與傳統(tǒng)汽車相比，新能源車中的高壓動力驅(qū)動系統(tǒng)、信息化和智能化設(shè)備等多種類型的電力、電氣、電子設(shè)備集中布置，構(gòu)成極其惡劣的電磁環(huán)境。

一方面車輛系統(tǒng)外部環(huán)境惡劣，頻譜范圍、能量密度及干擾類型成倍增加；另一方面車內(nèi)高壓/高功率系統(tǒng)、信息化智能化設(shè)備的高度集成，其電氣特征和功能特性都與電磁干擾（EMI）緊密相關(guān)。

電磁兼容在上升為電動汽車關(guān)鍵技術(shù)和瓶頸技術(shù)的同時，也成為保證汽車安全行駛及系統(tǒng)可靠性的一個巨大挑戰(zhàn)。

在本推文中，筆者將分享有關(guān)整車電磁兼容的信息，包括電磁兼容的定義、分類、電磁兼容干擾等級、干擾源分類、針對高壓電驅(qū)動系統(tǒng)的電磁干擾和干擾特性。

電磁兼容的定義及分類

A. 電磁兼容的定義

電磁兼容(Electro Magnetic Compatibility)是一門關(guān)于電磁能量的產(chǎn)生、傳輸和接受的學(xué)科，是研究在有限的空間、有限的時間、有限的頻譜資源條件下，各種用電設(shè)備(分系統(tǒng)、系統(tǒng)、廣義的還包括生物體)可以按設(shè)計要求正常工作并共存的一門科學(xué)。

從電動車角度而言，EMC（Electro magnetic compatibility，電磁兼容）是指電子、電氣設(shè)備或系統(tǒng)在預(yù)期的電磁環(huán)境中，按設(shè)計要求正常工作的能力。

包括EMI和EMS以及系統(tǒng)或設(shè)備工作的電磁環(huán)境（外境）三方面的內(nèi)容。

B. 電磁兼容分類

電磁兼容包括EMI(Electro Magnetic Interference/電磁干擾)和EMS(Electro Magnetic Susceptibility/電磁耐受性)兩部分。

(1) EMI電磁干擾

指的是電器件本身在執(zhí)行應(yīng)有功能的過程中所產(chǎn)生的不利于其他系統(tǒng)的電磁噪聲。

電磁干擾測試是測量被測設(shè)備在正常工作狀態(tài)下產(chǎn)生并向外發(fā)射的電磁波信號的大小來反應(yīng)對周圍電子設(shè)備干擾的強(qiáng)弱。EMI是主動性的，即對外界產(chǎn)生的干擾。

對EMI再進(jìn)行細(xì)分，可分為從電源線、信號線或控制線傳導(dǎo)出來的傳導(dǎo)騷擾(CE/Conducted emission)和從產(chǎn)品殼體輻射出來的輻射騷擾(RE/Radiated emission)。

(2) EMS電磁耐受性

指的是電器件在執(zhí)行應(yīng)有功能的過程中，不受周圍電磁環(huán)境影響的能力。

電磁敏感度測試是測量被測設(shè)備對電磁騷擾的抗干擾的能力強(qiáng)弱。EMS是被動性的，即抵抗外界的干擾。

EMS包括如下細(xì)分內(nèi)容：

a) 殼體靜電放電抗擾度(ESD/Electrostatic discharge);

b) 電源線、信號線的電快速脈沖群抗擾度(EFT/Electrical fast transient burst);

c) 殼體輻射抗擾度(RS/Radiated Susceptibility);

d) 電源線/信號線的傳導(dǎo)抗擾度(CS/Conducted Susceptibility)；

電磁兼容騷擾等級

隨著汽車電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化的發(fā)展，以及車載無線通信系統(tǒng)技術(shù)等應(yīng)用越來越廣泛，電動汽車與復(fù)雜電磁環(huán)境間的相容性將成為未來電動汽車電磁兼容性測試評價的一個重要趨勢，這種測試評價技術(shù)需要汽車行業(yè)和電磁兼容測試評價機(jī)構(gòu)緊密配合，共同研究外界電磁環(huán)境對車內(nèi)、車外系統(tǒng)的電磁兼容性問題產(chǎn)生機(jī)理及解決方案。其中，對配置了高等級自動駕駛功能的車型，如何對其在復(fù)雜電磁環(huán)境下的安全性進(jìn)行測試與評價，又將成為未來若干年中汽車電磁兼容發(fā)展的重中之重。

對于車輛而言，電磁兼容騷擾等級共分為4個等級。

騷擾等級定義

針對車輛的電磁干擾主要來源有車輛內(nèi)部電氣部件之間的相互影響、車輛作為一個整體，受到車外廣播電視、無線通信、電網(wǎng)設(shè)備等人為設(shè)置的干擾源的影響、以及由自然現(xiàn)象帶來的干擾。

電動車的電磁干擾源分類

A. 車載干擾源

主要指的是車上各種電子電氣系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁干擾。車載干擾源主要有驅(qū)動系統(tǒng)、動力電池、功率變換器、繼電器、電動輔助系統(tǒng)、開關(guān)、通訊設(shè)備以及微處理器等電子設(shè)備。車載干擾源的電磁傳播模式有傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩種形式。

B. 自然干擾源

自然干擾源是指由自然現(xiàn)象引起的電磁干擾。比較典型的自然界電磁現(xiàn)象產(chǎn)生的電磁噪聲有大氣噪聲、太陽噪聲、宇宙噪聲以及靜電放電等。大多數(shù)情況下，這種電磁噪聲非常復(fù)雜，并且對汽車的干擾影響可以忽略。但是，閃電和靜電放電可能會產(chǎn)生很大的瞬變場強(qiáng)。

C. 人為干擾源

人為干擾源是指由汽車外部人工裝置產(chǎn)生的電磁干擾。主要有其他車輛的輻射干擾，車外的雷達(dá)、無線電臺發(fā)射機(jī)、移動通訊設(shè)備等發(fā)射的電磁波干擾，以及高壓輸電線的放電等。

高壓電驅(qū)動系統(tǒng)的電磁干擾

高壓電驅(qū)動技術(shù)是順應(yīng)能量流產(chǎn)生與分配新模式下的技術(shù)革新，其在新能源車上的集成與應(yīng)用可滿足國家節(jié)能減排、排放環(huán)保的硬性要求。該系統(tǒng)由高功率驅(qū)動電機(jī)、非線性逆變器、高壓動力電池及控制軟件等組成，具有高電壓、大功率、控制復(fù)雜等現(xiàn)代電力電子特征。

高壓電驅(qū)動系統(tǒng)中的控制器、電機(jī)等部件帶來的電磁干擾具有干擾強(qiáng)度高、耦合路徑復(fù)雜、與運(yùn)行工況密切相關(guān)的特點(diǎn)，對整車電網(wǎng)及用電負(fù)載的可靠運(yùn)行、通信系統(tǒng)的信號傳輸質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重威脅。

從車輛電磁兼容性的角度分析，這是一個潛在的強(qiáng)電磁干擾源，其集成安裝在車輛內(nèi)部，可能導(dǎo)致車輛內(nèi)部電磁環(huán)境嚴(yán)重惡化，特別是對低壓電子電氣設(shè)備的正常工作產(chǎn)生不可忽視的影響。

新能源車集成了更多的電子系統(tǒng)、傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以適應(yīng)自動化、智能化的需求。

由于動力系統(tǒng)的變革及高低壓電子器件的混合應(yīng)用，控制系統(tǒng)成為安全關(guān)鍵系統(tǒng)。而混合動力系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換模式與其動力驅(qū)動密切相關(guān)，形成獨(dú)特的多路徑耦合干擾特性，將帶來更加復(fù)雜的電磁干擾問題。隨著高壓電驅(qū)系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，無論是基礎(chǔ)理論、系統(tǒng)設(shè)計還是試驗標(biāo)準(zhǔn)都有待加強(qiáng)研究。

高壓電驅(qū)系統(tǒng)的干擾特性

高壓電驅(qū)動系統(tǒng)采用脈寬調(diào)制（PWM）變換技術(shù)，其中大電流絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）在高壓偏置的情況下不斷（頻率高達(dá)上百千赫茲）關(guān)斷（硬關(guān)斷）和開啟，會產(chǎn)生很大的開關(guān)損耗和噪聲，降低整車系統(tǒng)的電磁兼容性。

高壓電驅(qū)動系統(tǒng)中，電源變換單元的非線性特性、大功率電機(jī)負(fù)載的動態(tài)阻抗失配特性將引發(fā)瞬態(tài)強(qiáng)電磁干擾、諧波干擾和浪涌，并以輻射和傳導(dǎo)的方式進(jìn)行傳播。

其中，傳導(dǎo)干擾發(fā)射會導(dǎo)致整車電網(wǎng)電能質(zhì)量的惡化，造成其它車載儀器和設(shè)備工作失常、失效甚至損壞。輻射干擾發(fā)射將引起車載通信系統(tǒng)、低壓控制系統(tǒng)等傳輸信號受擾，影響設(shè)備正常協(xié)同工作。

特別是混合驅(qū)動車輛，共模干擾隨著功率器件開關(guān)頻率和系統(tǒng)工作電壓等級的提高，干擾強(qiáng)度也在加大；不但涉及電子系統(tǒng)，而且與機(jī)械連接結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，解決電磁干擾問題需要從設(shè)計、工藝集成、實驗、成本等方面全面考慮。綜合近年來國內(nèi)外相關(guān)資料和文章，混合動力車輛的電磁兼容問題不僅是關(guān)鍵技術(shù)，還將成為廣泛應(yīng)用中的技術(shù)瓶頸。

不論是低壓的燃油車還是高低壓兼有的電動車，都會受到電磁兼容的影響。

對于電動汽車而言，既有汽車屬性更有電氣屬性，相比傳統(tǒng)燃油車的低壓供電系統(tǒng)，高壓大功率轉(zhuǎn)換裝置和驅(qū)動電機(jī)的使用，更多高壓與低壓控制線束的使用，會產(chǎn)生比傳統(tǒng)燃油車更為嚴(yán)重的電磁干擾噪聲，強(qiáng)電磁輻射還可能干擾車載電子設(shè)備間CAN通信的正常運(yùn)行，干擾周圍環(huán)境和車輛的電子設(shè)備，直接關(guān)系到電動汽車的安全。

因此，電動汽車的電磁兼容性問題比傳統(tǒng)燃油車更為復(fù)雜，引起的后果更為嚴(yán)重。

審核編輯 ：李倩