新能源汽車用電機及其控制器電磁兼容性測試方法探討_李喬

1、2013年第19期 (總第262期NO.19.2013 ( CumulativetyNO.262 隨著經(jīng)濟社會的發(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,一個最大的特點就是動 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)備是用電機以及控制 器。用電機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。加強對新 型能源汽車用電機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

2、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 系統(tǒng),這種系統(tǒng)與傳統(tǒng)的內(nèi)燃機系統(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 烈的電磁干擾。動力系統(tǒng)電磁干擾會嚴重影響到新能源汽 車的性能,對新能源汽車用電系統(tǒng)造成嚴重影響。因而為 了減小電磁干擾,我們就必須要加強電磁兼容性測試。 當(dāng)前我國新能源汽車兼容性測試技術(shù)還不是很成熟

3、, 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)燃機驅(qū)動系統(tǒng)和弱電 系統(tǒng)標(biāo)準來進行測試的。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。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,就必須要精確把握這兩方面測試含義,要嚴格按 照國家的相關(guān)規(guī)范來進行測試。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 能力的測試。當(dāng)前騷擾測試采用的標(biāo)準是GB14023-2006。 該標(biāo)準與原來的標(biāo)準相比,雖然內(nèi)容有所擴充,適應(yīng)了新 能

4、源汽車的某幾項要求,可是在該標(biāo)準說到底是內(nèi)燃機式 的標(biāo)準。采用這種標(biāo)準無法科學(xué)地進行測試。該標(biāo)準對被 測對象的運行狀態(tài)主要是通過千米每小時來進行計算的, 相反新能源汽車是按照轉(zhuǎn)每分鐘來進行測量的。兩者的計 算標(biāo)準就有著明顯區(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)準是 GB/T17619-1998。該標(biāo)準明確規(guī)定了抗擾限值和測試方 法。由于驅(qū)動

5、電機系統(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 行參考也是可行的。新能源汽車用電機及其控制器電磁兼容性 測試方法探討李喬陳曉輝李浩鳴黃俊(天津市松正電動汽車技術(shù)股份有限公司,天津 300308摘要:在傳統(tǒng)能源形勢日益緊張的背景下,積極開發(fā)新能源,加強對新能源汽車用電系統(tǒng)的監(jiān)測以及控制器 的電磁兼容測試,對于提升新能源汽車性能,實現(xiàn)新能源汽車的快速發(fā)展具有重要意義。文章將結(jié)合新能源 汽車的特點來探討新能源汽車動力系統(tǒng)電機以及控制器的兼容性測試。關(guān)鍵詞:新能源;動力系統(tǒng);控制器;電磁兼容性中圖分類號:U469 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:10

6、09-2374(201319-0094-0294 953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)動機電系統(tǒng)和對運行狀況進行有效監(jiān)督。明確測試對象。我們對新能源汽車用電系統(tǒng)用電機電 磁兼容性測試的主要對象就是驅(qū)動電機整體。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 行獨立測試,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)動電機系統(tǒng) 進行

7、兼容性測試?？茖W(xué)布置驅(qū)動驅(qū)動電機系統(tǒng)。驅(qū)動機電系統(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)動電機系統(tǒng)的測試。因而我們在布置 驅(qū)動電機系統(tǒng)的時候主要參考模擬實驗的布置方式來進行 選擇。在系統(tǒng)兼容性測試過程中一般需要對驅(qū)動電機系統(tǒng)進 行加載。對驅(qū)動機電系統(tǒng)進行加載,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 盤測功機來對驅(qū)動電機系統(tǒng)進行加載。在采用這種方式加 載后,通過觀察實驗數(shù)據(jù)

8、,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。最為典型 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 系統(tǒng)進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)兼容性測試的最優(yōu)化。4兼容性測試標(biāo)準在了解了新能源汽車用電系統(tǒng)測量的可行性方案之 后,還要精確把握各項測試標(biāo)準。掌握這些兼容性測試

9、標(biāo) 準對于科學(xué)測試具有重要意義。我們對于兼容性測試的參 考標(biāo)準的選擇主要是從以下幾個方面來進行考察的:一是從輻射發(fā)射的角度來進行考察。當(dāng)前針對輻射角 度的參考標(biāo)準主要是GB18655-2002和GB/T18655-2002。 這兩個標(biāo)準主要是用于對新能源車內(nèi)接收裝置進行測量。這兩種標(biāo)準使用范圍非常廣。驅(qū)動電機系統(tǒng)能夠適用于以 上兩種標(biāo)準,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)動電機系統(tǒng)進行了 專業(yè)的從輻射發(fā)射的角度進行了考察,經(jīng)過考察發(fā)現(xiàn)該車 負荷GB18655-2002標(biāo)準,但是在輻射防護的性能方面還 有待提高。圖1 空載狀態(tài)二是輻射抗擾度。針對輻射抗擾度

10、的測量,我們主要 是采用GB/T17619-1998標(biāo)準來進行測試。我們之所以要采 用這種標(biāo)準來進行測試主要原因是該測量標(biāo)準已經(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)準不是專門用來測量新能源動力系統(tǒng)用電機電磁 兼容性的,但是由于電磁輻射環(huán)境與該標(biāo)準的輻射環(huán)境相 差不大,因而我們采取此種標(biāo)準進行測試。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)準來進行測試。 這些標(biāo)準明確規(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)在正常運行過程中會發(fā)出強烈的電磁輻射,此時對用電