電動客車的電磁兼容問題探討

相比于傳統(tǒng)客車，電動客車由于增加了DC/AC逆變器、DC/DC變換器、驅(qū)動電機以及充電機等高壓大功率電子電氣設(shè)備，且在其行駛過程中頻繁加速、減速及上下坡的同時，需要進行電源變換和能量回饋，這些設(shè)備在整流、變頻、變流時所產(chǎn)生的電磁干擾使得電動客車的電磁兼容(EMC)問題變得更為嚴重。由于電動客車電氣設(shè)備種類多，工作電流大、線束長，工作工程中車載電氣設(shè)備的電壓、電流會出現(xiàn)劇烈變化，所形成的浪涌電流或尖峰電壓可通過電源線、信號線和控制線等直接傳人其它電氣部件及整車的CAN總線通信網(wǎng)絡(luò)中，形成傳導(dǎo)干擾;由于其自身或外界(如雷電、廣播臺、手機基站等)發(fā)射的電磁能量還可以通過空間傳播方式被車載天線、線纜和孔縫等耦合進入車載敏感電子設(shè)備，帶來電磁輻射干擾問題。

由于電磁兼容性問題具有看不見、摸不著以及隨機的特性，因此，電動客車運行中更容易出現(xiàn)“莫名其妙”的故障，影響其某些功能的正常運行和安全行駛。國內(nèi)現(xiàn)行與電動汽車/客車整車相關(guān)的EMC標準主要有：GB14023《車輛、船和內(nèi)燃機無線電騷擾特性用于保護車外接收機的限值和測量方法》、GB/T18387《電動車輛的電磁場輻射強度的限值和測量方法寬帶9kHz~30MHz》和GB18655《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》和GB/T19951《道路車輛靜電放電產(chǎn)生的電騷擾試驗方法》。目前在汽車“公告”和3C管理中，電動汽車必須滿足GB14023、GB/T18387和GB18655的要求。電動汽車出口認證通常按照72/245/EEC指令《有關(guān)車輛的無線電騷擾(電磁兼容性)》或ECERl0法規(guī)《關(guān)于就電磁兼容性方面批準車輛的統(tǒng)一規(guī)定》進行整車及零部件電磁兼容性能的測試和評價。國內(nèi)目前正在參照IS011451《道路車輛整車對窄帶輻射電磁能的抗擾試驗方法》和IS011452《道路車輛窄帶輻射電磁能量產(chǎn)生的電騷擾零部件試驗方法》制定汽車整車及零部件的電磁抗干擾測試標準。

電動客車的動力系統(tǒng)一般都采用300V以上的高電壓系統(tǒng)，主要包括驅(qū)動電機、驅(qū)動電機控制器、直流轉(zhuǎn)換器(高壓直流變低壓直流)、高壓電池包，還有部分車輛采用高壓電動空調(diào)壓縮機、高壓充電機等，這些零部件內(nèi)部一般還含有用于控制高電壓通斷的低電壓工作元器件。除動力驅(qū)動系統(tǒng)以外，電動客車的整車控制器、儀表、燈光、ABS、雨刮、自動門等常規(guī)零部件還是采用與常規(guī)客車相同的低電壓系統(tǒng)(一般采用12V或者24V)。

對于電動客車的高壓零部件系統(tǒng)和低壓零部件系統(tǒng)，國內(nèi)現(xiàn)行電磁兼容(EMC)標準主要包括：GB18655《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》、GB/T21437.2《道路車輛由傳導(dǎo)和耦合引起的電騷擾第2部分：沿電源線的電瞬態(tài)傳導(dǎo)》、GB/T19951《道路車輛靜電放電產(chǎn)生的電騷擾試驗方法》和GB/T17619《機動車電子電器組件的電磁輻射抗擾性限值和測量方法》。由于在零部件內(nèi)部以及整車高電壓系統(tǒng)和低電壓系統(tǒng)之間通常是隔離開的，所以在GB18655、GB/T21437.2和GB/T17619等標準中的傳導(dǎo)測試中沒要求對高電壓系統(tǒng)零部件的高壓線束進行測試;但在 GB18655和GB/T17619的輻射測試中應(yīng)還是應(yīng)將高壓線束與低壓線束放置在一起進行測試。

電動客車比常規(guī)客車還增加了一個特殊的零部件，這就是與外部電網(wǎng)相連的充電系統(tǒng)，國家標準GB/T18487.2《電動車輛傳導(dǎo)充電系統(tǒng)電動車輛與交流直流電源的連接要求》在第9章中對電動客車充電系統(tǒng)的電磁兼容性作了專門要求;新版的歐盟指令ECE R10.04《關(guān)于就電磁兼容性方面批準車輛的統(tǒng)一規(guī)定》中已經(jīng)增加了針對電動車耦合到電網(wǎng)的可充電能量儲存系統(tǒng)充電模式的測試要求。

電動客車經(jīng)過最近幾年的快速發(fā)展，涉及到整車的標準已比較齊全。但對于電動客車零部件，無論是國內(nèi)還是國外，其EMC標準都還不夠完善，還在不斷研究和制定中。