电力电子装置在电动汽车应用中的问题与对策

钟丹阳

摘 要：电动汽车在近年来成为学界研究的热点问题，受到了各个国家的重视，电动汽车的发展已经上升成为一项国家战略，这不仅可以解决能源问题，也可以促进汽车产业的可持续发展，但是，在电动汽车的发展中，电子装置电磁兼容性是一个广泛存在的问题。电磁干扰的产生须具备干扰源、传播干扰的路径和敏感设备3个方面，只要我们降低了任何一个条件，对于电磁干扰的问题都能得到有效改善，该文主要就这一问题展开分析。

关键词：电动汽车 动力电子装置 电磁兼容性

中图分类号：U469.72 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）12（b）-0071-02车根据动力来源又可以分为纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车3种类型，这些类型的汽车都采用了电气动力系统。纯电动汽车是依靠电力电子装置把蓄电池或者超级电容器的能力转化成动力，驱动汽车的行驶；混合动力电动汽车是内燃机和蓄电池或超级电容器共同提供动力，以内燃机为主、蓄电池或超级电容器为辅；而燃料电池电动汽车主要是通过燃料电池提供能量，少量辅助能力通过蓄电池来提供，经过电力电子装置进行能力转化，提供给电机负载进行驱动。

2 电力电子装置在电动汽车应用中存在的问题

电子电力装置具有强电磁性，所以它会造成一定的电磁污染。大功率的电力电子装置属于电动汽车的核心部件，由于它的强干扰性，导致汽车运行不稳定。同时在电力电子装置运行过程中，可能会对周围的电气产生干扰，影响其运行情况。

2.1 差模干扰

差模干扰就是在电压电流的变化通过导线传输时产生的一种形态。这种干扰的产生主要是由于使用了两根导线作为信号往返线路。在混合电动汽车的电力电子装置内采用了通过母线作为往返路线，通过母线、电池和逆变器作为往返线两条线路。所以在开关动作发生的时候，就会形成差模干扰源。

2.2 共模干扰

共模干扰是电压电流变化的变化通过导线传输时产生的另外一种形态。这种干扰产生的主要是因为自身与其它设备相互交换的通信线路由两条线路组成，这两条线路一条是去的线路，一条是返回线路。

2.3 辐射干扰

此种形式的干扰是因为干扰源以辐射的形式向周围空间散发能量。实验证明，在混合动力电动汽车的装置中，逆变器、整个地盘都会产生强烈的辐射，在两辆混合动力电动汽车靠近的时候，辐射强度会加强。这种情况的出现是因为逆变器中的差模干扰向周围辐射能量，同時流经地盘的共模干扰电流也在表面形成电流环路，进而产生强烈的电磁干扰。由此可见，降低辐射干扰最有效的手段就是降低差模、共模干扰的强度。

3 系统设备兼容问题解决方案

由实验可知，电磁干扰的产生须具备干扰源、传播干扰的路径和敏感设备3个方面，只要我们降低了任何一个条件，对于电磁干扰的问题都能得到有效改善，电子设备的兼容性就能得到提高。所以我们可以通过以下两个方案进行电磁干扰问题的解决。

3.1 衰减差模干扰及辐射干扰

多层功率电路板，具有三明治结构，在它的第二层和第三层布置母线电路。另外它具有对称结构、线宽布局合理，介电质厚度形成一个大小合适的耦合电容，可以吸收窜入母线的差模干扰，进一步减少由此引发额电磁辐射。

3.2 衰减共模干扰及辐射干扰

我们可以采用接地电阻的方式有效衰减流向地面的共模干扰电流，进一步减弱它引起来的电磁辐射。通常汽车只有轮胎部分接地，而我们已知共模干扰电流经逆变器散热器底座或电机轴流向地盘，这里面产生的电压对人体是最大的威胁。所以我们采取措施使散热器底座、电机外壳接地，就能有效减弱共模干扰电流。

3.3 电动汽车线束走向与选材方式

实践显示，线束是影响电动汽车电磁兼容的重要因素，究其根本原因，是由于线束电缆是一种高效的辐射和接收天线。同时，线束导线平行传输距离较长，导线存在一定的互电感和电容，这很容易导致导线之间出现信号串扰问题。基于电动汽车安装空间因素的影响，往往无法保证每一个导线都保持一定的间距。一般情况下，电动汽车线束包括三种类型，为了满足退耦需求，需要控制好最小间距，电池箱连接线、电池间连线与低压导线间距不能超过0.2 m。

4 结语

综上所述，电力电子装置的电磁干扰对于汽车的性能有着极大的影响。我们在深入研究电磁干扰的基础上，找出合理的手段降低电磁干扰，加强电子装置的电磁兼容性，就能够有效提高混合型动力电动汽车的整车性能，为电动汽车的发展做出巨大的贡献。

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