純電動(dòng)汽車電磁兼容分析與電磁干擾抑制

李興宇

(安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，安徽合肥 230601)

純電動(dòng)汽車電磁兼容分析與電磁干擾抑制

李興宇

(安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，安徽合肥 230601)

隨著我國能源危機(jī)的加劇和環(huán)保社會(huì)建設(shè)的進(jìn)程加快，對(duì)于純電動(dòng)汽車的重視和普及工作都有著較為明顯的提升，也促進(jìn)了近年來我國純電動(dòng)汽車領(lǐng)域的發(fā)展。但是由于電磁兼容以及電磁干擾抑制等技術(shù)的研究進(jìn)展遲緩，一直沒有能夠突破現(xiàn)有的瓶頸，導(dǎo)致純電動(dòng)汽車的研究和制造水平提升緩慢，嚴(yán)重影響了我國純電動(dòng)汽車的普及工作，也阻礙了環(huán)保社會(huì)的建設(shè)。針對(duì)目前我國純電動(dòng)汽車中電磁兼容與電磁干擾抑制技術(shù)的現(xiàn)狀、影響因素、水平提升途徑進(jìn)行分析，為純電動(dòng)汽車的普及奠定基礎(chǔ)。

電磁兼容；電磁干擾；電磁抑制

0 引言

純電動(dòng)汽車是近年來中小車型中較為風(fēng)靡的新型汽車，由于使用成本低，因此受到了諸多人士的喜愛?？墒怯捎谖覈冸妱?dòng)汽車的有關(guān)技術(shù)研究落后，導(dǎo)致其續(xù)航能力還有所不足，功能也較為簡陋，因此影響了純電動(dòng)汽車的普及效果。而電磁兼容和電磁干擾抑制無疑是影響純電動(dòng)汽車研究水平的重要因素，因此有關(guān)制造商和相關(guān)機(jī)構(gòu)都加強(qiáng)對(duì)于電磁兼容和電磁干擾抑制的重視，提高純電動(dòng)汽車電磁兼容和電磁干擾抑制水平，促進(jìn)純電動(dòng)汽車的進(jìn)一步發(fā)展。

1 目前國內(nèi)外電磁兼容和電磁抑制研究成果分析

電磁兼容和電磁抑制問題是一項(xiàng)新穎又久遠(yuǎn)的課題，隨著一百多年前無線電波作為通信媒介的出現(xiàn)，學(xué)者們就發(fā)現(xiàn)了射頻干擾(Radio Frequency Interference，RFI)問題的出現(xiàn)，而1881年亥維塞的《論干擾》則是國內(nèi)外關(guān)于電磁干擾問題的第一篇相關(guān)文獻(xiàn)。1883年法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律，研究得出電磁磁場的波動(dòng)會(huì)產(chǎn)生電磁感應(yīng)勢(shì)，是電磁干擾研究中的一個(gè)重要里程碑，也引發(fā)了相關(guān)專家對(duì)于電磁干擾問題的研究興趣。1884年麥克斯韋提出的位移電流概念，則是電磁干擾問題的理論支撐，它認(rèn)為變化的電場必然會(huì)導(dǎo)致不斷變動(dòng)的磁場，由此會(huì)引起電磁波的波動(dòng)。1887年電磁干擾問題委員會(huì)在柏林正式成立，這也是世界上第一個(gè)較為正規(guī)的電磁干擾問題相關(guān)組織，從此開始對(duì)電磁干擾問題較為系統(tǒng)的研究，開始電磁干擾問題研究領(lǐng)域的新篇章。此后在短短一年時(shí)間內(nèi)，赫茲就用實(shí)驗(yàn)證明了電磁波的存在，為電磁干擾問題研究的深入奠定了基礎(chǔ)，電磁干擾問題的相關(guān)研究步入了快速發(fā)展時(shí)期，取得了大量的研究成果。

雖然國外對(duì)于電磁干擾問題的發(fā)現(xiàn)和研究有了很長的歷史，但是對(duì)于電磁兼容性(Electromagnetic Compatibility，EMC)學(xué)科的研究還是在近代電力運(yùn)用水平不斷提升的背景下開展的，并且很快就逐步建立起了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，完善了電磁兼容的相關(guān)理論和研究體系。在1999年舉辦的國際EMC會(huì)議上，對(duì)于電磁兼容性應(yīng)用分析的研究領(lǐng)域多達(dá)36個(gè)，可見電能應(yīng)用的廣泛性以及電磁兼容性的重要作用。由此也引發(fā)了各國對(duì)于電磁兼容規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)制定的重視程度，在綜合考慮本國技術(shù)統(tǒng)籌水平的前提下，各國對(duì)于電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的制定工作也在逐漸進(jìn)行，大大促進(jìn)了電磁兼容性的研究進(jìn)程和電磁兼容的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)。

我國對(duì)于電磁干擾問題和電磁兼容性的研究工作近年來取得了可喜的成果，雖然我國在相關(guān)領(lǐng)域的研究起步較晚，但是隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人才培養(yǎng)體系的完善以及國家的重視，我國從1990年起發(fā)布的關(guān)于電磁兼容的公開文獻(xiàn)達(dá)到了210余篇，對(duì)于我國電磁兼容領(lǐng)域的研究工作起到了巨大的推動(dòng)作用，同時(shí)也為我國電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的制定提供了可靠的技術(shù)支撐，推動(dòng)了我國EMC標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)進(jìn)程。與此同時(shí)我國電磁兼容技術(shù)也在不斷地完善和發(fā)展，“EMC預(yù)測中FDTD法的一種建模技術(shù)”對(duì)于大型機(jī)械的電磁特性分析效果甚佳，“人體電磁效應(yīng)計(jì)算的數(shù)據(jù)疊接技術(shù)”準(zhǔn)確地計(jì)算出了人體電磁效應(yīng)的比吸收率，諸如此類的技術(shù)在我國電磁兼容領(lǐng)域被不斷地開發(fā)和應(yīng)用，推動(dòng)了我國電磁兼容領(lǐng)域的發(fā)展，也為電磁兼容的實(shí)際應(yīng)用提供了技術(shù)保障。

2 純電動(dòng)汽車電磁兼容分析

電磁兼容一般意義上是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能夠正常工作，且不對(duì)該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力。由于純電動(dòng)汽車中電能應(yīng)用區(qū)域較多，因此不可避免地各區(qū)域之間的電磁兼容處理難度較高，影響了純電動(dòng)汽車的使用，也阻礙了純電動(dòng)汽車研究和制造水平的突破，所以應(yīng)該要加強(qiáng)對(duì)于純電動(dòng)汽車電磁兼容的分析，提高純電動(dòng)汽車的電磁兼容水平。

影響電磁兼容水平的3個(gè)主要因素分別為干擾源、傳播渠道以及敏感源，這3個(gè)因素也是無法避免的純電動(dòng)汽車運(yùn)行中的必然狀況。由于純電動(dòng)汽車的特殊性，所以在運(yùn)行過程中時(shí)刻都在產(chǎn)生干擾源通過傳播渠道刺激到敏感源的情況，影響純電動(dòng)汽車的運(yùn)轉(zhuǎn)，所以必須要加強(qiáng)對(duì)于電磁兼容三要素的重視和有關(guān)部位的研究，盡量減少干擾源的干擾電磁強(qiáng)度，削弱傳播渠道中的電磁干擾信號(hào)，降低敏感源對(duì)于電磁干擾的敏感程度，從這3點(diǎn)來共同保障純電動(dòng)汽車的電磁兼容水平，促進(jìn)純電動(dòng)汽車制造水平的提高。

由于純電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)汽車的不同，因此其動(dòng)力系統(tǒng)存在著很多差異性。純電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)主要由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、控制器、減速箱以及儲(chǔ)電裝置組成，在純電動(dòng)汽車的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中通過動(dòng)力系統(tǒng)中的電磁信號(hào)來控制動(dòng)力系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)。而不可避免地在動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，干擾源和敏感源散發(fā)和接受的電磁騷擾持續(xù)不斷，因此影響了純電動(dòng)汽車對(duì)于動(dòng)力系統(tǒng)的控制，所以制造商和有關(guān)研究機(jī)構(gòu)要加強(qiáng)對(duì)于動(dòng)力系統(tǒng)中電磁兼容問題的重視，要通過部件的科學(xué)處理和動(dòng)力系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化來降低電磁騷擾水平，保障電磁信號(hào)的準(zhǔn)確及時(shí)，提高純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)的運(yùn)行水平。

3 目前影響純電動(dòng)汽車電磁干擾抑制水平的因素分析

純電動(dòng)汽車電磁干擾抑制水平毋庸置疑是影響純電動(dòng)汽車運(yùn)行水平的重要因素，但是現(xiàn)階段它已經(jīng)成為了阻礙純電動(dòng)汽車運(yùn)行的關(guān)鍵要素。由于電磁干擾抑制技術(shù)研究水平的進(jìn)步遲緩，導(dǎo)致了電磁干擾抑制水平不足以保障純電動(dòng)汽車的運(yùn)行。因此有關(guān)機(jī)構(gòu)和制造商都應(yīng)該及時(shí)地發(fā)現(xiàn)和重視電磁干擾抑制問題，提高電磁干擾抑制水平來保障純電動(dòng)汽車的運(yùn)行。

3.1 車載干擾源抑制技術(shù)研究遲緩

車載干擾源是純電動(dòng)汽車運(yùn)行過程中重要的干擾源之一，也是影響純電動(dòng)汽車運(yùn)行的主要因素，但是在現(xiàn)階段對(duì)于車載干擾源的抑制技術(shù)研究還有所欠缺，嚴(yán)重影響了純電動(dòng)汽車的運(yùn)行。車載干擾源主要是車內(nèi)電氣系統(tǒng)運(yùn)行中產(chǎn)生的電磁干擾信號(hào)，而由于純電動(dòng)汽車的特殊性，其內(nèi)部電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，幾乎涉及到純電動(dòng)汽車運(yùn)行的各個(gè)部位，因此電磁干擾強(qiáng)度較大，影響了純電動(dòng)汽車的運(yùn)行水平。不僅如此，電力電子裝置產(chǎn)生的快速整流、電機(jī)發(fā)動(dòng)等產(chǎn)生的高強(qiáng)度電磁干擾信號(hào)更是嚴(yán)重影響了純電動(dòng)汽車的運(yùn)行水平。

3.2 對(duì)于人為干擾源的汽車外部處理水平較差

影響純電動(dòng)汽車電磁干擾抑制水平的另一個(gè)重要因素就是人為干擾源。隨著人們收入水平的提高，電子設(shè)備的普及和應(yīng)用水平也大幅度提升，這就直接導(dǎo)致了外部電磁干擾信號(hào)的復(fù)雜性，而且電磁干擾強(qiáng)度也大幅度上升，因此給純電動(dòng)汽車的運(yùn)行造成了很大的影響。而目前純電動(dòng)汽車由于技術(shù)的限制和制造成本的原因，純電動(dòng)汽車外部防干擾技術(shù)的應(yīng)用水平較低，而且相關(guān)的電磁干擾抑制材料的使用也較少，所以對(duì)于人為干擾源的處理水平較差，增強(qiáng)了電磁干擾對(duì)純電動(dòng)汽車的影響，阻礙了純電動(dòng)汽車的正常運(yùn)行。

4 提高純電動(dòng)汽車電磁干擾抑制水平的途徑

4.1 加強(qiáng)對(duì)車載干擾源的抑制技術(shù)研究

作為影響電磁干擾水平的重要因素，車載干擾源不但對(duì)純電動(dòng)汽車的運(yùn)行造成了阻礙，甚至還會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生一些不良影響，因此有關(guān)研究機(jī)構(gòu)和制造商必須加強(qiáng)對(duì)于車載干擾源的重視，有效消減車載干擾源造成的電磁干擾。首先，有關(guān)機(jī)構(gòu)要加強(qiáng)對(duì)于車載干擾源抑制技術(shù)的研究。針對(duì)車載干擾源的干擾源、傳播渠道以及敏感源3個(gè)要素進(jìn)行研究，加強(qiáng)對(duì)電磁干擾信號(hào)散發(fā)和接受部位的電磁信號(hào)消減，通過材質(zhì)和結(jié)構(gòu)的優(yōu)化來有效地減少車載干擾源的電磁干擾，保障純電動(dòng)汽車的正常運(yùn)行。其次，要提高車內(nèi)包裹材料的選取標(biāo)準(zhǔn)。車內(nèi)包裹材料也是消減電磁干擾信號(hào)的重要影響因素，由于電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，優(yōu)質(zhì)的防電磁干擾材料可以在電磁干擾信號(hào)傳播過程

中有效消減電磁干擾強(qiáng)度，減少電磁干擾帶來的不良影響。最后，要加強(qiáng)濾波器的研究和使用水平。濾波器可以有效地減少由于電路通路直接造成的電磁干擾，消減電磁信號(hào)傳導(dǎo)干擾，所以要加強(qiáng)先進(jìn)濾波器的研究和引進(jìn)，從而保障純電動(dòng)汽車的內(nèi)部電磁抑制水平，提高純電動(dòng)汽車的運(yùn)行水平，也可以保障車內(nèi)人員的安全。

4.2 提高對(duì)人為干擾源的電磁抑制處理水平

近年來人為干擾源對(duì)于純電動(dòng)汽車的影響愈發(fā)明顯，由于電子設(shè)備的普及，導(dǎo)致純電動(dòng)汽車外部人為電磁干擾信號(hào)密布，電磁干擾強(qiáng)度也有所提升，所以必須要提高對(duì)人為干擾源的電磁抑制處理水平，降低外部電磁干擾信號(hào)對(duì)純電動(dòng)汽車影響。要提高車體材料的選取水平，車體材料無疑是消減外部電磁干擾信號(hào)的最主要因素，也是減少外部人為干擾電磁信號(hào)強(qiáng)度的關(guān)鍵要素，所以必須要加強(qiáng)車體材料的選取水平，選取高電磁抑制的材料來進(jìn)行外部涂抹，以此來確保對(duì)電磁干擾信號(hào)的消減水平。

5 結(jié)論

隨著能源危機(jī)加劇和新能源開發(fā)利用水平的不斷提升，再加上環(huán)保意識(shí)的普及，純電動(dòng)汽車的使用將會(huì)持續(xù)擴(kuò)大，但是由于目前我國純電動(dòng)汽車電磁兼容和電磁干擾抑制技術(shù)的研究進(jìn)步遲緩，無疑阻礙了純電動(dòng)汽車的使用效果。所以有關(guān)制造商和相關(guān)研究機(jī)構(gòu)必須要加強(qiáng)對(duì)于純電動(dòng)汽車電磁兼容和電磁干擾抑制技術(shù)研究的重視，有效提高電磁兼容水平和電磁干擾抑制水平，科學(xué)合理地保障純電動(dòng)汽車的運(yùn)行效果和車內(nèi)人員安全，樹立良好形象，為純電動(dòng)汽車的普及奠定基礎(chǔ)。

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ElectromagneticCompatibilityAnalysisandElectromagneticInterferenceSuppressionforElectricVehicles

LI Xingyu

(Technology Center，Anhui Jianghuai Automobile Group Co.,Ltd.,Hefei Anhui 230601,China)

As China’s energy crisis aggravated and environmental protection social construction process sped up,the attention and popularity for pure electric vehicles have been greatly improved which also promote the development of China’s electric vehicle field in recent years.But because of research progress for pure electric vehicles including electromagnetic compatibility and electromagnetic interference suppression technology is slow, the existing bottleneck has not been able to break all the time, resulting in low research and making level of pure electric vehicles,which seriously impact electric vehicle popularization work in China, also hinder the construction of environment-friendly society.At present, the status quo, influencing factors and level raising way of the electric vehicle electromagnetic compatibility and electromagnetic interference suppression technology in China were analyzed.It lays foundation for the popularity of electric vehicles.

Electromagnetic compatibility; Electromagnetic interference; EMI suppression

2017-05-10

李興宇，本科，工程師，從事整車及零部件電磁兼容和電子電器性能領(lǐng)域研發(fā)、試驗(yàn)工作。E-mail：pestlxy@163.com。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.10.018

U469.72

A

1674-1986(2017)10-077-03