纯电动汽车动力系统的电磁兼容性分析与评估

中图分类号：U469.72;TM15论文编号：102870213-S097学科分类号：080204硕士学位论文纯电动汽车动力系统的电磁兼容性分析与评估研究生姓名刘晴学科、专业车辆工程研究方向汽车电磁兼容指导教师赵又群教授南京航空航天大学研究生院能源与动力学院二О一三年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofEnergyandPowerEngineeringElectromagneticCompatibilityAnalysisandEvaluationonPowerSysteminPureElectricVehicleAThesisinVehicleEngineeringbyLiuQingAdvisedbyProfessorZhaoYouqunSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2013承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文I摘要纯电动汽车电磁兼容问题日益突出，如不恰当处理将会使其行驶安全性乃至车内人员的人身安全受到很大的威胁。动力系统作为纯电动汽车的核心，也是其电磁兼容问题的关键所在，因此，动力系统电磁兼容性的分析和评估值得深入探讨和研究。本文以纯电动汽车动力系统为研究对象，对其主要电磁干扰源的电磁干扰进行了建模和分析，探讨了改善动力系统电磁兼容性的途径；在此基础上，确立了动力系统电磁兼容性评估指标，并且对动力系统的电磁兼容性进行了评估。具体研究内容归纳如下：(1)对动力系统的电磁环境进行了分析，主要包括：动力系统电磁环境中潜在的电磁干扰源分析，电磁干扰的产生以及传播耦合路径分析，电磁干扰解决措施的探讨，从而明确了电机、功率变换器以及线束是动力系统电磁兼容性的关键所在。(2)以动力系统关键设备中的电机及功率变换器为研究对象，建立了两者的电磁干扰仿真模型，对电机及功率变换器的电磁干扰特性进行了分析，在此基础上，对动力系统的电磁干扰防护措施进行了探讨：对电机的辐射电磁干扰采取了壳体屏蔽抗干扰措施并且对功率变换器的传导电磁干扰采取了滤波器设计抗干扰措施，通过对电机的壳体屏蔽效能以及功率变换器滤波器插入损耗的分析，可以得出电机和功率变换器的电磁干扰有明显改善，从而提高了动力系统的电磁兼容性。(3)基于传输线理论，针对线束这一动力系统电磁兼容性关键因素，建立了线束的电磁干扰仿真模型，通过对发射线为裸线和发射线屏蔽时的电磁干扰强度对比分析验证了模型的正确性，在此基础上对线束的串扰问题进行了分析，研究了线束不同布置情况以及不同屏蔽层时接收导线的近端电压和远端电压的频响特性，为工程中改善线束串扰问题提供了参考，也为提高动力系统电磁兼容性提供了依据。(4)通过将动力系统电磁兼容性的总体性能要求分配到部件和设备等局部，对动力系统中电机、功率变换器和线束的电磁兼容性指标进行了研究，从而确立了较为全面的动力系统电磁兼容性的评估指标。针对评估指标的不同类型选择了不同的方法对其进行量化，并且引入序关系方法对纯电动汽车动力系统的不同布局方案的电磁兼容性进行了综合评估，得到了各布局方案的电磁兼容性优劣排序，从而对其电磁兼容性能做出了评价。综上所述，通过分析研究影响纯电动汽车动力系统电磁兼容性的关键因素，综合不同影响因素的性能评价指标，提出了动力系统的电磁兼容性综合评估方法，该综合评估方法不仅可以用于动力系统的电磁兼容性的评价，同时也为纯电动汽车动力系统的电磁兼容设计提供参考。本文的研究与分析，可作为纯电动汽车动力系统电磁兼容理论分析与工程应用的参考。关键词：纯电动汽车，动力系统，电磁兼容，建模，评估指标，评估纯电动汽车动力系统的电磁兼容性分析与评估IIABSTRACTTheelectromagneticcompatibilityissuesonpureelectricvehiclehavebecomeincreasinglyprominent,iftheseissueswerenotaddressedproperly,itwillmakethetravelsecurityofthepureelectricvehicleandeventhepersonalsafetyoftheoccupantsundergreatthreat.Asacoreofthepureelectricvehicle,thepowersystemisalsothekeyfactoroftheelectromagneticcompatibilityonthepureelectricvehicle.Therefore,theanalysisandassessmentofthepowersystemelectromagneticcompatibilityareworthyofdiscussionandin-depthresearch.Inthispaper,ittookthepowersystemonpureelectricvehicleastheobjectofstudy,hadmadearesearchonelectromagneticcompatibilitymodelingandanalysisofitsmainsourcesoftheelectromagneticinterferenceandthewaystoimprovethepowersystemelectromagneticcompatibilitywereexplored;Onthisbasis,theelectromagneticcompatibilityassessmentindicatorsofthepowersystemwereestablished,andtheelectromagneticcompatibilityonpowersystemwasevaluated.Themainresearchcontentsareasfollows:(1)Powersystemelectromagneticenvironmentanalysis,mainlyinclude:analysisonpotentialsourcesofelectromagneticinterferenceinthepowersystemelectromagneticenvironment,analysisontheelectromagneticinterferencemechanismaswellasthepropagationofelectromagneticinterferencecouplingpathofthesources.Thusitdefinedthatthekeyfactorstothepowersystemelectromagneticcompatibilityweremotor,powerconverterandharness.(2)Ittookmotorandpowerconverterofthekeyequipmentsinthepowersystemastheobjectofstudy,Simulationmodelsoftheelectromagneticinterferenceformotorandpowerconverterwereestablished,andtheirelectromagneticinterferenceCharacteristicswereanalyzed.Onthisbasis,powersystemelectromagneticimmunitymeasureswerediscussed:shieldingeffectivenessmodelinganalysisforthemotorhousing,andinsertionlossmodelinganalysisfortheconverterfilter.Thereby,theradiatedelectromagneticinterferenceofthemotorandtheconductionelectromagneticinterferenceofthepowerconverterwerereduced,andtheelectromagneticcompatibilityofthepowersystemwasimproved.(3)Basedonthetransmissionlinemodel,aimingatthepowersystemelectromagneticcompatibilitykeyfactorforharness,thesimulationmodelofelectromagneticinterferenceonwiringharnesswasestablished.Andthecorrectnessofthemodelwasverifiedbycontrastingtheintensityoftheelectromagneticinterferencebetweenbareemissionlineandshieldedemissionline.Thenthenear-endandthefar-endvoltagefrequencyresponsecharacteristicsofthereceivingwireindifferent南京航空航天大学硕士学位论文IIIshieldsandharnesslayouthavebeenstudied.Itprovidesareferencetoimprovetheharnesscrosstalkproblemsfortheengineering,andabasistoimprovethepowersystemelectromagneticcompatibility.(4)Itassignedtheoverallperformanceofthepowersystemelectromagneticcompatibilityrequirementstothepartsandequipment,orsomeotherlocal,sotheelectromagneticcompatibilityindicatorsofthemotor,powerconverterandharnesswereresearched,thentherelativelycomprehensiveelectromagneticcompatibilityevaluateindicatorsofpureelectricvehiclepowersystemhasbeenestablished.Toquantifiedtheindicators,aimingatthedifferenttypesoftheevaluateindicators,differentquantifiedmethodswereintroduced.Thentheorderrelationshasbeenchosenfortheevaluatemethod,andtheelectromagneticcompatibilityofseverallayoutoptionsonpureelectricvehiclepowersystemwereevaluated.Itobtainedtheres