? 新能源汽車用電機及其控制器電磁兼容性測試方法探討-杭州遠方光電信息股份有限公司

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    新能源汽車用電機及其控制器電磁兼容性測試方法探討

    2020-08-11440

    隨著經濟社會的發展,傳統能源形勢日益緊張。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的典型例子,新能源汽車與傳統汽車相比,一個最大的特點就是動力系統的不同。動力系統是汽車的核心,是汽車節省能源的關鍵。

    新能源汽車動力系統中核心設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量,提升新能源汽車的性能。

    1、新能源汽車動力系統兼容性測試的原因

     

    當前我國新能源汽車動力系統主要采用的是驅動電機系統,這種系統與傳統的內燃機系統相比優勢很大。當前我國新能源汽車動力系統尚處于研究階段,并沒有普及。在平常工作中新能源汽車動力系統由于電流在極短時間內的跳動以及大功率半導體開關的快速移動會發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斷,雖然只有幾十納秒,可是就是在這幾十納秒中可以產生強烈的電磁干擾。動力系統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。

    當前我國新能源汽車兼容性測試技術還不是很成熟,與其他國家相比還有很大差距。我國新能源汽車動力系統兼容性測試大部分采用的是傳統的內燃機驅動系統和弱電系統標準來進行測試的。我國目前還沒有完整科學的新能源動力系統兼容性測試標準。這是值得我們反思的地方。

    2、動力系統電磁兼容性測試的內容


    針對新能源汽車動力系統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。實現科學測試,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規范來進行測試。

    騷擾測試騷擾測試主要指的是對在一定距離范圍內的人員保護能力的測試。當前騷擾測試采用的標準是GB14023-2006。該標準與原來的標準相比,雖然內容有所擴充,適應了新能源汽車的某幾項要求,可是在該標準說到底是內燃機式的標準。

    采用這種標準無法科學地進行測試。該標準對被測對象的運行狀態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每分鐘來進行測量的。兩者的計算標準就有著明顯區別。此外布置方式的不同也是導致兼容性測試失效的主要原因。在對動力系統單獨測量同裝在新能源汽車上的動力系統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。

    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。當前我我國抗擾測試的參考標準是GB/T17619-1998。該標準明確規定了抗擾限值和測試方法。由于驅動電機系統電磁兼容性測試環境與傳統車型兼容性測試的環境大致相同,因而采用GB/T17619-1998來進行參考也是可行的。

    3、新能源動力系統電磁兼容性測試的可行性方案


    了解了動力系統兼容性測試的主要內容之后,筆者就來探討新能源動力系統用電機及控制器電磁兼容性測試的可行性方案。我們針對驅動電機系統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;二是要科學布置驅動機電系統和對運行狀況進行有效監督。

    明確測試對象。

    我們對新能源汽車用電系統用電機電磁兼容性測試的主要對象就是驅動電機整體。傳統的測試方法是把用電系統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動電機系統進行兼容性測試。

    科學布置驅動驅動電機系統。驅動機電系統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鍵。當前我國相關標準中并沒有專門明確規定布置方式或者是雖然有些規定,但是這些規定不能適應驅動電機系統的測試。因而我們在布置驅動電機系統的時候主要參考模擬實驗的布置方式來進行選擇。

    在系統兼容性測試過程中一般需要對驅動電機系統進行加載。對驅動機電系統進行加載,可以有效提高發射水平。筆者曾專門就此做過實驗,筆者會同專業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動電機系統進行加載。

    在采用這種方式加載后,通過觀察實驗數據,筆者發現發射水平有了很大提高,與平均水平相比多了50個dB。系統加載是提升驅動機電系統性能的關鍵。在測量過程中要利用條件來為系統加載。在看到系統加載的好處的同時也要意識到當前我國新能源汽車系統加載過程中還有許多限制因素。最為典型的因素有兩條:一是要實現系統加載需要專門設置半電波暗室,此時測試成本就會很高;二是當前我國系統加載技術還不成熟,還不能適應復雜的形勢。我們在對驅動電機系統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兼容性測試的最優化。

    4、兼容性測試標準


    在了解了新能源汽車用電系統測量的可行性方案之后,還要精確把握各項測試標準。掌握這些兼容性測試標準對于科學測試具有重要意義。我們對于兼容性測試的參考標準的選擇主要是從以下幾個方面來進行考察的:

    一是從輻射發射的角度來進行考察。當前針對輻射角度的參考標準主要是GB18655-2002和GB/T18655-2002。這兩個標準主要是用于對新能源車內接收裝置進行測量。這兩種標準使用范圍非常廣。驅動電機系統能夠適用于以上兩種標準,那么車內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動電機系統進行了專業的從輻射發射的角度進行了考察,經過考察發現該車負荷GB18655-2002標準,但是在輻射防護的性能方面還有待提高。

    二是輻射抗擾度。針對輻射抗擾度的測量,我們主要是采用GB/T17619-1998標準來進行測試。我們之所以要采用這種標準來進行測試主要原因是該測量標準已經明確規定了抗擾限值和測量方法。對于測量頻率范圍也有明確規定。該標準不是專門用來測量新能源動力系統用電機電磁兼容性的,但是由于電磁輻射環境與該標準的輻射環境相差不大,因而我們采取此種標準進行測試。

    三是傳導抗擾度。針對傳導抗擾度的測試主要是依據ISO7637-3-2007和ISO7637-2-2004D等標準來進行測試。這些標準明確規定了車輛24V電源線瞬態傳導抗擾的測試方法。按照此項標準的規定,傳導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。

    隨著我國傳統能源形勢的日益緊張,加快新能源的開發成為了社會各界的共識。當前我國新能源汽車的開發和應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在正常運行過程中會發出強烈的電磁輻射,此時對用電機及控制器電磁兼容性測試就顯得非常重要。


     


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