侯友龍，凌 君

(江蘇常隆客車有限公司，江蘇 江陰 214400)

隨著技術的不斷進步，我國純電動客車開始出口到國外并投入運行。出口純電動客車需要滿足不同國家的法規(guī)要求，其中電磁兼容(EMC)測試是重要的內(nèi)容之一。純電動客車較傳統(tǒng)燃油車采用了更多的高壓大功率電氣部件，以及系統(tǒng)集成度和電磁敏感度高的電子控制單元，其EMC問題尤為突出[1-2]。本文根據(jù)某出口歐洲車型，對在依據(jù)ECE R10《關于就電磁兼容性方面批準車輛的統(tǒng)一規(guī)定》測試時出現(xiàn)的問題進行分析和改進。

1 測試過程和分析

整車在電器件布置時已經(jīng)注意將高壓部件和低壓通訊部件分離，同時將高壓電纜與低壓通訊線束間隔至少300 mm布線，避免纏繞和交叉。整車通訊線采用雙絞線，雙絞線的抗電磁干擾能力好于平行線[3-4]。

1.1 窄帶(NB)輻射發(fā)射測試

車輛處于上電且驅(qū)動電機不工作狀態(tài)，變速器擋位處于“N”，其他電器件全部打開且處于連續(xù)工作狀態(tài)。該工況的測試結果如圖1所示。其中在30～60 MHz頻段的輻射值超出限值。通過逐步斷開相應電器件進行排查，在斷開DC/DC時，50～60 MHz頻段的輻射值下降；再斷開電機控制器內(nèi)開關電源時，30～50 MHz頻段的輻射值也下降。

圖1 上電且驅(qū)動電機未工作狀態(tài)

DC/DC與電機控制器(DCU)的輻射主要來自其內(nèi)部的IGBT管。IGBT管開關的高頻率通斷瞬間會產(chǎn)生很高的du/dt,易形成大量的諧波，通過器件或電路中的寄生參數(shù)增強干擾，同時集成化的器件采用脈沖調(diào)制技術(PWM)進行整流和逆變，導線上存在共模電流和差模電流，從而產(chǎn)生電磁輻射，并通過空間輻射、傳導和耦合方式向外發(fā)射[5-7]。

經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)：因器件外殼有固定螺栓、接插件座，存在縫隙和孔洞，產(chǎn)生電磁泄漏；個別高壓線束屏蔽層未完全與殼體搭鐵。

1.2 寬帶(BB)輻射發(fā)射測試

車輛上電，換擋桿置于“D”擋，電器全部開啟并連續(xù)工作，以40 km/h恒速在實驗室轉(zhuǎn)鼓上運行。該工況的測試結果如圖2所示。根據(jù)法規(guī)[8]要求，測試值雖然超過準峰值限值線QP(圖中實線)，但是未超過峰值限值線PK(圖中虛線)，該項可以通過測試。

圖2 上電且驅(qū)動電機工作狀態(tài)

由于開關電源IGBT輻射的影響，在30～50 MHz頻段輻射數(shù)值偏大。

1.3 電磁輻射抗干擾測試

車輛上電，擋位桿置于“D”擋，電器全部開啟且連續(xù)工作，以50 km/h恒速在實驗室轉(zhuǎn)鼓上運行，此工況下觀察各電器件是否正常工作，車速有沒有偏差±10%，未工作電器件是否異常啟動等。

在測試過程中，儀表板上的駐車制動氣壓數(shù)值顯示有異常波動，該氣壓傳感器采用的是電子電壓式傳感器?，F(xiàn)場車輛實際未出現(xiàn)進氣或放氣，所以判斷是氣壓信號受到電磁輻射干擾所致?，F(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)：該氣壓信號的地線與車輛地線共用一處搭鐵點，且距離氣壓傳感器較遠，這會帶來較大的布線電容和電感，隨著干擾頻率的增加，可能會成為噪聲源，進而對氣壓信號造成干擾；氣壓信號線與除霜器的高壓電源線并行，間距只有50 mm，造成該信號線抗干擾能力不強。

2 改進措施和效果

針對上述EMC問題，在測試現(xiàn)場很難做到對部件進行重新設計，考慮到EMC要素有：抑制噪聲源、阻斷傳播途徑及增強設備抗干擾能力[9-10]，在現(xiàn)場制定電磁屏蔽、干擾吸收處理、接地和布線優(yōu)化的改進措施。

1) 電磁屏蔽。一般采用電阻率小的良導體材料，如箔帶、導電織物、導電涂層及鍍層等，以抑制電磁泄漏。此處采用銅箔帶將器件外殼原來縫隙和孔洞密封；將原來的普通橡膠密封圈換成導電硅膠密封圈；將因拆蓋檢查而未擰緊的螺栓按5 Nm的扭力擰緊，避免出現(xiàn)縫隙；原先僅將線束屏蔽層用自攻螺絲釘與車身搭鐵，現(xiàn)將高壓金屬插件尾端用銅箔包裹后與線束屏蔽層連接，并搭到機箱殼體搭鐵處，如圖3(a)所示。

2) 干擾吸收處理。在測試現(xiàn)場采用鐵氧體吸收型磁環(huán)，將電磁干擾的能量吸收并轉(zhuǎn)化為熱量消耗掉，以此來抑制高頻干擾信號。在DC/DC和DCU進線端分別增加20～100 MHz磁環(huán)，將正負極都穿過磁環(huán)，為增加吸收效果，導線需與磁環(huán)內(nèi)徑密貼，減少空隙以防止漏磁，如圖3(b)所示。

(a) 插件電磁屏蔽圖

3) 接地和布線優(yōu)化。在整車電磁環(huán)境中，良好的搭鐵可以有效抑制電磁干擾，同時不同類別的電纜盡可能分開布置，可提高電磁輻射抗干擾能力[11-12]。分別將DCU和DC/DC的搭鐵點用砂紙打磨，去除表面的絕緣漆和氧化層，增加接觸面積，搭鐵線選用25 mm2銅編織帶，就近單獨搭鐵，為干擾信號提供低阻抗的通路，抑制干擾信號對設備的干擾；將氣壓信號的地線引出，與高壓除霜線路相距至少300 mm，并在氣壓傳感器附近搭鐵，抑制線纜間串擾，提高氣壓傳感器自身抗干擾能力。

通過采取以上三方面的改進措施，再次測試，結果如圖4所示。可以看出，窄帶和寬帶輻射數(shù)據(jù)明顯降低，儀表板上的氣壓數(shù)值也不再波動，最終整車通過歐盟EMC認證。

(a) 改進后的窄帶測試結果

(b) 改進后的寬帶測試結果

3 結束語

隨著純電動客車出口歐盟數(shù)量日益增多，EMC測試會越來越重要。本文通過分析出現(xiàn)的實際問題，采取在現(xiàn)場可操作性強的改進措施，有效地抑制了電磁輻射，提高了部件的抗干擾能力，并為部件及整車EMC優(yōu)化設計提供了一些參考。