新能源汽车电驱动系统EMC测试深度解析（上篇）

引言

目前，国内主机厂为了能满足公告管理需求，整车必须满足国家强制标准GB 14023-2011；且2021年1月1日起，全部车型产品必须满足更加严格的整车EMC国标GB 34660-2017。为此，主机厂对各供应商所供零部件的EMC性能要求必然提高；其中，电驱动系统作为新能源车三大电之一，具备功率高，高频开关器件多，控制电路复杂，感性负载等特点，导致其成为新能源汽车中电磁兼容问题较为严重且难以解决的主要零部件之一。

 为了更加深入的解析新能源汽车电驱动系统EMC测试的过往、现状及未来发展趋势，本文将从以下三个方面进行深度分析：（1）当前国内外汽车零部件电磁兼容测试标准汇总及分析；（2）当前国内主机厂对新能源汽车电驱动系统电磁兼容性能的主流要求及存在的问题；（3）依据最新国标发展动态，初步判断未来新能源电驱动系统EMC测试发展方向。

汽车零部件EMC测试标准分析

相比于国际标准（ISO标准，IEC标准，CISPR标准）和欧洲标准（ECE标准），我国在汽车电磁兼容方面的国标则较为滞后。但是，考虑到适应本国公告等要求，本文此处只分析国内汽车零部件电磁兼容标准，详见表1。

如表1所示，国内标准主要从辐射发射、传导发射、辐射抗扰、传导抗扰和静电放电等五个大方面入手，规定了汽车各零部件应满足的电磁兼容测试方法及判断标准。但是，表1中的标准主要是在新能源车尚未发展起来时制定，主要应用于传统汽车，即所有标准中的EMC测试要求均是针对低压零部件。

对于新能源汽车中的电驱动系统，通常采用几百伏高压供电，其工作功率远大于传统汽车中的低压零部件；且电机控制器主回路大多采用高频开关IGBT以实现更好的电机控制性能，这都必然导致无法完全照搬当前国标作为新能源汽车电驱动系统EMC测试的依据。

基于以上分析，我国于2018年6月7日发布了新能源汽车驱动电机系统的电磁兼容标准：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。该标准具体细化了电驱动系统在进行EMC测试时的工作状态、测试布局及评价标准等内容，代表了我国新能源汽车电驱动系统EMC测试的发展方向，具体分析详见本文第4部分。

主机厂对电驱动系统EMC性能的基本要求及问题分析

1、主机厂对电驱动系统EMC性能的基本要求分析

     不同零部件的工作原理、工作性能、在整车上的安装位置及作用存在巨大差异，这必然导致不同零部件需开展的EMC测试项目、测试布置、工作状态及测试标准等的不同。例如，对于只包含电阻、电感、电容等无源器件的零部件，则不必开展辐射发射、传导发射等EMI类的测试；对于包括开关电源等有源模块的零部件（驱动电机控制器）则必须开展辐射发射和部分传导发射的EMI类的测试项目。因此，主机厂也必然会分析电驱动系统的特征，从而决定其需要开展的EMC测试项目。

关于新能源汽车电驱动系统EMC测试项目选择，笔者的分析如下：

1）驱动电机控制器中包含时钟晶振、DC/AC高频逆变电路、各种DC/DC电源转换电路等易产生沿高压电源线、低压电源线、控制与信号线的传导发射干扰；此类干扰在各自线路中传导的过程中，必然通过电机控制器和电机上的孔、缝、接插件等位置产生辐射干扰。因此表1中的GB/T 18655和GB/T 21437.2标准中涉及到的辐射发射和传导发射相关测试项目必须开展。

 2）作为新能源汽车上的三大电之一的核心零部件——电驱动系统，是影响整车行驶安全的关键零部件，则其对电磁抗扰性的要求必须从严；同时，考虑到MCU与驱动电机之间、MCU与VCU之间的信息交互的重要性，及整个电驱动系统与外界的控制与信号线和电源线的物理连接等因素，则必须开展辐射抗扰、传导抗扰、静电放电抗扰的抗扰性测试项目。

3）此处特别强调，对于辐射抗扰度，虽然测试方法较多，但目前主机厂及各测试机构主要采用自由场法；

4）辐射抗扰度测试中的发射器射频抗扰度测试通常认为干扰源来自于乘客和司机身上携带的手持设备，因此一般只对乘客和司机可触及位置的汽车零部件展开此项测试；考虑到电驱动系统不在乘客舱内，且于乘客舱之间有封板相隔，笔者认为电驱动系统无需开展此项测试；但必须指出，目前仍有部分主机厂要求电驱动系统进行发射器射频抗扰度测试，依据标准为ISO 11452-9。

综上所述，结合电驱动系统自身特征及其在新能源汽车上的关键作用，主机厂通常要求对其进行最全面的汽车零部件EMC测试；开展测试所依据的标准主要是在参考表1的基础上，结合实际经验的积累不断更新。

2、主机厂对电驱动系统EMC性能要求存在的问题

问题一

正如第2部分所提，表1中的所有国家标准的制定均是基于传统车辆的状态制定，即重点考虑的是整车上低压供电的零部件。然而，新能源汽车引入了整车高压回路，电驱动系统作为其中的一个环节，具备高压系统与低压系统同时存在的特点。因此，完全按表1中的测试项目对电驱动系统进行EMC测试是不够全面的。

问题二

针对问题一，国际标准CISPR25 -2016的附录I则明确了新能源汽车高压系统的辐射发射和传导发射测试方法、布局、限值等。其中，适用于电驱动系统的沿电源线和信号线传导发射测试布置图分别见Figure I.2和Figure I.5；其中Figure I.2采用电压法，Figure I.5 采用电流法；适用于电驱动系统的辐射发射测试布置图见Figure I.8。

目前，国内各主机厂也在逐渐采用CISPR 25-2016中关于辐射发射和沿电源线和信号线传导发射的相关规定；但是，CISPR 25-2016中要求驱动电机处于带载状态，却未量化负载大小，指导意义依然不够明确。

问题三

当前，各大主流EMC检测单位、主机厂和摸底测试公司对电驱动系统辐射发射测试所采用的布置图如图1所示。图1布置方式的特点为所有线束（正负直流母线、UVW供电线、低压供电线、控制与信号线）均平行布置，测试天线在所有线束的中点延长线上。

然而，CISPR 25-2016中对电驱动系统辐射发射测试所推荐的布置方式如图2所示。图2布置方式的特点：将高电压电源、驱动电机控制和驱动电机采用三点一线式布置，正负直流母线、低压电源线、控制与信号线并行布置，驱动电机的UVW线（1m）则单独布置，测试天线在除UVW线外的其它线束的中点延长线上。

图1和图2中布置方式存在巨大的差别，这必将导致EMC测试结果的差异。那么，采取何种布置方式更为合适？

笔者认为，当前主机厂及检测单位则更加倾向于图1中的布置方式。主要从以下两方面考虑：

1）图1的布置方式较为集中，测试结果更加严格；

2）图2布置方式明确要求驱动电机加载测试，而目前的测试条件较难实现加载的条件。

即使如此，针对新能源汽车电驱动系统EMC辐射发射测试（及传导发射测试）布置方式仍存在较大的异议，需要新标准加以明确。

未完待续。。。

原创作者信息

姓名：韩瑞静

部门：技术研究院

事业部：欧辉客车事业部