电动汽车低压直流电机电磁兼容性问题和整改方法

作者:快检测查重系统     发表时间:2021-06-17 16:40:00   浏览次数:40


近年来我国机动车保有量不断增加,汽车产业成为国民经济发展重要支柱,随着能源危机加剧,传统汽车能耗问题日益受到重视。电动汽车使用节能环保,电动汽车面临严峻的EMC问题,电磁兼容是设备系统在电磁环境中正常工作不对事物构成电磁骚扰的能力,车辆电磁兼容是零部件在电磁环境中工作。传统燃油汽车中干扰源主要是火线圈,电动汽车内部集成大量电子电气系统,高压部件包括电池包,充电机等,低压电器部件有雨刮电机,继电器等,电子电气部件工作产生电磁干扰,目前汽车设计向智能化发展,为采集车辆环境参数,汽车加载传感器等电子设备,对电磁干扰敏感,可能出现数据丢失等现象。电动汽车上市需通过工信部公告实验,电动汽车EMC设计面临许多条件,座椅电机,鼓风机等使用低压电流电机广泛应用,低压电流电机工作发出辐射是电动汽车重要干扰源。

一、电动汽车EMC整改原理

电动汽车需通过安全等强制标准测试,整车EMC是电动汽车公告测试项目,国内电动汽车EMC测试标准主要检测整车不同车况辐射辐射,汽车零部件影响MEC特性,需进行EMC测试常见零件包括电池包,暖风机等,测试项目包括传导与辐射发射。EMC整改是对整车EMC测试超标采用的优化方法,根据测量结果采取整改方法可改善测试结果。

常见的EMC整改方法包括接地,滤波。根据实验结果选择合适的整改手段才能取得理想效果。低电压电流电机在电动汽车上应用广泛,研究直流电机电磁发射特性对改善电机状况具有重要意义[1]。直流电机由定子与转子组成,定子与转子空隙为气隙,其大小对电机运行影响很大。小型电机中气隙为1-3mm。电机依靠电力驱动,电刷两端加直流电压,载流线圈受电磁力为f=Bil.i为直流电机工作电流,B为磁感应强度,l为导体有效长度。电刷电压不变,电机旋转方向一致。电磁力与电枢半径乘积为转矩,低压直流电机能大范围平滑调速,电动汽车由电池包供电,高压不能直接给低压部件供电,经DCDC变化后为车载蓄电池充电。

电动汽车窄带测试需打开暖风机,前照灯等,某车企开发新款电动汽车时,测试结果超标,频段集中于30-50MHz,针对窄带发射超标采取相关手段整改,测量暖风机不工作状态下窄带发射,认定暖风机为造成辐射发射超标干扰源。暖风机工作产骚扰噪声,耦合到其他线束发射[2]。采用铜箔屏蔽暖风机电源,测试电机工作状态结果满足限值要求。

二、磁环抑制低压直流电机传导干扰研究

铁氧体是具有较强磁铁性金属氧化物,电流流过导线在周围产生磁场,宏观表现为强度磁性,铁氧体电阻率较高,软磁铁样题是广泛使用的有耗材料,在抑制电磁干扰方面具有重要作用。磁环对高频噪声有很好的抑制作用,通常由软磁氧体制成。EMC整改中磁环用作低通滤波器,低频段磁环感性阻抗值低,高频段对谐波等电磁干扰抑制。

工程常用25MHz阻抗表明磁环阻抗特性,需测量某频阻抗,测量磁环阻抗用直径φ=0.5mm2漆包线穿过磁环圆心,选用某型号磁环测试,磁环与线束存在寄生电容,电阻与电感表征磁环吸收反射高频干扰能力。根据等效模型,与电容并联求出阻抗表达式。电刷与换向器产生电弧产生电磁辐射,瞬变电压含有大量高频成分,电机换向发出传导干扰,暖风机使用永磁直流有刷电机,暖风机是汽车重要干扰源。整车EMC整改中经常使用铁氧磁环。以暖风机为例研究磁环抑制电流传达干扰,线圈圈数影响电路参数,增加圈数电路阻抗谐振频率降低。

三、滤波器性能优化

直流电机工作中电机内部产生高频干扰通过线束向外辐射。定位雨刮电机是造成辐射超标干扰源,电动汽车雨刮电机与电源构成回路,接地是常用整改方法,利用雨刮电机外壳接地性质选择接地改善发射。辐射由电路电流环路引起,环路向外界辐射能量,电机电源线与地构成环路。

GB/T 18655-2010测试下,采用接地可降低辐射发射,不同接地点抑制效果不同,接地点会路电流大辐射水平高。滤波器从不同频率成分信号滤出特定频率成分信号,滤波器分为高低通滤波器等,巴特沃斯型滤波器对构成元件Q值要求较低,介绍五阶巴特沃斯LPE设计方法,插入损耗是滤波器重要性能参数,实际插入损耗曲线与理想曲线存在较大差异,电感及线路中存在寄生参数是影响性能重要原因,通过减小引脚长度等方法改善滤波器插入损耗,将滤波器应用于低压直流电机传导发射测试,降低电机传导发射。传导干扰水平频段在0.15-108MHz内降低。

四、结语

本文研究电动汽车低压直流电机EMC特性,车载暖风机和后视镜电机为低压直流电机,工作中发出强烈电磁干扰,是无法通过EMC测试国标的重要原因,对零部件EMC测试项目低压直流电通过率不高。目前电动汽车EMC检测合格率较低,未来研究要建立精确的电阻阻抗模型,电动汽车是集成许多电子电气设备系统,难以掌握其传播路径,需建立系统传播拓扑结构。


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