新能源汽车驱动系统(新能源电驱系统标准解读与拓展)

导语：在解读《电动汽车安全指南2019版》中，EMC安全已经被明确纳入其中，指南中5.5.3详细规定了电驱动EMC及防护措施；在《2020版新能源汽车国家强制标准即将发布》中，也提到唯一电驱动系统EMC安全标准：GB/T36282-2018《电动汽车用驱动电机系统电磁兼容性要求和试验方法》。在《电磁兼容性(一)》中，我们已经分析了电动车以及电驱动系统的电磁干扰来源，我们这次还是把电驱动作为干扰源，结合EMC安全相关标准，分析上次未研究完的问题。

我们从以下几方面展开讨论：

1.电驱动系统的电磁干扰路径

2.电磁干扰频段测试

3.抑制干扰的方式

1.?电驱动系统的电磁干扰耦合路径

由于电驱动系统内辐射干扰主要是由于传导电磁干扰引起的，而且可以通过添加屏蔽等物理手段进行抑制，而传导干扰沿着导体进行传播，相比辐射干扰更难抑制。

这里我们谨遵毛爷爷的指导，抓主要矛盾，只分析传导干扰。传导干扰是通过所在系统中各种导体传输线，以电流、电压形式进行耦合传播的干扰。

在前面文章中已经提过电驱动中存在差模干扰和共模干扰（传送门：《新能源电驱系统标准解读与拓展：电磁兼容性(一)》），在分析干扰路径前，我们先要明白什么是差模干扰？什么是共模干扰？

差模干扰（Differential-mode）：干扰电压存在于信号线及其回线（一般称为信号地线）之间，干扰电流回路则是在导线与参考物体构成的回路中流动。

共模干扰（Common-mode）：干扰电压在信号线及其回线（一般称为信号地线）上的幅度相同，这里的电压以附近任何一个物体（大地、金属机箱、参考地线板等）为参考电位，干扰电流回路则是在导线与参考物体构成的回路中流动。

关于DM和CM，下图表示的很清楚了，供参考：

简单来说，差模干扰时信号线到信号线的回路干扰，共模干扰是信号线到地的回路干扰。

01?电驱动系统的差模干扰路径

IGBT开通关断期间感应出瞬态脉冲电压，在相线与电源线组成回路中产生电流，形成差模干扰回路。差模传导电磁干扰耦合路径示意图如下所示：

传播路径1，通过耦合到母线最终流回到电池；传播路径2，是产生的较高频的电流通过电机内部产生尖峰电压。电流1、电流2的和，就是逆变器产生的总体差模干扰电流。

02?电驱动系统的共模干扰路径

共模传导电磁干扰耦合路径示意图如下所示：

路径1，为开关器件IGBT处形成的干扰，在三相逆变桥臂上中性点的电位是规律性阶跃变化的，IGBT与散热器之间存在杂散电容，在IGBT开通关断的瞬间，产生的高频du/dt会通过其上寄生电容充放电，进而产生共模电流，最终通过输入电缆线回到逆变器形成共模干扰回路。

同时，研究指出，电机的定子绕组和电机机壳之间，也存在着较大的寄生电容，存在于电池、电机中性点上的共模电压也会通过上述寄生电容形成共模EMI电流，并通过高压线缆最终回到逆变器形成路径2。

电流1、电流2的和，就是逆变器产生的总体共模干扰电流。

以上，我们完成了电驱动电磁干扰源和干扰路径的分析，那么下一步看看敏感器件有哪些。我们只有知道了干扰频段的大小是多少，才能指导干扰到哪些器件，接下来我们看看如何测试干扰频段。

2.?电磁干扰频段的测试

传导干扰和辐射干扰如何进行测试？不同频段的振幅是多少？会不会影响到敏感期间呢？

带着这些问题，我们看一下专门针对电驱动EMC的GB标准——《GB∕T?36282-2018?电动汽车用驱动电机系统电磁兼容性要求和试验方法》，带着满怀激动的心情点开了标准页面，BUT，GB/T36282-2018标准目录是这个样子，说好的传导发射呢。。。。。。。

《电动汽车安全指南》与《GB/T?18655》

不怕，我们再看《电动汽车安全指南2019版》涉及的电驱动EMC安全标准，在5.5.3.1中规定：

这下就没问题了，《GB/T36282-2018》要与标准《GB/T?18655-2018车辆、船和内燃机无线电骚扰特性用于保护车载接收机的限值和测量方法》相结合去看，而且，《GB/T?18655-2018》的标题提到了敏感器件：车载接收机。车载接收机多种多样，工作的频段范围非常广，标准中是怎么规定限值的呢？

传导电磁干扰测试

《GB/T?18655-2018》涉及零部件传导发射测试的章节如下图，共有两种测试方法：电压法与电流探头法。

测试方法以及限值在标准中写得很详细，喜欢童鞋可详细研读一下，这里不再过多介绍，我们直接上张测试照片：

传导电磁干扰测试平台，主要由电源、人工电源网络、接收器、电源钳、直流高压线缆、电驱动（或电机+逆变器+交流线缆）、测功机等部分组成。接收器可以通过LISN测得系统产生的传导电压，也可结合电流测得直流动力线缆单根电流和共模电流。

电机空载和带载分别测试正极电压传导，借用一下某大神的结果（来源于网络，若有侵权，请联系作者）：

其中规定限值的参考标准为CISPR25，这是上述标准《GB/T?18655》英文版本，可以看出，很多频段都严重超标，需要找到响应的措施，抑制干扰。

（关于电磁干扰相关标准，后续会专题统一总结，敬请期待）

辐射干扰途径因可以通过添加屏蔽等物理手段进行抑制，所以不做重点讲解，但是测试的环节不能少，电驱动系统辐射干扰如何测量呢？

这次先看《GB/T?18655-2018》的目录，标准中介绍了三种方法：ALSE（装有吸波材料的屏蔽室）法、TEM小室法、带状线法。ALSE法介绍非常详细，并对不同频率推荐使用了不同天线：

再看下《GB/T36282-2018》辐射干扰测：

测试方法出自《GB/T?18655-2010》，而且在30MHz~1000MHz只说明了用双锥天线测试（#我要你有何用。。。#）测试步骤不再详述，试验台与传导发射试验类似，多增加了接收天线，这里只针对30MHz-200MHz的测试，上图一张：

同样，测试完成的频谱图与标准中的限值相比较，找到不达标的频谱段，采取措施进行抑制。

3.?抑制干扰的方式

抑制电磁干扰是相对专业的问题，也由于篇幅的原因，这里简单说一下：

通过第1节的电磁干扰分析，可以看出，差模干扰电压是影响系统性能的最主要原因，因为差模干扰回路都是在驱动系统内形成的。通过调制开关通断时占空比的大小等方法可以对差模干扰路径?1?进行抑制。通过添加滤波器、添加屏蔽层等方法可以对流经电机内部的耦合差模干扰路径?2?进行抑制。

4.?展望

本篇主要分析了电驱动的电磁传导干扰的耦合路径和，依据GB/T?18655-2018介绍了传导发射和辐射发射的试验方法（GB/T36282-2018貌似不怎么靠谱），最后简单说了一下的电磁干扰的抑制措施。后续会对电驱动的抗干扰能力进行分析与相关测试标准的解读。

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

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（图/文/摄：太平洋汽车网问答叫兽）