某款电动汽车样车电磁辐射问题的分析与研究

某款电动汽车样车电磁辐射问题的分析与研究

电动车辆电磁发射特性称重传感器的识别标准基于gb1423-2011年车辆、船只和汽车座上的无线干扰特性，以及允许车辆外无线电干扰的测量方法。gb和t183878“电动船的最小电池数量”的测量方法宽度为9khz30hz。某型号电动汽车GB/T18387-2008测试不达标。本文主要分析其不达标的原因,并提出了整改措施。1整车磁场辐射发射特性根据GB/T18387,电动汽车应在16km/h和64km/h两种车速下测试。磁场辐射骚扰测试采用环天线,针对X、Y、Z三个方向进行,电场辐射骚扰测试采用1m垂直单极子天线。某型号电动汽车样车在上述两种车速下进行三个方向磁场辐射测试和电场辐射测试均不符合标准要求。以16km/h车速下测试为例,其X方向磁场辐射发射测试曲线如图1所示,图2为电场辐射发射测试曲线。图1显示磁场辐射超标频段主要集中在9~160kHz,呈现有规律的脉冲发射,在1.6~2MHz频段内也有超标现象。图2显示电场测试超标频段主要集中在16~30MHz,最高超标约20dBμV/m,同时在8~9MHz以及10~12MHz频段内也存在超标现象。2针对汽车低低频辐射的特性分析2.1c变换器正常工作状态电子设备中主要的电磁辐射源是大电流、高电压的强功率电路和器件、电压或电流快速变化的电路和器件,以及高频电路和器件。依据GB/T18387测试时,电机及其控制器、DC/DC变换器处于正常工作状态。电机控制器额定功率为20kW,峰值功率可达40kW,DC/DC变换器额定功率为2kW,从文献[1]~文献[3]研究结果及干扰能量的角度来看,电机及其控制器、DC/DC变换器应是主要受怀疑的辐射骚扰源。对上述零部件的壳体(含缝隙、固定螺钉、接插件端口)、连接线束以及零部件下面的车底盘进行近场扫描测试,显示干扰强度都较高。以DC/DC变换器测试为例,图3为本底噪声,图4为高压正极接插件端口测试结果,在2.97MHz(可近似认为3MHz)处出现一个峰值干扰脉冲。2.2表面活性剂和接插件针对2.1的测试结果,从EMC角度分析,存在如下设计缺陷:●电机控制器壳体采用铸铝壳,但壳体盒盖密封处采用绝缘橡胶条,上下盒盖固定螺钉孔间距过大,电磁泄漏严重;DC/DC变换器及高压控制盒壳体拼接处喷绝缘漆处理,整个壳体屏蔽效能大大降低或失效;●高低压接插件均位于各壳体同侧且并行安置,高低压线束之间耦合干扰较大;●动力线束过长,且屏蔽层与接插件屏蔽端未搭接或搭接不良(通过导线搭接)。2.3体裂缝、低压线束电机控制器和DC/DC变换器作为主要骚扰源,通过高压控制盒并联于动力蓄电池两端,开关频率分别为10kHz和200kHz,工作时动力线束上叠加了许多谐波成分,高频干扰极易通过壳体缝隙、高低压线束以空间辐射方式传播出来。分析图1,低频段明显为10kHz以及20kHz等倍频点产生的谐波骚扰,电机及控制器在低频段辐射骚扰大,同理分析DC/DC变换器在高频段辐射骚扰大。另外,就壳体屏蔽效能而言,电气零部件机箱本身导电连续性是最重要的,上述部件的壳体屏蔽效能较低或失效,导致电磁辐射泄漏严重。动力线束过长,线束间隙过大,且屏蔽层屏蔽效能有限,差模辐射骚扰较大;作为低压电气系统负极的车体不同于大地,属于“浮地”,系统产生的共模干扰电流导入到车体,共模辐射骚扰较大。高低压线束布置错综复杂,线束之间耦合干扰加大了电磁辐射。3全氟乙醇的长距离维修3.1电机控制器壳体屏蔽改造高压零部件的控制电路、驱动电路以及功率电路集成于有限壳体内,且外部接插件已固定,短期内难以进行部件级整改,只有从分系统级层面提出整改方案。基于第2部分的分析,制定的分系统级整改方案可归纳为:加强吸收,增强屏蔽,如图5所示。动力线束上安装滤波器可吸收或旁路部分高频传导干扰,从而降低辐射骚扰水平。安装滤波器端接需要破坏动力线束,电机控制器输入输出电流都较大,相应滤波器尺寸较大,无安装空间,仅在DC/DC变换器高压直流输入端安装滤波器。根据近场扫描测试数据,在电机控制器进出线等位置,选择安装纳米晶材料、锰锌材料吸收磁环,用于降低共模干扰电流,且不必破坏动力线束。加强壳体屏蔽是整改中的重要环节,部分壳体屏蔽整改处理如图6所示。图6(a)为电机控制器壳体处理前后对比图,盒盖处采用导电橡胶替代前期采用的不导电橡胶,保证壳体既有良好的密封性,又有出色的屏蔽效能;图6(b)为高压控制盒壳体处理前后对比图,去掉壳体盒盖连接处的绝缘漆,并用铜屏蔽胶带连接上下盒盖,从而完成电搭接和缝隙电封闭,同时去掉壳体与车体搭接处的绝缘漆,保证壳体与车体低阻抗搭接。增大动力线束屏蔽层密度,既可减小共模骚扰,又可吸收部分差模骚扰,减小动力进线和回线之间的距离,减小电流回路面积,可进一步降低差模辐射骚扰。如图7所示,MCU端U、V、W动力线束上分别增加3层铜编织防波套,每间隔20cm用扎带将此三线扎紧,接插件端子屏蔽连接处采用热缩管紧缩,保证360有效搭接,并在紧靠MCU接插件端口处加装了纳米晶磁环。3.2整改效果分析整改后,样车重新进行测试,磁场、电场测试结果均符合GB/T18387要求。以16km/h车速下测试为例,图8为X方向磁场辐射发射测试曲线,图9为电场辐射发射测试曲线。对于低频磁场辐射发射测试:对比图1和图8,相应整改措施对降低整车磁场辐射骚扰水平效果明显,在整个测试频段尖峰脉冲有很大衰减。对于低频电场辐射发射测试:对比图2和图9,在9~300kHz频段,整改前后电场辐射骚扰水平无明显差异,在300kHz以后,整改后骚扰水平降低明显,最高降低约25dBμV/m,但在20~30MHz频段,整改后测试曲线接近限值线,这可能与高压控制盒上连接的快速充电口悬空动力线束以及其它高压零部件动力线束有关,这些动力线束在高压控制盒内并联于动力蓄电池两端,因动力线束屏蔽层屏蔽效能有限,且本次整改未对上述动力线束进行屏蔽处理,故仍存在较大辐射泄漏。整改措施降低了整车电磁骚扰水平,验证了整改措施的有效性。4系统的电容性