新能源汽车零部件电磁兼容测试及案例分析

孙艳杰　赵义强　郑凡　李研强　张顺海

摘 要：新能源汽车中由于应用了高压和大电流的大功率电子变换装置和驱动电机，会产生严重的电磁干扰噪声。因此电动汽车的电磁兼容性问题比传统燃油汽车更为复杂和严重。本文以新能源车电机控制系统为案例，对新能源汽车零部件电磁兼容测试进行研究。

关键词：新能源汽车零部件电磁兼容 电机控制系统

New Energy Vehicle Parts Electromagnetic Compatibility Test and Case Analysis

Sun Yanjie Zhao Yiqiang Zheng Fan Li Yanqiang Zhang Shunhai

Abstract：High power electronic converter and drive motor with high voltage and high current are used in new energy vehicles， which will produce serious electromagnetic interference noise. Therefore， the EMC problems of electric vehicles are more complex and serious than that of traditional fuel vehicles. This paper takes the motor control system of new energy vehicle as an example to study the EMC test of new energy vehicle parts.

Key words：EMC of new energy vehicle parts， motor control system

1 新能源汽車电磁兼容概述

电磁兼容性是指设备或者系统在其电磁环境中能正常工作，而且不对该环境中其它任何事物构成不能承受的电磁骚扰。

新能源汽车由于处于很复杂的电磁环境中，而且车上的电子电气设备繁多，设备的电磁敏感度也各不相同。为达到电磁兼容性的设计要求，就要分析各种电磁干扰源，确定干扰路径和耦合方式，然后根据具体情况采取有效的抑制干扰、消除干扰的措施。这些措施包括正确选择元器件、合理布局配线、采取有效的屏蔽、滤波和接地措施等。另外，对于电动汽车上的DCDC和电控系统，还应注意从源头设计上增强系统的抗电磁干扰能力。

新能源汽车中除了三电（电机、电池和电控）外，还有一个很重要的零部件系统部分——高压电气系统。高压电气系统的作用是把燃料电池、动力电子元器件、零部件，以及电机等全部连在一起。与传统燃料汽车相比，新能源车从轻度混合、中度混合、全混合，到全电动车发展的进程中，电压也逐级升高。

欧美发达国家十分重视对汽车电磁兼容性的研究，世界各国和相关国际性组织，制定了众多的标准和法规来限制汽车的电磁兼容问题。

2 新能源汽车零部件电磁兼容的标准

2.1辐射干扰

CISPR 25：2016 Vehicles， boats and internal combustion engines-Radio disturbance characteristics-Limits and methods of measurement for the protection of on-board receivers[1]规定了从150kHz-2500MHz频率范围内的无线电骚扰限值和试验方法。相较于2008版，规定了除传统车辆的零部件外的新能源高压部件的辐射干扰测试方法。包括零部件/模块在高压电源线上的传导发射-电压法、传导发射-电流探头法和辐射发射-ALSE法。

2.2 辐射抗干扰

ISO 11452-2：2019 Road vehicles - Component test methods for electrical disturbances from narrowband radiated electromagnetic energy-Part 2： Absorber-lined shielded enclosure[2]规定了机动车电子电气组件对电磁辐射的抗扰性限值和测量方法。相较于2004版，针对新能源高压零部件增加了屏蔽电源系统供电DUT的试验布置描述和示意图。

3 案例分析-新能源车电机控制系统

3.1 电机控制系统简述

该系统包括一台ISG控制器（集成DCDC）、一套直流高压线束、一套三相线束、一套低压线束、一套电感（作为负载替代测试期间的电机功能）。其中直流母线线束 1.5m、三相线束 4.5m、弱电12V线束3m，电感没有屏蔽，DCDC不工作。高压系统额定电压288V，低压系统额定电压12V。测试期间高压系统相电流约40A。

3.2 辐射发射-ALSE法测试数据

（1）测试现场布置

高压线束连接、电感连接、低压系统连接方式请参见下图。

（2）测试数据

频率范围：150kHz—30MHz：线束

小结：

1、在低压和高压系统工作后，该频段辐射信号主要体现为高压系统对外部的干扰;

2、仅低压系统工作时，通过分别断开高压母线和电机控制线可以看出，低压系统干扰信号通过控制器内部耦合至高压系统，通过高压母线对外产生了辐射;

仅低压系统工作时，通过分别断开高压母线和电机控制线可以看出，低压系统干扰信号耦合至电机控制线及负载，干扰信号在特定的频段（11MHz和14MHz）有一定的损耗后辐射信号明显降低，其他频点通过电机控制线后略有增强。

频率范围：30MHz—200MHz：线束

小结：

1、该系统垂直极化辐射强度高于水平极化辐射强度;

2、高压系统低于120MHz时辐射信号比较明显;

高于120MHz时低压系统辐射信号比较明显。

频率范围：200MHz——1GHz：线束

小结：

1、该频端辐射信号高压系统比较小，以低压系统为主;

水平极化和垂直极化测量信号比较接近。

频率范围：1GHz—2.5GHz：电机控制器本体

小结：

1、该频段电机控制器的垂直辐射信号强于水平辐射信号;

2、该频段高压系统辐射信号小，主要体现为低压系统;

低压系统干扰源影响的频率范围高于2.5GHz。

3.3 总结

（1）该电机控制器低压系统和高压系统的相互串扰比较明显;

（2）高压系统在低于120MHz时辐射信号强于低压系统，特别是150kHz—3MHz尤为严重。

（3）低压系统在150kHz—2.5GHz频率范围内均有明显的辐射信号。

参考文献：

[1]CISPR 25：2016 Vehicles， boats and internal combustion engines – Radio disturbance characteristics - Limits and methods of measurement for the protection of on-board receivers.

[2]ISO 11452-2：2019 Road vehicles - Component test methods for electrical disturbances from narrowband radiated electromagnetic energy - Part 2： Absorber-lined shielded enclosure.