[发明专利]电动汽车电机控制器的屏蔽外部电磁脉冲攻击系统

说明书

技术领域

本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种防止电动汽车电机控制器受到外界强电磁场干扰的电动汽车电机控制器的屏蔽外部电磁脉冲攻击系统。

背景技术

根据GB/T 18488.1-2001《电动汽车用电机及其控制器技术条件》对电机控制器的定义，电机控制器就是控制主牵引电源与电机之间能量传输的装置、是由外界控制信号接口电路、电机控制电路和驱动电路组成。电机、驱动器和电机控制器作为电动汽车的主要部件，在电动汽车整车系统中起着非常重要的作用，其相关领域的研究具有重要的理论意义和现实意义。电机控制器作为整个制动系统的控制中心，它由逆变器和控制器两部分组成。逆变器接收电池输送过来的直流电电能，逆变成三相交流电给汽车电机提供电源。控制器接受电机转速等信号反馈到仪表，当发生制动或者加速行为时，控制器控制变频器频率的升降，从而达到加速或者减速的目的。

根据《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值和测量方法》对电动汽车的电磁场发射强度作出了限制，电动汽车用交流电机驱动系统由逆变器功率回路、控制电路、机箱、散热器、电缆等几部分组成，其中逆变器功率回路的主要部件为功率模块或元器件，如PIM或IGBT等。这些功率模块，例如IGBT，在工作时处于高速通断模式，在它的集电极和发射极之间会形成高频dv/dt，从而产生了宽频带电磁干扰，频率范围超过数十兆赫兹。随着电机向轻小化、高效化的方向发展，对功率模块的开关速度的要求也越来越高，这就使得功率模块产生的电磁干扰更为强烈，这些电磁干扰通过传导和辐射两种传播方式影响车载电子零部件的正常工作，对于系统自身可能引起电机端轴承电流过大，使得轴承损伤或者烧坏电机绝缘层，也可能通过线缆、车架、辐射等多种方式影响其他车载电子设备的正常工作。因此电机驱动系统产生的电磁干扰不仅关系到自身的工作可靠性，而且会影响整车及邻车的电磁兼容性、安全运行能力和工作可靠性。所以研究该电磁干扰的产生机理和抑制方法对电动汽车的发展有着实际意义。电动汽车电机驱动系统的电磁干扰分为传导电磁干扰和辐射电磁干扰，逆变器功率回路中的功率器件高速通断产生的干扰首先在系统元器件、连接件和线缆上以传导干扰的方式进行传播，由于电动汽车用动力线缆长度较长，传导干扰会通过直流动力线缆和电机 三相交流动力线缆对外产生辐射，因此传导干扰为主要干扰源。当前对电动汽车车载零部件的标准《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值和测量方法》只规定了低压系统传导电磁干扰的测试方法，并且该测试方法只规定了低压电源线传导电压和信号线传导电流。

一、现有的电机控制器和电机控制器的电磁场屏蔽系统的不足之处

1.1在电动汽车中，电机控制器是实现电池的直流电供电与电机的交流电用电变换、实现电机的驱动运行的关键部件，属于电动汽车的核心功率部件，它必须能够持续可靠的运行，现有的电机控制器种类繁多，但布置结构大同小异，在可靠性及耐久性验证中存一些问题，比如驱动模块散热不佳，影响IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管)的寿命和系统整体效率；控制板与驱动板之间未能很好隔离，电磁兼容性差。特别严重的是现有的电动汽车电机控制器的外部只有一层很厚的的金属壳体，受到外界的强电磁场干扰后，电磁场在金属壳体上瞬间达到磁饱和，电磁场攻破金属壳体后瞬间就攻击电动汽车电机控制器集成电路中的核心电子器件，使电机控制器不能正常工作，使电动汽车驱动电机失去控制产生交通事故。

1.2中国专利201420282762.0公开了一种电动汽车电机控制器的电磁场屏蔽系统，只用电源浪涌保护器对屏蔽体内的电机控制器的两相或者三相的电源线的一条进行保护，没有同时保护另外一条电源线，外面的电磁场感应出的强大电流会沿着这条没被保护的电源线进入电机控制器击穿其里面的芯片，该专利是失败的。必须用电源浪涌保护器同时对进入屏蔽体内与电机控制器连接的电源线和信号线进行保护，形成封闭的屏蔽。

二、电磁脉冲防护的三个方面

2.1屏蔽：屏蔽是利用屏蔽体来阻挡或减少电磁能的传输，达到电磁防护的一种重要手段，这种屏蔽体不让电磁场到达被保护的设备。

2.2接地：接地处理是将电子设备通过适当的方法和途径与大地连接，以提高电子设备电路系统工作的稳定性，有效地抑制外界电磁场的影响，避免机壳因电荷积累过多导致放电所造成的干扰和损坏。