營(yíng)運(yùn)新能源純電動(dòng)汽車(chē)電磁環(huán)境污染與防治對(duì)策

林驗(yàn)森

（深圳市瑞達(dá)檢測(cè)技術(shù)有限公司，廣東 深圳 518030）

電力驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)是電動(dòng)汽車(chē)的核心，也是區(qū)別于內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)的最大不同點(diǎn)。它包括動(dòng)力電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電源管理。高壓配電箱、調(diào)速控制、裝供電線（直流母線），動(dòng)力電機(jī)的電源線等設(shè)備組成了動(dòng)力電源網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。系統(tǒng)工作時(shí)，不同電壓等級(jí)、不同電流強(qiáng)度、不同頻率電源產(chǎn)生不同能量及各種頻率的電磁波分布在車(chē)身的每個(gè)空間位置。目前主流的驅(qū)動(dòng)電機(jī)有集中式、輪邊式和輪轂式三種形式，都是永磁同步電機(jī)技術(shù)。大電流的驅(qū)動(dòng)電機(jī)、母線及相關(guān)線路使電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)生低頻磁場(chǎng)作用，會(huì)在駕駛員和乘客人體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電場(chǎng)和電流，可能影響人體健康，最主要是長(zhǎng)期駕駛營(yíng)運(yùn)車(chē)輛的駕駛員身體受到電磁波的危害最嚴(yán)重，乘客其次。其電磁的安全性不僅關(guān)乎人體健康，還將決定純電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)是否健康發(fā)展。由于電磁輻射對(duì)人體危害具有累加效應(yīng)，因此，為保護(hù)駕、乘人員的健康，促進(jìn)純電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，對(duì)純電動(dòng)汽車(chē)車(chē)內(nèi)電磁輻射數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和分析有著重要意義。

1 設(shè)備與方法

1.1 營(yíng)運(yùn)車(chē)型選擇

深圳市的營(yíng)運(yùn)車(chē)輛均為SUV，單邊走路母線結(jié)構(gòu)，屏蔽類(lèi)型分屏蔽導(dǎo)線及整體屏蔽（含動(dòng)力電機(jī)）。

1.2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位

根據(jù)電動(dòng)汽車(chē)電磁輻射相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的布點(diǎn)，參考檢測(cè)方法對(duì)車(chē)廂內(nèi)空間不同高度監(jiān)測(cè)都有規(guī)定。按車(chē)輛實(shí)際情況實(shí)際優(yōu)化，監(jiān)測(cè)點(diǎn)位選取電動(dòng)汽車(chē)每一個(gè)座位，依照正常行駛狀態(tài)的坐姿分別對(duì)人的頭部、胸部、腹部、腳部四個(gè)高度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)因子為磁感應(yīng)強(qiáng)度、頻段為 1 Hz～400 kHz。對(duì)于駕駛位，則將探頭放在駕駛員的座位后方離駕駛員的最近處。同理，相應(yīng)布點(diǎn)于駕駛員其他位置（頭、胸、腹、腳部進(jìn)行監(jiān)測(cè)），乘客擬座于副駕駛位后座，同理，參考駕駛員（頭、胸、腹、腳部進(jìn)行監(jiān)測(cè)）。見(jiàn)圖1

1.3 監(jiān)測(cè)儀器

選擇德國(guó)Narda電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器，主機(jī)為 NBM-550，探頭為 EHP-50F。

1.4 監(jiān)測(cè)條件

選擇晴朗天氣，根據(jù)城市道路情況選擇電動(dòng)車(chē)車(chē)速保持連續(xù) 60-80 km/h 的作為測(cè)試速度，駕駛員為172 cm身高男性，乘客為175 cm身高男性。

1.5 監(jiān)測(cè)方法

在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，被監(jiān)測(cè)車(chē)輛保持在60-80 km/h 期間避免突然加速減速、并選擇平直行駛路線。根據(jù)已選擇好的路線進(jìn)行5次測(cè)試，期間對(duì)每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行5次測(cè)量，并讀取穩(wěn)定狀態(tài)下的最大值，計(jì)算出5次穩(wěn)定讀數(shù)的算術(shù)平均值后減去該路段的電磁境背景值得出監(jiān)測(cè)報(bào)告數(shù)據(jù)[1]。

2 檢測(cè)結(jié)果

根據(jù)預(yù)定的監(jiān)測(cè)計(jì)劃得出各點(diǎn)位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，為確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，監(jiān)測(cè)路段100米范圍內(nèi)沒(méi)有變電站、地下輸電線路，多點(diǎn)位監(jiān)測(cè)得出產(chǎn)生路段磁場(chǎng)的電磁環(huán)境背景水平的測(cè)量平均結(jié)果為0.11 μT。

2.1 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

根據(jù)表1中得到的數(shù)據(jù)，無(wú)論是屏蔽導(dǎo)線車(chē)型還是整體屏蔽車(chē)型的駕駛位都比乘客位的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)大。最明顯的是屏蔽導(dǎo)線車(chē)型因動(dòng)力電機(jī)未采取屏蔽措施，駕駛員腳部的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為15.3μT，明顯比整體屏蔽車(chē)型駕駛員腳部的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)4.13μT大4.3倍，這些數(shù)據(jù)證明了動(dòng)力電機(jī)屏蔽的重要性。

表1 各監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù) 單位：μT

2.2 車(chē)廂內(nèi)不同高度的電磁環(huán)境數(shù)據(jù)分析對(duì)比

根據(jù)表1中得到的數(shù)據(jù)，分別對(duì)屏蔽導(dǎo)線車(chē)型與整體屏蔽車(chē)型的駕駛位不同高度處的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析；

根據(jù)表2中的數(shù)據(jù)可以直觀地看出：對(duì)于駕駛位來(lái)說(shuō)不管是屏蔽導(dǎo)線車(chē)型還是整體屏蔽車(chē)型，電磁輻射都是隨著監(jiān)測(cè)點(diǎn)距離汽車(chē)底板高度的增大而減小。

表2 駕駛位不同高度處的數(shù)據(jù) 單位：μT

2.3 不同屏蔽方式的電磁環(huán)境數(shù)據(jù)分析對(duì)比

根據(jù)表1中得到的數(shù)據(jù)，對(duì)不同屏蔽方式車(chē)輛（避開(kāi)動(dòng)力電機(jī)干擾因素），應(yīng)選擇乘客位置的頭部、胸部、腹部及腳部的電磁環(huán)境的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2.4 動(dòng)力電機(jī)整體屏蔽方式的電磁環(huán)境數(shù)據(jù)分析對(duì)比

根據(jù)表1中得到的數(shù)據(jù)，在動(dòng)力電機(jī)整體屏蔽方式時(shí)，對(duì)駕駛位和乘客位的電磁環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對(duì)比。

根據(jù)表3a的數(shù)據(jù)得可知：兩種不同屏蔽方式乘客位的電磁輻射相差不大，整體屏蔽車(chē)型的數(shù)據(jù)相對(duì)來(lái)說(shuō)更小一些，屏蔽的效果更好。

根據(jù)表3b中的數(shù)據(jù)可知采用整體屏蔽車(chē)型方式的電動(dòng)汽車(chē)駕駛位與乘客位在頭部和胸部位置的電磁輻射水平的差別不大，但是在腹部和腳部，尤其是腳部乘客位的電磁輻射水平小很多[2]。

表3 a 乘客位不同屏蔽方式 表3b 整體屏蔽方式駕駛位和乘客位的數(shù)據(jù) 單位：μT

2.5 整體監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析

通過(guò)以上的對(duì)比分析，我們知道電磁輻射水平會(huì)隨著點(diǎn)位距離車(chē)底板的高度、不同的走線屏蔽方式以及離車(chē)頭的距離的發(fā)生改變繼而產(chǎn)生變化，但測(cè)得的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)小于國(guó)際衛(wèi)生組織（WHO）和中國(guó)電磁輻射警戒標(biāo)準(zhǔn)。我們可以通過(guò)適當(dāng)增高座位加大與車(chē)底板的距離，優(yōu)化屏蔽方式來(lái)降低車(chē)內(nèi)電磁輻射的水平[3]。

3 結(jié)論

電磁輻射防護(hù)在新能源汽車(chē)中屬于高安全要求，具有大電壓／大電流、大線徑導(dǎo)線數(shù)量多等特點(diǎn)，高壓和大交流產(chǎn)生的電磁場(chǎng)干擾，各種電元器件的通斷產(chǎn)生的電磁也應(yīng)作為電磁干擾的因素，現(xiàn)階段各汽車(chē)廠商針對(duì)電動(dòng)汽車(chē)車(chē)內(nèi)電磁環(huán)境的調(diào)查和污染防治研究較為空白。從多種降低電磁輻射危害方法中進(jìn)行對(duì)比，降低電磁輻射源強(qiáng)度和增強(qiáng)電磁輻射防護(hù)措施是比較有效果的方法。

降低電磁輻射源強(qiáng)度方面可以優(yōu)化動(dòng)力電機(jī)的工作效率及屏蔽效果來(lái)加強(qiáng)駕駛員與電機(jī)間的屏蔽效果，減少輻射強(qiáng)度。增強(qiáng) 電磁輻射防護(hù)措施是把所有線路都使用股鍍錫退火銅絲編織屏蔽導(dǎo)線，同時(shí)使用輕型編織金屬屏蔽層固定作為屏蔽構(gòu)件。通過(guò)以上防護(hù)原則，結(jié)合工藝、新技術(shù)材料，調(diào)整優(yōu)化車(chē)廂位置結(jié)構(gòu)，是現(xiàn)行有效的電動(dòng)汽車(chē)電磁環(huán)境污染方法。

綜上所述，根據(jù)以上方法降低汽車(chē)車(chē)內(nèi)電磁環(huán)境水平，降低車(chē)內(nèi)電磁環(huán)境污染，來(lái)為電動(dòng)汽車(chē)電磁環(huán)境防治提出以下對(duì)策/優(yōu)化設(shè)計(jì)：優(yōu)化線路走線方式減少電磁漩渦效應(yīng)，避免大面積的環(huán)路存在，減小閉合回路面積夠降輻射源強(qiáng)度，選用新型導(dǎo)線導(dǎo)體，如新型鋁導(dǎo)線以此降低電磁輻射源強(qiáng)度。汽車(chē)內(nèi)電磁場(chǎng)最大值都出現(xiàn)在腳部位置，呈現(xiàn)監(jiān)測(cè)高度越高強(qiáng)度越低的趨勢(shì)，增高車(chē)身和增加座位高度使人與汽車(chē)低盤(pán)底板的距離增加，使得車(chē)內(nèi)電磁場(chǎng)明顯降低。所有線路使用銅絲編織屏蔽，使用輕型編織金屬屏蔽層固定作為屏蔽構(gòu)件，同時(shí)整體屏蔽鋁管或者鋁平板覆蓋全部主要線路以達(dá)到加強(qiáng)屏蔽效果，積極使用新型導(dǎo)線導(dǎo)體，如新型鋁導(dǎo)線材料，同時(shí)車(chē)身使用輕量化材料，降低動(dòng)力電機(jī)的功率輸出及提高電機(jī)效率從根源降低輻射源。