摘要：本文針對純電動汽車電磁兼容問題進(jìn)行分析，并重點(diǎn)對電驅(qū)系統(tǒng)和整車電磁干擾之間的聯(lián)系進(jìn)行分析和研究。純電動汽車的電驅(qū)系統(tǒng)是主要的電磁干擾源，通過對主要干擾源的分析，提出對于解決整車EMC問題，從零部件和整車兩個方面同時考慮的解決思路。并對未來電驅(qū)系統(tǒng)的EMC設(shè)計(jì)進(jìn)行了總結(jié)和展望。

    近幾年在國家政策的大力扶植和推動下，新能源電動汽車異軍突起，2015國內(nèi)新能源電動汽車銷售量達(dá)33萬輛，但問題也隨之出現(xiàn)，之前在傳統(tǒng)汽油車、柴油車上被忽略的電磁干擾問題在純電動汽車上極其突出地顯現(xiàn)出來。純電動汽車既有汽車屬性更有電氣屬性，相比傳統(tǒng)車輛12V或24 V供電系統(tǒng)，純電動汽車動輒上百伏甚至近千伏的高壓產(chǎn)生電磁波強(qiáng)度被數(shù)倍放大，強(qiáng)電磁輻射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**。
    因此，如何解決純電動汽車的電磁兼容問題，提高電動汽車的可靠性和**性，是純電動汽車設(shè)計(jì)的重要方面。

    1 純電動汽車電磁兼容問題概述
    純電動汽車與傳統(tǒng)汽車的不同主要在于：使用電池箱取代了油箱，使用驅(qū)動電機(jī)和電機(jī)控制器取代了發(fā)動機(jī)。以東風(fēng)EQ5023BEV型純電動物流車電氣連接示意圖（圖1）為例，該車電氣系統(tǒng)主要由驅(qū)動電機(jī)及其控制器、電池包及電池管理系統(tǒng)BMS，DC-DC轉(zhuǎn)換器、整車控制器VCU和儀表等構(gòu)成。圖1中紅色粗實(shí)線代表高壓線，用來實(shí)現(xiàn)能量的流動。藍(lán)色細(xì)實(shí)線代表通信線，實(shí)現(xiàn)信號的傳遞。整車控制器VCU通過采集踏板信號和換擋信號來判斷駕駛員的駕駛意圖，確認(rèn)牽引模式并計(jì)算出目標(biāo)牽引扭矩，并將相關(guān)控制指令通過CAN總線發(fā)送給電機(jī)控制器。電機(jī)控制器根據(jù)控制命令控制電機(jī)工作于驅(qū)動工況。同時，電機(jī)控制器將電機(jī)轉(zhuǎn)速、直流電壓、直流電流等信息，通過CAN總線發(fā)送給整車控制器和儀表。儲能系統(tǒng)中的電池管理系統(tǒng)BMS對電池組的各單體電池電壓和電池包溫度進(jìn)行測量，并進(jìn)行電量計(jì)算，將電池信息通過CAN總線發(fā)送給整車控制器和儀表。可以看到，CAN總線系統(tǒng)如同電動汽車的神經(jīng)系統(tǒng)，所有汽車的運(yùn)行、**信息都需通過CAN總線準(zhǔn)確傳遞，如果車輛電磁兼容性差，電磁輻射將導(dǎo)致CAN總線信息的延誤、錯誤甚至無法傳輸，將引起電動汽車**事故。因此對純電動汽車的電磁兼容問題進(jìn)行分析和研究是十分必要的。

  2 純電動汽車電磁千擾源分析

  2.2電驅(qū)系統(tǒng)干擾原因分析
    電驅(qū)系統(tǒng)是純電動汽車的重要組成部分，是公認(rèn)的整車*大干擾源。一般電驅(qū)系統(tǒng)EMC干擾大的主要原因有以下3個方面：①工作電壓高，現(xiàn)有車載驅(qū)動系統(tǒng)大部分工作電壓在300 V以上；②開關(guān)變化時dU/d，大，一般在1～3 GV/s的范圍；③UVW輸出共模電流大，一般峰值在10～30 A之間。
    2.3電驅(qū)系統(tǒng)對外干擾路徑
    電驅(qū)系統(tǒng)本身干擾大，并不意味著一定對外有很大的干擾，必須要有合適的干擾路徑，在整車系統(tǒng)中，主要原因有：①直流供電部分屏蔽線纜的編織率不夠；②直流部件連接端子為非屏蔽端子，或是屏蔽端子沒有處理好（目前整車*難處理的環(huán)節(jié)）。圖3為屏蔽端子對輻射大小的影響。

 2.4電驅(qū)系統(tǒng)對外干擾方式
    1）輻射輻射主要通過功率線纜和信號線纜對外輻射，經(jīng)車載設(shè)備接收天線接收后，引起設(shè)備信號品質(zhì)降低。整車上一般表現(xiàn)為：收音機(jī)雜音和CPS定位變差。圖4為不同頻段的干擾對車載設(shè)備的影響。

  2）傳導(dǎo)傳導(dǎo)干擾的原因主要是設(shè)計(jì)過程中沒有考慮高頻信號的隔離，導(dǎo)致IGBT開關(guān)噪聲禍合到低壓側(cè)，引起干擾。在整車上一般表現(xiàn)為：CAN通信故障和旋變故障。圖5為高低壓藕合干擾CAN網(wǎng)絡(luò)示意圖。

3 解決方案
    對于解決整車EMC問題，需要從零部件和整車兩個方面同時考慮。
    3.1零部件方面
    1）EMC等級class3以上。

    2）抗干擾試驗(yàn)?zāi)M整車實(shí)際工況及負(fù)載。
    3.2整車方面
    1）高、低壓線束需要獨(dú)立走線，高、低壓線束之間間距至少20 cm以上，防止相互禍合。
    2）高壓線束采用屏蔽線，編制率）85%。
    3）屏蔽端子必須能夠保證屏蔽線束到金屬機(jī)殼的面接觸連接。
    4）零部件必須有搭鐵線接到底盤或車身，長度建議不超過20 cm，線徑滿足安規(guī)。

    4 電驅(qū)系統(tǒng)EMC設(shè)計(jì)趨勢分析
    4.1驅(qū)動系統(tǒng)未來發(fā)展趨勢—高功率密度
    目前主要的方案如圖6所示，高功率密度趨勢帶來了更嚴(yán)重的電磁干擾。

 1）電控①提高電池電壓；②提高開關(guān)載頻，例如開關(guān)頻率可達(dá)20 kHz以上。
    2）電機(jī)高轉(zhuǎn)速，例如16 000 r/min。
    4.2純電動汽車控制系統(tǒng)未來發(fā)展趨勢—智能化
    隨著自動駕駛技術(shù)以及車聯(lián)網(wǎng)的逐步普及，汽車智能化將會是未來的又一個趨勢，如圖7所示。車輛智能化引入了更多的傳感器及通信設(shè)備，對系統(tǒng)的電磁干擾要求更嚴(yán)格。

 4.3電驅(qū)系統(tǒng)EMC設(shè)計(jì)趨勢
    1）系統(tǒng)化系統(tǒng)化的EMC設(shè)計(jì)將會是一個趨勢，例如：同一個驅(qū)動器搭配2個不同的電機(jī)對外輻射差異很大，對于EMC問題，如果僅從驅(qū)動來考慮，相應(yīng)的解決方案成本會很高。但是，如果從電機(jī)方面進(jìn)行很小的優(yōu)化，就有可能利用極低的成本解決問題。
    2）定量化EMC問題之所以看起來很“玄乎”，除了前面提到的系統(tǒng)問題以外，對器件的頻率阻抗特性缺乏了解也是主要原因之一。
    例如：3種不同類型的電容，從功能角度看，它們的容值等特性沒有大的差異，但是在更高的頻率下，電容并非是理想電容，而是由如圖8所示電感、電阻、電容串聯(lián)起來的，不同電容的ESR和ESL有差異。

   4.4未來EMC設(shè)計(jì)平臺方案
    基于以上的分析和研究，對未來的EMC設(shè)計(jì)平臺方案可進(jìn)行總結(jié)和展望，具體如圖9所示，即從動力總成的選型和設(shè)計(jì)到整車的系統(tǒng)仿真再到試驗(yàn)平臺的驗(yàn)證，以保證零部件和整車的高一致性以及動力系統(tǒng)的性能更優(yōu)和成本更優(yōu)。

  5 總結(jié)

    本文對純電動汽車的電磁兼容性問題進(jìn)行了探討，重點(diǎn)對電驅(qū)系統(tǒng)為主要干擾源進(jìn)行了具體的分析和研究，并提出一些抑制電磁干擾的具體措施。*后，對未來純電動汽車的EMC設(shè)計(jì)平臺方案進(jìn)行了總結(jié)和展望。