純電動(dòng)城市客車低頻電磁場(chǎng)測(cè)試

何東益,張 勇，劉青松，覃延明 ，曹 鐘

(1.招商局檢測(cè)車輛技術(shù)研究院有限公司 國(guó)家客車質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，重慶 401329；2.重慶市電磁兼容工程技術(shù)研究中心，重慶 401122；3.廈門金龍聯(lián)合汽車工業(yè)有限公司，福建 廈門 361023)

由于純電動(dòng)客車的動(dòng)力來源于電動(dòng)機(jī)與電池，相比傳統(tǒng)燃油車而言，其電磁環(huán)境更為豐富。純電動(dòng)城市客車在行駛或充電過程中，在車廂內(nèi)外產(chǎn)生的復(fù)雜電磁環(huán)境會(huì)危害裝心臟起博器等乘客和駕駛員的生命健康[1-2]。另外，車體自身產(chǎn)生的低頻電磁場(chǎng)同樣是危害人體安全的主要因素[3]，而且在不同工況下產(chǎn)生低頻電磁場(chǎng)強(qiáng)度差異較大。此外，車體本身產(chǎn)生的低頻電磁場(chǎng)對(duì)車輛安全運(yùn)行也存在風(fēng)險(xiǎn)。

目前，我國(guó)在這方面的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 37130—2018《車輛電磁場(chǎng)相對(duì)于人體曝露的測(cè)量方法》[4]，由于低頻電磁場(chǎng)環(huán)境中主要以磁場(chǎng)為主[5]，所以在GB/T 37130—2018中用磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度作為車輛低頻電磁場(chǎng)的測(cè)量和評(píng)判參數(shù)。本文對(duì)全國(guó)新能源公交車性能評(píng)價(jià)賽[6]中20余輛不同類型的純電動(dòng)城市客車按GB/T 37130—2018[4]測(cè)試方法進(jìn)行低頻電磁性能測(cè)試，選取其中10輛車內(nèi)部的低頻磁感應(yīng)強(qiáng)度結(jié)果，分析不同車輛在相同測(cè)試位置和相同工況下的低頻電磁場(chǎng)差異。

1 低頻電磁場(chǎng)測(cè)試準(zhǔn)備

采集低頻電磁場(chǎng)信號(hào)的測(cè)試裝備為某公司SEM-400設(shè)備，其最多可支持7個(gè)測(cè)試探頭同時(shí)工作，探頭低頻磁感應(yīng)強(qiáng)度量程為60 nT～80 mT，測(cè)試頻率范圍為10 Hz～400 kHz。

為避免同一工況下多次測(cè)量導(dǎo)致車輛狀態(tài)不一致的影響，本次測(cè)試采用4個(gè)測(cè)試探頭同時(shí)采集不同位置的方法。另外為杜絕環(huán)境底噪對(duì)試驗(yàn)的影響，測(cè)試地點(diǎn)選取重慶機(jī)動(dòng)車強(qiáng)檢試驗(yàn)場(chǎng)性能試驗(yàn)路，該路段不會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的電磁干擾。

數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)采用上述SEM-400的配套軟件，軟件中內(nèi)置GB/T 37130—2018[4]頻域計(jì)權(quán)值的磁感應(yīng)強(qiáng)度限值的數(shù)字錄波器。為確保計(jì)算結(jié)果的精確度，在頻率50 kHz后的數(shù)據(jù)采用均方根處理。

2 測(cè)試結(jié)果與分析

本文采用GB/T 37130—2018中表A.1的磁感應(yīng)強(qiáng)度作為測(cè)試限值。背景噪聲全頻段(10 Hz～400 kHz)的磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)低于限值10%要求[4]。通過單探頭測(cè)試試驗(yàn)道路上的背景噪聲，其磁感應(yīng)強(qiáng)度全頻段內(nèi)都大大低于限值10%，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，如圖1所示。

圖1 試驗(yàn)道路背景噪聲磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果

為便于分析，本文將測(cè)得的磁感應(yīng)強(qiáng)度H的μT單位轉(zhuǎn)換為dB單位，轉(zhuǎn)換公式為HdB=20 lgHμT。而且只分析最具表征意義的最小裕量點(diǎn)的情況。最小裕量點(diǎn)是指某頻率下的限值與該頻率下所測(cè)磁感應(yīng)強(qiáng)度的代數(shù)差最小的點(diǎn)。最小裕量如果為正值，則在限值線以下為合格；如果為負(fù)值則超過限值線為不合格。如果某個(gè)測(cè)點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小裕量y用dB表示，則：

ydB=20 lgx-20 lgy

式中：x為最小裕量點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度限值，μT；y為最小裕量點(diǎn)處所測(cè)對(duì)象輻射的磁感應(yīng)強(qiáng)度值，μT。

被選取的10輛車(12 m段與8 m段各5輛)輻射的磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小裕量見表1和表2。

表1 12 m段(11～12 m)磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小裕量 dB

表2 8 m段(8～9 m)磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小裕量 dB

表1與表2中，車輛加速狀態(tài)為從靜止?fàn)顟B(tài)以最大加速度行駛至60 km/h，車輛勻速狀態(tài)為勻速40 km/h。從表1和表2中可知：

1)車輛電磁場(chǎng)對(duì)人體曝露情況而言，10輛車均未超過GB/T 37130—2018中表A.1評(píng)價(jià)規(guī)則的磁感應(yīng)強(qiáng)度限值，皆為合格，而且裕量較大。

2)相同測(cè)試位置情況。不同車型的駕駛員頭部位置在加速、勻速兩種工況下的磁感應(yīng)強(qiáng)度的區(qū)別不大；但是后排乘客位置在加速、勻速兩種工況下的磁感應(yīng)強(qiáng)度，區(qū)別較為顯著。

3)相同測(cè)試工況情況。不同車型加速狀態(tài)的磁感應(yīng)強(qiáng)度都比勻速狀態(tài)的磁感應(yīng)強(qiáng)度差異更為顯著。

以上2)、3)情況產(chǎn)生的主要原因?yàn)椋?0輛車的電機(jī)、電池布置在車輛尾部區(qū)域，故后排乘客位置相比駕駛員位置距離電機(jī)、電池等主要電磁設(shè)備更近。另外相比勻速狀態(tài)而言，加速狀態(tài)時(shí)的車輛電機(jī)處于更高強(qiáng)度的負(fù)荷狀態(tài)，故加速狀態(tài)比勻速狀態(tài)的差異更為顯著。

3 結(jié)束語

通過測(cè)試得到10輛配置不同的純電動(dòng)城市客車的低頻電磁場(chǎng)性能，從測(cè)試結(jié)果得出低頻電磁場(chǎng)容易產(chǎn)生的區(qū)域，最后針對(duì)產(chǎn)生電磁環(huán)境的原因進(jìn)行分析。