电驱动系统电磁兼容性对新能源汽车的影响是什么？

一、电磁兼容性的重要性

新能源汽车与传统汽车区别主要存在两个方面：一方面是使用的能量来源，另外就是它的动力系统。传统内燃汽车的驱动来源大多由石油等产品提炼的而成的，在使用过程中，内燃机燃烧燃料会产生污染物，会对资源及环境造成不.良影响；但是新能源汽车的驱动源来自电能，电能可由其他形式的可再生能源转化而来，比如水电、氢能等。

这些能源无污染、可再生。在动力系统方面，传统汽车使用内燃机和变速器作为动力输出单元，但有一个较大的缺陷，就是能量利用效率较低，能量转化率一般不超过30%；而新能源汽车驱动系统能量转化效率可以达到90%。由于新能源汽车驱动系统含有大量的高压电气设备，如驱动电机、逆变器和驱动电池等。

此外，新能源汽车还配有行车控制单元，电池管理系统等低压设备，并且还需要电力电子器件进行高压与低压的能量变换。另外随着科技的不断发展，新能源汽车内部电子化程度日益增高，而车内的空间是有限的，在有限的空间环境下安置许多的电力电子装置，导致新能源汽车内部环境的电磁环境变得越来越复杂。

在这种情况下，新能源汽车与其环境中存在的电子设备之间存在互相干扰，严重时甚至会出现车辆自身设备的自扰、互扰，以及与通信射频设备形成电磁环境不兼容等问题，这对新能源汽车的正常运行造成严重影响。目前也发生过几起关于新能源汽车的安.全事故的事件。

如某款新能源汽车在图像识别时出现故障，其紧急制动功能出现失灵，还有经过通信发射台时，车内的通信设备出现短暂不工作状态，这些事件出现的原因很可能与电磁兼容问题有关。《电工术语电磁兼容》对电磁兼容的定义为：设备或系统在电磁环境中能够正常工作且不会对该环境中其它事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。

新能源汽车的电磁兼容问题即为车载各种用电设备对外发出的电磁干扰都不会对车内的其他设备正常工作产生干扰。并且要求所有车内用电设备都可以经受一定程度的干扰，不会因为外界有了干扰就不能正常工作。所有的汽车设备能够“和平共处”，能够正常运行，不受影响。

新能源汽车电磁兼容的三要素为电磁骚扰源、耦合路径和敏感设备，常见的解决汽车电磁兼容问题的措施有控制骚扰源的发射、阻断传播路径、提高敏感设备的抗干扰性能等其他方面。新能源汽车厂商想要所生产的汽车上市出售必须通过这些特定的电磁兼容标准和法规。

而且强制要求新能源汽车零部件和整车产品必须在符合试验测量规范的情况下满足国家所要求的电磁兼容标准。电磁兼容性是电子设备产品的检验合格线，一旦汽车产品的电磁兼容性经过标准试验后不满足对应的标准要求，那么对应的产品则视为不合格产品，不能进行上市出售，必须经过整改之后再次检验符合要求才可以上市。

新能源汽车优良的电磁兼容性能取决于其设计是否优良，在新能源汽车设计初期做好电磁兼容预测是保障汽车电磁兼容性能合格的基础，通过在初期对新能源汽车可能存在的电磁干扰进行预测分析，从而及时采取防护措施进而避免高额的防护费用，同时也规避了等整车出厂过后才发现其电磁兼容性能不合格造成的影响。

二、电磁兼容理论基础

新能源汽车电气电子设备的电磁环境具有错综复杂的特点，会受到不同程度的电磁骚扰的影响。根据其电磁骚扰产生的来源，可以划分为下列几种：汽车车外电磁骚扰是指为车辆在运行途中遭受的由各种外部因素所导致的电磁骚扰。这些电磁骚扰只有在特定的条件下才会发生，也就是附近存在其他的电子设备。

如无线通信基站、高压输电线等，亦或是自然界的电磁噪声如雷电、沉积静电等，它们会对距离较近的车辆产生电磁骚扰。汽车车内电磁骚扰是指汽车的各种电气设备在工作时产生的电磁骚扰，这些设备包含驱动系统、高压电池管理系统等。这些骚扰轻则影响设备的性能，重则影响设备正常工作甚至汽车的行驶安.全。

新能源汽车电磁骚扰的传输耦合途径包括两个：其中一个是传导发射，电磁骚扰噪声通过高低压线束和金属连接体进行传播；另外一个是辐射传播，电磁骚扰噪声在空间以电磁感应和电磁辐射两种方式进行传播。因此，电磁骚扰耦合途径可分为传导耦合和辐射耦合。

传导耦合。新能源汽车车辆线束众多，因此线缆是传导耦合的重要载体，通常是系统中*长的部分，甚至可以等效为天线接收和发射电磁噪声。因为假设电缆比波长短，电路间的耦合可以用导体间的集总电容和电感来表示，然后可以用普通的网络理论来分析电路。传导耦合可分为公共阻抗耦合、感性耦合和容性耦合。

公共阻抗耦合新能源汽车车内多个电子电气部件使用同一个车载低压电源或者高压动力电池进行供电，电源的内阻抗及它们所共用的电源线阻抗就成为这些部件的公共阻抗。多个部件使用同一条地线接地，则地线的阻抗也会成为这些部件的公共阻抗。一般而言，常见的传导耦合是公共性耦合，其中至少存在两个互相耦合的电路。

感性耦合线缆线束特别是高低压线束之间通常存在电感性耦合，交流电在发射电路上会形成一个变化的磁场，而交变磁场会在受扰电路中形成感应电压。容性耦合线缆线束之间、线束与金属车体之间和不同空间安装的控制器金属箱之间，通常存在容性耦合。为减小容性耦合电压，可以考虑从导线的电容、导线对地电容和受扰线的阻抗三个方向来着手。

辐射耦合。电场和磁场的结合，称之为电磁耦合或者辐射。对于近场分析，我们通常考虑电场和磁场，而对于远场分析，我们考虑电磁场情况。当敏感部分处于电磁远场区域时，电磁骚扰在空间介质中以电磁波这种方式传播，耦合到敏感部分的，这种传输方式称为辐射耦合。

三、电驱动系统结构

新能源汽车里高压电池组的在运行过程中充当动力源，电池管理系统是依照汽车的行驶状态和工况来控制电池的输出电压，从而保证汽车能够正常安.全运行。三相逆变桥的作用是将高压电池组里面的直流电转变成为交流电，保证驱动电机能够正常运行。直流线缆的线缆用来连接逆变器和高压电池组的，三相交流线缆属于动力线缆。

当驱动系统运行工作时，会产生强电压大电流，所以三相交流线缆一般使用带屏蔽层的线缆，这样不仅能够保证系统能够正常工作而且还可以减少线缆产生的电磁骚扰。因为永磁同步电机功率因素高、允许过载电流大、可靠性强等优点，新能源汽车厂商普遍倾向选择永磁同步电机作为驱动系统的动力电机。

其作用是将电能变换成机械能，是新能源汽车驱动系统的关键部分。

电机驱动系统中的逆变器、电机等其他设备均利用导线进行传输能量和信号，由天线理论可知当信号的传输频率越大时，其导线的天线效应愈加明显，因此，驱动系统的辐射问题可以看作由导线的电磁辐射引起的。

因此，可以把线天线看作是由许多个单元偶极子组成的，当需要求解导线在空间产生的电磁场分布特性时，一旦知晓了导线的电流分布特性再利用单元电偶极子法即可求出导线在空间的电磁场分布。

四、信号线缆接地

新能源汽车含有大量的电气电子设备，各种强电系统与弱电系统共存，在车辆狭小空间中，存在着高压动力电池、驱动电机等强电磁骚扰源，电池管理系统、电动助力转向、安.全气囊以及各种传感器等弱电类敏感设备。在这个条件下，要实现各车载系统或设备间的电磁兼容，达到各个系统协调运行。

同时有不会出现互相干扰，这对电磁干扰的控制和抑制设计、车载电气设备的布置和布线都提出了很大的挑战。尤其车底布线空间有限，高低压线缆相邻较近，如何合理布线，避免线缆间的干扰是关系到车辆电磁兼容性的重要事项。屏蔽线缆是指在绝缘线的外层，另加一层金属膜，也就是屏蔽层。

屏蔽线缆的屏蔽层一般是由其它非磁性材料制成，如铜、铝等，且厚度极薄，在线缆工作频率较低时可能远小于工作频率上的金属材料的趋肤深度。因此，屏蔽层的屏蔽效应，主要不在于金属体对电、磁场反射、吸收、分流而产生的，而是由于屏蔽层的接地产生的，接地的形式将直接影响其屏蔽效果。

大多线缆电路模型或传输线模型均有一个前提，敏感线缆的近端和远端负载均接地，以接地平面作为回流层。但是，对于新能源电动汽车而言，存在大量传感器以及与之相连的线缆，由于很多传感器由于结构原因或为避免车体地环路电流的影响，传感器负载并不接地。