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摘要：基于電動(dòng)車(chē)的發(fā)展趨勢(shì)以及在其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中面臨的挑戰(zhàn)，全面介紹了電動(dòng)車(chē)及其充電系統(tǒng)的電磁兼容問(wèn)題，重點(diǎn)闡述了電動(dòng)車(chē)的電磁場(chǎng)發(fā)射要求及其充電系統(tǒng)的電磁干擾和抗干擾性能要求。
關(guān)鍵詞: 電動(dòng)車(chē) 電場(chǎng) 磁場(chǎng) 充電系統(tǒng) 騷擾 抗干擾
一、 電動(dòng)車(chē)及其充電系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀
    隨著石油供應(yīng)的日趨緊缺和環(huán)境污染的日益加劇，電動(dòng)車(chē)這種以電能為動(dòng)力的交通工具憑借其節(jié)能、環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)日漸成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。20世紀(jì)80年代以來(lái), 許多發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛投入巨資研發(fā)電動(dòng)汽車(chē)，我國(guó)的“863 計(jì)劃”也已明確將電動(dòng)汽車(chē)作為重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目。目前，我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)的研發(fā)水平與發(fā)達(dá)國(guó)家基本上處在同一起跑線上，在某些方面甚至超過(guò)國(guó)外。2005年，我國(guó)*代混合動(dòng)力商品車(chē)通過(guò)論證和驗(yàn)收。
    與傳統(tǒng)汽車(chē)相比，純電動(dòng)汽車(chē)zui大的變革是取消了內(nèi)燃機(jī)，改為電機(jī)，能量來(lái)源由燃油改為車(chē)載蓄電池。一部分車(chē)輛采用直流電動(dòng)機(jī)，其DC-DC轉(zhuǎn)換器、換向裝置和晶閘管斬波調(diào)速裝置向外界發(fā)射騷擾；一部分車(chē)輛采用交流電動(dòng)機(jī)，蓄電池的直流電經(jīng)過(guò)DC-AC逆變器轉(zhuǎn)換為交流電給電機(jī)供電，通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛行進(jìn)。如果抑制措施不夠，逆變后的交流電中將含有豐富的諧波成分，經(jīng)裝置的輸入輸出線向空間發(fā)射較強(qiáng)的電場(chǎng)和磁場(chǎng)。其頻譜范圍較廣，從幾十千赫到幾十、幾百兆赫茲甚至覆蓋射頻段，會(huì)對(duì)調(diào)幅廣播頻段以及汽車(chē)本身電子管理系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率產(chǎn)生嚴(yán)重干擾。另一方面，許多汽車(chē)廠家為提高汽車(chē)的經(jīng)濟(jì)性、安全性和舒適性，在汽車(chē)上裝置了較多的電子設(shè)備，如汽車(chē)制動(dòng)防抱死裝置（ABS）、電子控制制動(dòng)系統(tǒng)（EDS）及安全氣囊。如果這些系統(tǒng)的電子控制裝置受到干擾，將導(dǎo)致汽車(chē)管理系統(tǒng)失調(diào)，造成嚴(yán)重的交通事故。因此出于安全角度，電動(dòng)車(chē)的研發(fā)階段應(yīng)專門(mén)進(jìn)行電磁兼容（EMC）測(cè)試，保證整車(chē)以及零部件滿足電磁兼容的標(biāo)準(zhǔn)要求。
    電動(dòng)車(chē)的發(fā)展方向是真正“*、無(wú)污染、不消耗燃油”。但是zui近來(lái)自北美混合動(dòng)力車(chē)車(chē)主的投訴，使混合動(dòng)力車(chē)等電動(dòng)汽車(chē)遭遇一場(chǎng)電磁危機(jī)。其原因在于電動(dòng)車(chē)的電磁輻射對(duì)人體以及生態(tài)環(huán)境的危害，目前國(guó)內(nèi)尚沒(méi)有開(kāi)始這方面的研究，國(guó)外有相關(guān)研究。雖然這一問(wèn)題目前尚未有定論，但消費(fèi)者的擔(dān)憂不無(wú)道理。電磁輻射已被世界衛(wèi)生組織列為繼水源、大氣、噪聲之后的第四大環(huán)境污染源。
    另外電動(dòng)汽車(chē)配套產(chǎn)品中的一個(gè)非常重要的組成部分是充電系統(tǒng)。根據(jù)電動(dòng)車(chē)本身的設(shè)計(jì)，可以在家里充電，也可以在專業(yè)的充電站進(jìn)行充電。國(guó)家*在《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄（2005年本）》實(shí)施兩年之后，在舊版目錄鼓勵(lì)建設(shè)汽車(chē)加氣站工程的基礎(chǔ)上，《新指導(dǎo)目錄》提出，鼓勵(lì)建設(shè)新能源汽車(chē)充電站工程。目前國(guó)內(nèi)的比亞迪公司正在著力研發(fā)自帶充電器的電動(dòng)車(chē)，實(shí)現(xiàn)在家充電。要實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車(chē)的產(chǎn)業(yè)化，就必須解決電池充電問(wèn)題，大量布置充電站并增加充電站的功率以提高充電速度，但是電動(dòng)車(chē)充電站作為一個(gè)接在城市電網(wǎng)和電動(dòng)車(chē)汽車(chē)之間的電工電子設(shè)備，必須對(duì)充電站的電磁兼容性有嚴(yán)格的要求，這樣才能保證充電站在電網(wǎng)中安全穩(wěn)定的運(yùn)行并不對(duì)其他設(shè)備產(chǎn)生干擾。目前國(guó)內(nèi)有相關(guān)法規(guī)，都很少?gòu)?qiáng)制執(zhí)行，本文對(duì)相關(guān)法規(guī)進(jìn)行剖析和總結(jié)，為電動(dòng)車(chē)以及充電系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工作做鋪墊。
二、 電動(dòng)車(chē)EMC標(biāo)準(zhǔn)以及測(cè)試項(xiàng)目
    國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中與電動(dòng)車(chē)輛有關(guān)的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)有四個(gè)，分別是GB/T17619-1998《機(jī)動(dòng)車(chē)電子電器組件的電磁輻射抗干擾限值和測(cè)量方法》、GB18655-2002《用于保護(hù)車(chē)載接收機(jī)的無(wú)線電騷擾特性的限值和測(cè)量方法》、GB14023-2006《車(chē)輛、船和由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的裝置 無(wú)線電騷擾特性 限值和測(cè)量方法》和GB/T18387-2008《電動(dòng)車(chē)輛的電磁場(chǎng)輻射強(qiáng)度的限值和測(cè)量方法 寬帶9kHz～30MHz》，其中前面三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)與傳統(tǒng)車(chē)輛通用，本文不在詳述。
    國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T18387-2008等同采用美國(guó)機(jī)動(dòng)汽車(chē)工程師協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)SAEJ 551-5:2004《電動(dòng)車(chē)輛的磁場(chǎng)和電場(chǎng)強(qiáng)度的測(cè)量方法及執(zhí)行電平》。
目前國(guó)內(nèi)電動(dòng)車(chē)輛還處于研制樣車(chē)階段，電動(dòng)車(chē)輛電磁場(chǎng)輻射強(qiáng)度的測(cè)量少有實(shí)施。本文根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)總結(jié)相關(guān)試驗(yàn)要求。
（1）GB18387中規(guī)定限值所用帶寬為1kHz，而規(guī)定的測(cè)量?jī)x器帶寬如表1，因此在測(cè)試之前要*行帶寬轉(zhuǎn)換。0.009MHz～0.15MHz的轉(zhuǎn)換系數(shù)為20lg0.2=-13.98dB，0.15MHz～30MHz的轉(zhuǎn)換系數(shù)為20lg9=19.08dB。這些系數(shù)可以在軟件設(shè)置測(cè)試模板時(shí)進(jìn)行，加上修正系數(shù)即可。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的電場(chǎng)和磁場(chǎng)限值見(jiàn)圖1和圖2。

表1 測(cè)量?jī)x器帶寬（6dB） 

圖1 標(biāo)準(zhǔn)峰值脈沖的電場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)射限值             圖2 標(biāo)準(zhǔn)峰值脈沖的磁場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)射限值
（2）測(cè)試場(chǎng)地為開(kāi)闊試驗(yàn)場(chǎng)地（OATS），應(yīng)符合GB14023中規(guī)定，目前這個(gè)信息時(shí)代，很難找到一個(gè)符合要求的開(kāi)闊場(chǎng)。現(xiàn)在大多都使用電波暗室（ALSE），ALSE具有很多優(yōu)點(diǎn)：穩(wěn)定的電特性，全天候試驗(yàn)，可控制的電磁環(huán)境，測(cè)量重復(fù)性強(qiáng)。
（3）分別用1m垂直單極子天線和60cm靜電屏蔽環(huán)天線測(cè)量電場(chǎng)和磁場(chǎng)，測(cè)量時(shí)，單極子天線置于地面上，距車(chē)輛的zui近部分為3m±0.1m；環(huán)天線中心置于地面以上1m±0.05m，距車(chē)輛的zui近部分為3m±0.2m。
（4）被測(cè)車(chē)輛應(yīng)運(yùn)行在穩(wěn)定車(chē)速40km/h下，對(duì)車(chē)輛的每一個(gè)側(cè)面進(jìn)行測(cè)量，以獲得zui大輻射方向和zui大輻射電平值。在zui大輻射方向分別測(cè)量車(chē)速為16km/h和64km/h的zui大輻射電平值。
三、電動(dòng)車(chē)充電系統(tǒng)EMC標(biāo)準(zhǔn)以及測(cè)試項(xiàng)目
3.1 電動(dòng)車(chē)充電系統(tǒng)的電磁騷擾
    GB/T 18487.2-2001《電動(dòng)車(chē)輛傳導(dǎo)充電系統(tǒng)電動(dòng)車(chē)輛與交流/直流電源的連接要求》和GB/T 18487.3-2001《電動(dòng)車(chē)輛傳導(dǎo)充電系統(tǒng)電動(dòng)車(chē)輛交流/直流充電機(jī)（站）》的電磁環(huán)境測(cè)試部分分別對(duì)電動(dòng)車(chē)充電設(shè)備和電動(dòng)車(chē)充電站接交流電網(wǎng)時(shí)產(chǎn)生的諧波電流、傳導(dǎo)騷擾和輻射騷擾作了詳細(xì)規(guī)定。
▲ 諧波電流
    充電系統(tǒng)連接到交流電源時(shí)，所引起的交流輸入電流失真不應(yīng)該超過(guò)有關(guān)規(guī)定。額定電流小于16A的充電系統(tǒng)依據(jù)GB/T 17625.1測(cè)試符合性，額定電流大于16A小于7的充電系統(tǒng)依據(jù)IEC61000-3-12測(cè)試符合性。
▲ 高頻傳導(dǎo)騷擾
    GB/T 18487.2-2001中規(guī)定了電動(dòng)車(chē)輛在交流輸入連接端的傳導(dǎo)騷擾限值，見(jiàn)表2。根據(jù)GB4343、GB 6113.1和GB 6113.2來(lái)檢驗(yàn)其符合性。把電動(dòng)車(chē)輛的電源電纜連到人工設(shè)置的電源網(wǎng)絡(luò)上，測(cè)量電動(dòng)車(chē)輛充電設(shè)備的高頻電壓騷擾，然后確定產(chǎn)生zui大電壓騷擾的工作點(diǎn)。
 

表2 電動(dòng)車(chē)車(chē)載充電系統(tǒng)的交流輸入端的傳導(dǎo)發(fā)射限值

注：表中平均值測(cè)量用限值是暫定的，通過(guò)一段時(shí)間實(shí)踐后可能會(huì)修改。