在新能源汽车日益普及的今天,一位朋友刚刚购置了电车,却对电磁辐射是否影响健康产生了疑问。这让笔者想起了多年前的一次乘车经历,那时电动出租车还较为罕见。笔者刚下飞机,便坐上了这样一辆出租车。司机是个幽默的人,没聊几句就开始神秘兮兮地说,新能源车动力强劲,但有个奇怪的现象——掉腿毛。笔者强忍笑意,心想这大概是久坐的原因,毕竟电磁辐射的管控可是相当严格的。许多纯电出租车还出口国外,必须符合各种国际电磁兼容(EMC)标准。借此机会,不妨深入探讨一下新能源汽车的电磁安全技术。
提到电磁辐射,很多人可能会联想到医院里的CT机。尽管CT机与新能源汽车的电磁辐射属于不同技术领域,但本质上都涉及电磁辐射。CT机使用的是高能量的电离辐射,能够穿透人体组织。而新能源汽车产生的电磁场则属于非电离辐射,能量低且特性迥异。从电磁辐射类型来看,这种本质区别决定了它们在安全风险评估上的根本差异。CT机的辐射剂量以毫西弗(mSv)为单位计量,而车辆电磁场强度通常以微特斯拉(μT)为单位,两者量级相差数千倍。
新能源汽车的电磁辐射源主要来自高压电池系统、电动机控制器和DC/DC转换器。随着技术进步,电压等级已从早期的200-300V提升至如今的400-800V,甚至个别车型已达到1000V,电流在0-600A范围内快速变化。这种高压大电流系统产生的电磁场强度与变化频率密切相关,直接影响到乘员舱内的电磁环境。研究表明,典型电动汽车内部的磁场强度为0.1-2μT,远低于国际非电离辐射防护委员会(ICNIRP)设定的100μT安全限值,也低于日常家用电器如电吹风(7-20μT)和电视机(2.5-50μT)的辐射水平。
电磁兼容性(EMC)是指设备或系统在电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何物体产生无法承受的电磁干扰的能力。新能源汽车采用高压大电流系统,其电磁兼容性面临前所未有的挑战。传统燃油车的主要电磁问题集中在点火系统和低压电气设备上,而新能源汽车则需要应对更为复杂的挑战,包括高压大电流系统、功率电子器件的高频开关以及电驱动系统的电磁干扰等。
为了确保电磁安全,新能源汽车需满足一系列严格的技术要求。这些要求包括辐射发射(EME)和辐射抗扰性(EMI),并进一步细分为静电放电(ESD)防护、瞬态电压抗扰性、磁场、传导与低频辐射和射频辐射等多个方面。辐射发射控制旨在防止车辆内部电子设备对车内外电子设备产生干扰。新能源汽车的辐射发射限值遵循ISO/IEC CISPR 25标准,但测试条件更为严格,测试频率覆盖从150kHz至2.5GHz的范围,以确保不会干扰车载通信系统、广播接收、导航设备和无线通信。
辐射抗扰性测试则验证车辆电子系统在外部电磁干扰下的正常工作能力。新能源汽车因高压线束长度增加,更易受外部电磁场干扰。测试频率从100kHz至2GHz,电场强度最高可达400V/m,远高于传统家电18V/m的测试要求。为了确保在复杂电磁环境中也能保持稳定工作,大功率电驱动控制器采用了更为严格的测试方法,包括批量电流注入(BCI)测试、电磁暗室测试和混响室测试等。
电磁屏蔽技术在新能源汽车中发挥着至关重要的作用。它已从单一材料应用发展为系统化整车设计策略。当前领先车企采用的电磁屏蔽技术栈包括多层次金属车身屏蔽、专用高压组件屏蔽、同轴结构高压线缆设计和特殊接地系统等。优化设计的高压线缆不仅能显著降低电磁辐射,还能提升系统传输效率并减轻线束系统重量。
电磁安全标准的制定与执行直接影响消费者对新能源汽车的接受度。目前,中汽研2025版新能源汽车电安全技术验证体系NESTA构建了全方位多层次的电磁安全评价体系。验证项目从20个扩展至33个,并首次将电磁安全测试细分为“必选项”、“可选项”和“挑战项”三个层级。新增了双电机驱动系统电磁安全验证和电池及PDU系统电磁安全验证等项目,还首创性地引入了汽车雷电效应安全验证,通过模拟极端雷电环境下车辆金属外壳对乘员的防护能力,评估车辆在极端电磁环境中的安全性能。
整车电磁抗扰安全验证和乘员电磁防护安全验证作为两项挑战性测试项目,为车企提供了更高水准的电磁安全表现平台。中国品牌高端新能源车型在这两项指标上已达到国际一流水平,车型乘员舱电磁场强度稳定控制在0.5μT以下。这一技术优势正成为中国品牌新能源汽车出海的核心竞争力。