新能源產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，促使電驅(qū)系統(tǒng)得到進一步的發(fā)展，結(jié)合國家新能源汽車重點科研專項情況看，電驅(qū)系統(tǒng)技術(shù)是新能源車輛的關(guān)鍵技術(shù)之一。電驅(qū)系統(tǒng)是車輛動力系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，其技術(shù)路線多樣，從功能劃分為發(fā)電機、驅(qū)動電機、48V輔助電機等；從集成程度劃分為一體化動力總成、分離式系統(tǒng)、輪轂電機系統(tǒng)等；從功率模塊形式劃分為IGBT、MOSFET、單管、橋臂等。無論是哪一種形式的電驅(qū)系統(tǒng)，其都將面臨電磁兼容性問題，就電磁騷擾度而言，電機控制器的功率模塊一般為高壓系統(tǒng)，其開關(guān)工作產(chǎn)生的騷擾較強，是影響車輛電磁騷擾的主要來源；就電磁抗擾度而言，由于電驅(qū)系統(tǒng)故障將直接影響車輛行駛安全性，因此其電磁抗擾度的嚴酷等級往往是車輛要求的最高等級。從技術(shù)角度出發(fā)，電驅(qū)系統(tǒng)的電磁兼容性相比其他車載零部件更為突出，其本身控制電路的晶振、驅(qū)動電路的電源芯片、MOSFET、功率模塊的IGBT是影響汽車EMI的典型部件，且由于其直接控制車輛行駛，其EMS特性要求也比較高；根據(jù)部件劃分，電驅(qū)系統(tǒng)屬于對車輛操控和控制起決定性作用，且失效后可能影響到車輛行駛安全的關(guān)鍵部件。

根據(jù)中汽中心電磁兼容室測試數(shù)據(jù)分析，電驅(qū)系統(tǒng)導致整車公告不合格的比例高達48%。由于電驅(qū)系統(tǒng)電磁兼容暫時沒有公告等強制性檢驗，電驅(qū)系統(tǒng)電磁兼容以企業(yè)研發(fā)測試為主，目前國內(nèi)針對電驅(qū)系統(tǒng)的電磁兼容研究多數(shù)停留在整改優(yōu)化層面，部分企業(yè)逐步開始電驅(qū)系統(tǒng)電磁兼容正向開發(fā)的探索，但整體而言電驅(qū)系統(tǒng)電磁兼容性對實驗室的依賴性比較強。

1 電驅(qū)系統(tǒng)電磁兼容標準現(xiàn)狀

1.1 國際標準概況

國際上目前沒有專門針對電驅(qū)系統(tǒng)的電磁兼容標準，而針對電磁兼容的CISPR25以及ECER10均提出了相關(guān)電驅(qū)系統(tǒng)電磁兼容測試的項目，其中：

CISPR25第四版《車輛、船和內(nèi)燃機無線電騷擾特性用于保護車載接收機的限值和測量方法》中第一次提出高壓系統(tǒng)的相關(guān)測試方法，且標準中明確給出電驅(qū)臺架測試的布置示例（參考CISPR25：2016圖I.10）；但目前CISPR25中關(guān)于電驅(qū)系統(tǒng)測試僅給出示例圖，關(guān)于測試工況沒有詳細描述，且對測試布置的接地條件、工裝形式等沒有明確規(guī)定。CISPR25第五版已經(jīng)發(fā)布，但其關(guān)于電驅(qū)系統(tǒng)的電磁兼容測試項目仍然沒有大的變化。CISPR25僅是保護車載接收機的騷擾度測試項目，并無抗擾度測試。

ECER10是歐盟提出來的關(guān)于車輛電磁兼容性能認證的統(tǒng)一規(guī)定，目前最新版為ECER10第七版，ECRR10的測試項目涵蓋騷擾度、抗擾度、瞬態(tài)等，針對電驅(qū)系統(tǒng)參考ECER10中規(guī)定的DC供電零部件測試項目。

另外，電驅(qū)系統(tǒng)的電磁兼容性測試還有ISO7637、ISO11452、ISO10605等國際標準。

1.2 國內(nèi)標準概況

相對國際標準，國內(nèi)標準多數(shù)以轉(zhuǎn)化為主，例如GB/T18655—2018依據(jù)CISPR25：2016進行轉(zhuǎn)化并在頻段上參考我國國情進行調(diào)整，除國際標準一致的項目外，關(guān)于電驅(qū)系統(tǒng)電磁兼容性有兩個標準：GB/T18488和GB/T36282。

GB/T18488《電動汽車用驅(qū)動電機系統(tǒng)》，其主要規(guī)定的是驅(qū)動電機的相關(guān)測試限值和方法，涵蓋振動、環(huán)境、電磁兼容等多個測試項目，GB/T18488經(jīng)歷兩次修訂，第三次修訂工作正在進行中，其中，GB/T18488.2—2001規(guī)定了電騷擾性應滿足GB14023—2000中輻射騷擾的要求，電磁抗擾度應滿足GB/T17619—1998中輻射抗擾度的要求；GB/T18488.2—2006針對電磁兼容性項目沒有變化，仍然以GB14023和GB/T17619的方法為主；第二次標準修訂版本為GB/T18488.2—2015，由于GB14023和GB/T17619僅規(guī)定了電磁兼容性相關(guān)的測試限值和方法，標準中沒有明確電驅(qū)系統(tǒng)如何測試和布局，GB/T18488.2—2015針對電磁兼容性的要求為：電磁輻射騷擾試驗和電磁輻射抗擾度試驗應按照制造商或者用戶提供的試驗方法進行；GB/T18488已經(jīng)啟動第三次修訂，目前EMC方法和限值正在討論中。

GB/T36282—2018是專門針對電驅(qū)系統(tǒng)電磁兼容限值和方法的標準［2］。其針對騷擾度測試要求工況為：EUT應處于正常工作狀態(tài)，轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速的50%，扭矩為額定扭矩的50%，機械輸出負載達到持續(xù)功率25%，其中25%功率是反映電驅(qū)運轉(zhuǎn)狀態(tài)的車輛典型工況。GB/T36282—2018明確規(guī)定了測試工況、測試布置，是滿足電驅(qū)系統(tǒng)電磁兼容測試的重要參考標準。

2 電驅(qū)系統(tǒng)電磁兼容測試技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 電磁兼容測試技術(shù)概述

電驅(qū)系統(tǒng)的電磁兼容測試形式多樣，一般分為加載測試和空載測試，其中加載測試比較常見，通常以穿墻軸式電波暗室為主要測試方式，另外還有移動加載方式，被動加載方式。圖1所示為穿墻軸式電波暗室加載電磁兼容測試布局圖。表1所示為不同形式加載實驗室。

從實際工作原理角度出發(fā)，主動加載模式與車輛電驅(qū)運轉(zhuǎn)模式保持一致，均是電驅(qū)系統(tǒng)提供扭矩；因此主動加載方式更加適合電驅(qū)加載電磁兼容測評，另外主動加載轉(zhuǎn)速和扭矩可調(diào)，且控制精度較高，是目前行業(yè)內(nèi)認可的測試設備，但其缺點是價格較高，投入較大；被動臺架由于其成本較低逐步被一些實驗室使用，其多數(shù)用于摸底研發(fā)測試。

電驅(qū)系統(tǒng)中影響電磁兼容性的關(guān)鍵部件為逆變器，其電機及減速器在電磁兼容性方面特征不明顯，因此除去上述使用測功機進行加載之外，部分實驗室使用電感負載模擬電機進行加載測試。另外，電機及減速器雖然不會主動影響電驅(qū)系統(tǒng)的電磁兼容性，但因其屬于電驅(qū)系統(tǒng)的一部分，采用替代方式會導致測試結(jié)果存在一定差異。

除硬件設備之外，各實驗室也逐步去解決電驅(qū)系統(tǒng)實際測試問題，例如軸電流問題導致測試結(jié)果較差，可以采用軸接地或者絕緣軸的方式改變軸電流的低阻抗流向，從而改變騷擾度測試結(jié)果。

電驅(qū)系統(tǒng)的電磁兼容性隨著電驅(qū)技術(shù)的發(fā)展發(fā)生變化，2018年以前國內(nèi)乘用車配套電驅(qū)系統(tǒng)均以電機、電控、減速器的形式出現(xiàn)，其電控通過AC交流線束連接電機，現(xiàn)在一體化動力總成幾乎成為乘用車電驅(qū)系統(tǒng)的必然選擇。一體化動力總成減少了三相線束的使用，同步減少了控制器和電機模具的開孔，因此其電磁兼容特性優(yōu)于分離式系統(tǒng)。另外，多合一控制器逐步成為趨勢，相較之前電機控制器、DC/DC控制器、車載充電機、壓縮機等系統(tǒng)分別獨立設置，現(xiàn)階段七合一控制器涵蓋除動力電池之外的所有新能源關(guān)鍵部件；多合一控制器集成高壓、低壓多個電路板，其串擾更加嚴重，因此其面臨的電磁兼容挑戰(zhàn)更大。

2.2 電驅(qū)系統(tǒng)電磁兼容測試水平概述

中汽中心于2013年建立echamber電波暗室實現(xiàn)電驅(qū)加載EMC測評，其見證了國內(nèi)電驅(qū)系統(tǒng)電磁兼容技術(shù)的進步。

實驗室等硬件設施的建設是電驅(qū)系統(tǒng)電磁兼容測試技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵指標，近幾年滿足電機加載電磁兼容的實驗室逐漸增多，如圖2所示，截至2022年底國內(nèi)有31個電驅(qū)加載EMC實驗室在用。

測試嚴酷等級逐漸提升，2016年多數(shù)企業(yè)摸底測試僅能通過GB/T18655規(guī)定的等級1，整改優(yōu)化后可通過等級2；近幾年國內(nèi)主機廠逐漸提升其電子部件的電磁兼容性，多數(shù)樣機測試滿足等級3的要求，部分樣機可實現(xiàn)整體通過等級4或者部分頻段通過等級5。

3 電驅(qū)系統(tǒng)電磁兼容測評發(fā)展趨勢

3.1 一體化動力總成電磁兼容測評

一體化動力總成是乘用車電驅(qū)發(fā)展的趨勢，目前測試一體化動力總成的方式是將差速器單端焊死，此類單端輸出的加載方式存在一個弊端：焊死部分堵轉(zhuǎn)會引起不同程度的機械結(jié)構(gòu)共振，而此類共振在測試過程中會影響測試結(jié)果，因此建立一體化動力總成暗室并應用于加載測試成為行業(yè)趨勢。

據(jù)研究分析一體化動力總成擁有完整的模具，相對分離式系統(tǒng)其開孔更少，無須使用三相線束，其整個殼體具有更好的屏蔽效能，其在電磁兼容性方面將更具優(yōu)勢。

相對于單電機系統(tǒng)，動力總成系統(tǒng)經(jīng)過一級減速輸出，減速器速比介于8~12之間，其輸出的扭矩較大，轉(zhuǎn)速減小。實驗室采用兩個穿墻軸式測功機對稱同軸布置臺架。為了更好地模擬電驅(qū)系統(tǒng)實車工況下的測試，可搭載原車半軸進行加載測試。

且可以在對線束和對樣品兩端實現(xiàn)3m法測試。如圖3所示一體化動力總成加載測試布置。

3.2 雙電機系統(tǒng)電磁兼容測評 

雙電機是增程式混合動力汽車的典型布置，一般是指在發(fā)動機艙內(nèi)布置兩個電驅(qū)系統(tǒng)，一個電驅(qū)系統(tǒng)連接發(fā)動機用于發(fā)電，一個電驅(qū)系統(tǒng)連接減速箱用于驅(qū)動。

目前電驅(qū)加載電磁兼容行業(yè)僅可以實現(xiàn)單軸加載測試，雙電機系統(tǒng)測試需要一臺加載，一臺空載，無法滿足同時加載測試的要求。

實現(xiàn)雙電機系統(tǒng)電磁兼容測評要利用穿墻軸臺架和移動臺架的組合測試，利用穿墻臺架模擬測功機對拖發(fā)電機系統(tǒng)，利用移動臺架對拖驅(qū)動電機，使用電池模擬器提供DC電源或負載。此方法可以同時實現(xiàn)電動和發(fā)電工況，模擬雙電機系統(tǒng)的真實工況。如圖4所示為雙電機加載測試布置。

3.3 瞬態(tài)工況電磁兼容測評 

現(xiàn)階段汽車電磁兼容多數(shù)以穩(wěn)態(tài)工況為條件，例如整車公告項目GB/T18387和GB34660，其要求的工況40km/h、70km/h均是穩(wěn)態(tài)。

與整車瞬態(tài)工況測評有關(guān)的是GB/T37130標準，其規(guī)定了車輛的行駛狀態(tài)，包括勻速狀態(tài)、加速狀態(tài)、減速狀態(tài)。

電驅(qū)系統(tǒng)通常以穩(wěn)態(tài)勻速工況進行測試，但有時候瞬態(tài)條件下引起的騷擾更加強烈。如圖5所示，圖5（a）車輛勻速40km/h運行，在FM頻段99.6MHz接收值為-84.6dBm；圖5（b）車輛加速運行，在FM頻段99.6MHz接收值為-75.5dBm；車輛在瞬態(tài)工況下車載收音機的背景噪聲明顯提升。

現(xiàn)階段電驅(qū)加載電磁兼容實驗室大多無法滿足動態(tài)加載電磁兼容測試需求，多數(shù)實驗室測功機系統(tǒng)和樣品系統(tǒng)需要獨立控制。中汽研汽車檢驗中心（廣州）有限公司、中汽研汽車檢驗中心（天津）有限公司籌建的超高動態(tài)電機加載EMC分析平臺項目可實現(xiàn)高達20000rpm、3500Nm的測試工況，可實現(xiàn)瞬態(tài)工況測試條件，且測功機支持CAN?analyzer等功能，可以導入樣品DBC文件，實現(xiàn)測功機系統(tǒng)與樣品系統(tǒng)的協(xié)同控制。

另外針對騷擾度測試，可使用頻譜模式記錄騷擾數(shù)據(jù)。

4 系統(tǒng)級電磁兼容測評

4.1 系統(tǒng)級測試的優(yōu)勢

從智能汽車技術(shù)的發(fā)展角度出發(fā)，汽車域控制成為關(guān)鍵技術(shù)手段，圖6是汽車模塊劃分簡圖。在整車EMC開發(fā)的過程中，部件、系統(tǒng)、整車是連續(xù)的過程，為了降低整車EMC風險，有必要增加系統(tǒng)級電磁兼容測試。

新能源汽車關(guān)鍵部件構(gòu)成的子系統(tǒng)可憑借雙測功機加載臺架實現(xiàn)。如圖7，在電波暗室內(nèi)，搭建新能源汽車關(guān)鍵子系統(tǒng)，主要包括原車線束、動力電池、電驅(qū)系統(tǒng)、充電系統(tǒng)以及多合一控制器，尤其是多合一控制器逐步成為現(xiàn)在乘用車發(fā)展趨勢，也讓其系統(tǒng)級測試相對簡易化。

在電波暗室內(nèi)進行系統(tǒng)級測試，可以實現(xiàn)模擬車頭、車身左側(cè)兩個位置，可實現(xiàn)3m法測試。另外系統(tǒng)級測試中可以驗證系統(tǒng)接地（偏向GB/T18655部件要求的接地）、系統(tǒng)浮地（偏向GB14023整車測試要求）對測試結(jié)果的影響。提供系統(tǒng)級測試預判了新能源關(guān)鍵部件裝車前的EMC水平，有助于降低整車EMC風險。

4.2 系統(tǒng)級測試挑戰(zhàn)

系統(tǒng)級測試是介于部件級與整車級測試的中間環(huán)節(jié)，其意義在于建立部件、系統(tǒng)、整車的關(guān)聯(lián)性，完善汽車電磁兼容標準體系。目前系統(tǒng)級測試面臨較大挑戰(zhàn)，例如：系統(tǒng)級測試的定義不明確；系統(tǒng)級測試尚處于發(fā)展階段，測試技術(shù)不夠成熟，測試前期準備投入較大，測試中存在的不確定性較大；系統(tǒng)級測試過渡到整車級測試，如何評價系統(tǒng)級測試結(jié)果也是一個比較關(guān)鍵的問題。另外，系統(tǒng)級測試需要一定的試驗驗證和數(shù)據(jù)積累，需要配套的硬件設施支持。

5 結(jié)束語

電驅(qū)系統(tǒng)仍然是新能源汽車典型的騷擾源和敏感體，尤其是新技術(shù)碳化硅的應用，為其帶來更大的挑戰(zhàn)。針對電驅(qū)系統(tǒng)的雙電機、一體化動力總成系統(tǒng)電磁兼容測試同樣依據(jù)GB/T18655—2018要求的方法進行測試，但在測試布局上有所調(diào)整。未來電驅(qū)系統(tǒng)的電磁兼容測試將多元化發(fā)展，不局限于部件標準，逐漸地采用系統(tǒng)級方式測評驅(qū)動總成系統(tǒng)?，F(xiàn)階段系統(tǒng)級測試可以做到定性分析測試結(jié)果，未來系統(tǒng)級測試發(fā)展成熟，不局限于定性結(jié)果分析，可以做到定量指標分析。