杨杰，刘青松，覃延明，李彬, 翟建鹏，曹钟，张俊东，牛伟，陈一高，胡俊

(重庆车辆检测研究院有限公司国家客车质量监督检验中心重庆市电磁兼容工程技术研究中心，重庆 401122)

0 引言

纯电动汽车的动力电池电源电压多为几百伏的直流高压,车载用电设备如空调、电机和组合仪表等若直接与动力电池相连则会造成供电线束杂乱,即增加成本又占用整车空间，故电动车需要增加高压配电箱对动力电池电源进行高压分配[1]。高压配电箱一般由高压到低压的直流变换DC/DC 模块、电机驱动DC/AC交流逆变和高压直流输出三部分构成。其中，DC/DC和DC/AC模块在工作过程中会产生大量的电磁干扰，会对车载电子设备以及周围的电磁环境造成严重的电磁干扰。

针对道路车辆及其车内通过传导和耦合引起的电磁骚扰，为减少汽车电子部件或系统的电磁辐射骚扰，我国制定了GB/T 18655-2010《车辆、船和内燃机 无线电骚扰特性用于保护车载接收机的限制和测量方法》，该标准规定了从150 kHz～2 500 MHz内的无线电骚扰限值和测量方法[2]。作者基于该标准规定的试验方法，研究了某型号的智能高压配电箱的电磁辐射发射性能，针对试验过程中该高压配电箱出现的辐射发射超标现象，详细分析了其产生的原因，并给出了相应的整改措施，最后对整改后的高压配电箱进行对比试验。试验结果表明，整改后的高压配电箱符合GB/T 18655-2010关于辐射发射限值要求。

1 智能高压配电箱辐射发射测量

按GB/T 18655-2010关于零部件辐射发射的ALSE(Absorber Lined Shielded Enclosure)测试方法，在国家客车质量监督检验中心10 m法半电波暗室对某型智能高压配电箱进行辐射发射试验[3]。

辐射发射试验的频率测量范围为0.15 MHz～2.5 GHz，分别采用棒天线、双锥天线、对数周期天线和喇叭天线进行测量，标准要求在对被测设备进行辐射发射测量时，应在典型负载和产生最大电磁发射工作条件下进行[4]。测试过程中，智能高压配电箱的DC/DC输出连接24 V蓄电池、DC/AC输出连接功率电阻、高压直流输出接型号为WSTF-LDZ90K-750V的负载箱；所有线束放置在无导电性、低相对介电常数材料上，距接地平面上方(50±5) mm的位置；它与负载模拟器之间的试验线束的总长不应该超过2 000 mm，且试验线束平行于接地平面边缘部分的长度应该为(1 500±75) mm。辐射发射连接图如图1所示。

图1 辐射发射连接示意图

辐射发射实际测试照片如图2所示。

当用双锥天线对智能高压配电箱进行辐射发射测试时，在水平、垂直极化方向，其测量值均超出GB/T 18655-2010规定的限值。水平、垂直极化方向测试数据如图3所示。

图3 双锥天线辐射发射测试数据

从图3可以看出：在30～250 MHz频率范围内，水平、垂直极化方向测量时，智能高压配电箱均存在严重的超标现象。

2 零部件辐射发射超标原因分析

对于智能高压配电箱辐射发射在30～250 MHz超标的问题，必须找出辐射发射源头且对症下药、采取有效的抑制措施，才能使产品满足标准要求[5-7]。

智能高压配电箱主要包含直流输出为24 V的DC/DC、交流输出为380 V的DC/AC、幅值大小为550 V的高压直流输出，高压直流输出由输入端经继电器再直接输出，可以首先排除它为辐射发射源，因此需要判断DC/DC模块和DC/AC模块谁是主要发射源。测试时，采用分离试验法来判断辐射发射超标源头。先拔掉DC/DC模块，若测试曲线明显降低，那么可以确定智能高压配电箱辐射发射超标的主要原因是由DC/DC模块；若测试曲线没有明显的变化，那么可以确定辐射发射超标的主要原因是DC/AC模块[8]。基于以上思路，分别进行了两组对比试验，图4为拔掉DC/DC模块的测试曲线，图5为拔掉DC/AC模块的测试曲线。

图4 拔掉DC/DC模块的测试曲线

图5 拔掉DC/AC模块的测试曲线

对比图4和图5，可以很明显地发现：拔掉DC/AC模块后，辐射发射测试曲线大幅降低且平均值和峰值均在限值以下，满足标准要求；拔掉DC/DC模块后，辐射发射测试曲线明显降低，在40～70 MHz仍有超标的现象，因此，可以得出以下两点结论：(1)DC/AC模块是辐射发射超标的主要原因；(2)DC/DC模块是辐射发射的次要原因。DC/AC模块和DC/DC模块均需要进行整改。

3 电磁兼容整改设计

针对DC/AC模块和DC/DC模块辐射发射超标的问题，通过认真分析DC/AC模块和DC/DC模块电路结构[9-11]，提出以下几点整改建议：

(1)增加EMI(Electro Magnetic Interference)滤波电路。EMI 滤波器的基本原理是用并联电容来为干扰电流提供旁路，用串联电感来阻止干扰电流。常用的EMI滤波器电路拓扑有LC低通滤波器来衰减高频干扰信号，或是带阻滤波器来衰减某一频率段的干扰信号。EMI滤波器设计的基本原则是阻抗失配原则，其设计原则是：EMI滤波器的输入阻抗应远大于或者远小于干扰源的输出阻抗；EMI滤波器的输出阻抗应远大于或者远小于负载的输入阻抗。经过计算，在DC/AC模块输入端的线之间增加两组联滤波电容，如图6所示。

图6 DC/AC输入端加滤波电容

(2)在DC/DC模块接关键元器件每个引脚处增加适当容量的去耦电容,使旁路外部高频信号耦合,将干扰源的影响消除在进入元器件前。因为DC/DC模块内部连接各种传感器和执行器,外界电磁干扰信号很容易耦合到DC/DC模块内部,从而对DC/DC模块的正常工作产生干扰。

(3)重新对DC/AC模块和DC/DC模块进行屏蔽。由于DC/AC模块和DC/DC模块接缝处理并不理想,屏蔽效果有限,重新处理时,在模块上下外壳接缝处增加铜箔,以减小孔缝的电磁泄漏。

4 试验验证

对DC/AC模块和DC/DC模块按上述措施进行整改后，其电磁兼容性能不能达到标准的要求，还必须重新进行磁兼容性试验。测试结果表明：整改后的高压配电箱其辐射发射符合国标要求，且辐射发射降低的效果明显，DC/AC模块和DC/DC模块的谐波发射被极大地抑制。整改后测试曲线如图7、图8所示。

图7 整改后双锥天线辐射发射测试数据(水平极化)

图8 整改后双锥天线辐射发射测试数据(垂直极化)

5 结束语

以某型号智能高压配电箱为对象，对其样品的电磁辐射进行了研究，通过试验分析，找到辐射源，并对其进行了整改。经过实验验证，辐射源定位准确，抑制措施简单有效，为企业相关技术人员在研究电动汽车的高压配电箱电磁兼容问题提供了参考。