整体屏蔽车型的数据相对来说更小一些，屏蔽的效果更好。

根据表3b中的数据可知采用整体屏蔽车型方式的电动汽车驾驶位与乘客位在头部和胸部位置的电磁辐射水平的差别不大，但是在腹部和脚部，尤其是脚部乘客位的电磁辐射水平小很多[2]。

表3 a 乘客位不同屏蔽方式 表3b 整体屏蔽方式驾驶位和乘客位的数据 单位：μT

2.5 整体监测数据的分析

通过以上的对比分析，我们知道电磁辐射水平会随着点位距离车底板的高度、不同的走线屏蔽方式以及离车头的距离的发生改变继而产生变化，但测得的数据远小于国际卫生组织（WHO）和中国电磁辐射警戒标准。我们可以通过适当增高座位加大与车底板的距离，优化屏蔽方式来降低车内电磁辐射的水平[3]。

3 结论

电磁辐射防护在新能源汽车中属于高安全要求，具有大电压／大电流、大线径导线数量多等特点，高压和大交流产生的电磁场干扰，各种电元器件的通断产生的电磁也应作为电磁干扰的因素，现阶段各汽车厂商针对电动汽车车内电磁环境的调查和污染防治研究较为空白。从多种降低电磁辐射危害方法中进行对比，降低电磁辐射源强度和增强电磁辐射防护措施是比较有效果的方法。

降低电磁辐射源强度方面可以优化动力电机的工作效率及屏蔽效果来加强驾驶员与电机间的屏蔽效果，减少辐射强度。增强 电磁辐射防护措施是把所有线路都使用股镀锡退火铜丝编织屏蔽导线，同时使用轻型编织金属屏蔽层固定作为屏蔽构件。通过以上防护原则，结合工艺、新技术材料，调整优化车厢位置结构，是现行有效的电动汽车电磁环境污染方法。

综上所述，根据以上方法降低汽车车内电磁环境水平，降低车内电磁环境污染，来为电动汽车电磁环境防治提出以下对策/优化设计：优化线路走线方式减少电磁漩涡效应，避免大面积的环路存在，减小闭合回路面积够降辐射源强度，选用新型导线导体，如新型铝导线以此降低电磁辐射源强度。汽车内电磁场最大值都出现在脚部位置，呈现监测高度越高强度越低的趋势，增高车身和增加座位高度使人与汽车低盘底板的距离增加，使得车内电磁场明显降低。所有线路使用铜丝编织屏蔽，使用轻型编织金属屏蔽层固定作为屏蔽构件，同时整体屏蔽铝管或者铝平板覆盖全部主要线路以达到加强屏蔽效果，积极使用新型导线导体，如新型铝导线材料，同时车身使用轻量化材料，降低动力电机的功率输出及提高电机效率从根源降低辐射源。