電力電子裝置在電動汽車應用中的問題與對策

鐘丹陽

摘 要：電動汽車在近年來成為學界研究的熱點問題，受到了各個國家的重視，電動汽車的發(fā)展已經(jīng)上升成為一項國家戰(zhàn)略，這不僅可以解決能源問題，也可以促進汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，但是，在電動汽車的發(fā)展中，電子裝置電磁兼容性是一個廣泛存在的問題。電磁干擾的產(chǎn)生須具備干擾源、傳播干擾的路徑和敏感設備3個方面，只要我們降低了任何一個條件，對于電磁干擾的問題都能得到有效改善，該文主要就這一問題展開分析。

關鍵詞：電動汽車 動力電子裝置 電磁兼容性

中圖分類號：U469.72 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）12（b）-0071-02車根據(jù)動力來源又可以分為純電動汽車、混合動力電動汽車和燃料電池電動汽車3種類型，這些類型的汽車都采用了電氣動力系統(tǒng)。純電動汽車是依靠電力電子裝置把蓄電池或者超級電容器的能力轉化成動力，驅動汽車的行駛；混合動力電動汽車是內(nèi)燃機和蓄電池或超級電容器共同提供動力，以內(nèi)燃機為主、蓄電池或超級電容器為輔；而燃料電池電動汽車主要是通過燃料電池提供能量，少量輔助能力通過蓄電池來提供，經(jīng)過電力電子裝置進行能力轉化，提供給電機負載進行驅動。

2 電力電子裝置在電動汽車應用中存在的問題

電子電力裝置具有強電磁性，所以它會造成一定的電磁污染。大功率的電力電子裝置屬于電動汽車的核心部件，由于它的強干擾性，導致汽車運行不穩(wěn)定。同時在電力電子裝置運行過程中，可能會對周圍的電氣產(chǎn)生干擾，影響其運行情況。

2.1 差模干擾

差模干擾就是在電壓電流的變化通過導線傳輸時產(chǎn)生的一種形態(tài)。這種干擾的產(chǎn)生主要是由于使用了兩根導線作為信號往返線路。在混合電動汽車的電力電子裝置內(nèi)采用了通過母線作為往返路線，通過母線、電池和逆變器作為往返線兩條線路。所以在開關動作發(fā)生的時候，就會形成差模干擾源。

2.2 共模干擾

共模干擾是電壓電流變化的變化通過導線傳輸時產(chǎn)生的另外一種形態(tài)。這種干擾產(chǎn)生的主要是因為自身與其它設備相互交換的通信線路由兩條線路組成，這兩條線路一條是去的線路，一條是返回線路。

2.3 輻射干擾

此種形式的干擾是因為干擾源以輻射的形式向周圍空間散發(fā)能量。實驗證明，在混合動力電動汽車的裝置中，逆變器、整個地盤都會產(chǎn)生強烈的輻射，在兩輛混合動力電動汽車靠近的時候，輻射強度會加強。這種情況的出現(xiàn)是因為逆變器中的差模干擾向周圍輻射能量，同時流經(jīng)地盤的共模干擾電流也在表面形成電流環(huán)路，進而產(chǎn)生強烈的電磁干擾。由此可見，降低輻射干擾最有效的手段就是降低差模、共模干擾的強度。

3 系統(tǒng)設備兼容問題解決方案

由實驗可知，電磁干擾的產(chǎn)生須具備干擾源、傳播干擾的路徑和敏感設備3個方面，只要我們降低了任何一個條件，對于電磁干擾的問題都能得到有效改善，電子設備的兼容性就能得到提高。所以我們可以通過以下兩個方案進行電磁干擾問題的解決。

3.1 衰減差模干擾及輻射干擾

多層功率電路板，具有三明治結構，在它的第二層和第三層布置母線電路。另外它具有對稱結構、線寬布局合理，介電質(zhì)厚度形成一個大小合適的耦合電容，可以吸收竄入母線的差模干擾，進一步減少由此引發(fā)額電磁輻射。

3.2 衰減共模干擾及輻射干擾

我們可以采用接地電阻的方式有效衰減流向地面的共模干擾電流，進一步減弱它引起來的電磁輻射。通常汽車只有輪胎部分接地，而我們已知共模干擾電流經(jīng)逆變器散熱器底座或電機軸流向地盤，這里面產(chǎn)生的電壓對人體是最大的威脅。所以我們采取措施使散熱器底座、電機外殼接地，就能有效減弱共模干擾電流。

3.3 電動汽車線束走向與選材方式

實踐顯示，線束是影響電動汽車電磁兼容的重要因素，究其根本原因，是由于線束電纜是一種高效的輻射和接收天線。同時，線束導線平行傳輸距離較長，導線存在一定的互電感和電容，這很容易導致導線之間出現(xiàn)信號串擾問題?；陔妱悠嚢惭b空間因素的影響，往往無法保證每一個導線都保持一定的間距。一般情況下，電動汽車線束包括三種類型，為了滿足退耦需求，需要控制好最小間距，電池箱連接線、電池間連線與低壓導線間距不能超過0.2 m。

4 結語

綜上所述，電力電子裝置的電磁干擾對于汽車的性能有著極大的影響。我們在深入研究電磁干擾的基礎上，找出合理的手段降低電磁干擾，加強電子裝置的電磁兼容性，就能夠有效提高混合型動力電動汽車的整車性能，為電動汽車的發(fā)展做出巨大的貢獻。

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