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电动汽车是一个完整的电磁系统，按供电等级分为高压电气系统和低压电气系统，按是否有连接线缆分为有线设备和无线设备，如图2-2所示。电动汽车高压电气系统通常由动力电池或发电机组提供高压直流电，电压等级为60～1500 V，通常是屏蔽的。低压电气系统供电电源通常为12V和24V，一般为非屏蔽的。根据设备工作特征，高压部件包括DC-AC逆变器、DC-DC变换器和AC-DC整流器。驱动电机系统属于DC-AC逆变器，供电电压为DC 36～750V。高压DC-DC变换器包括双向和单向变换器。充电系统属于AC-DC整流器，包括车载充电机、充电桩（站）和无线充电系统。此外，高压部件还包括动力电池和电加热器。
高压设备和低压设备之间主要采用车载CAN总线进行通信。随着智能网联技术的发展，以太网和车联网逐步得到应用。电动汽车各种电力电子设备配置于相对独立的车辆功能区域，成为电动汽车系统中的基本工作单元，如汽车雷达、通信系统、传感器、空调、监控模块、驱动电机、电源变换模块等，各电子工作单元之间除了进行无线或有线的信息交换之外，还存在某些电气上的联系，在满足特定功能要求的基础上，构成电动汽车的执行系统。此外，各种电力电子设备存在某些电磁耦合关系，主要通过线缆及插接器传导以及空间电磁辐射能量的发射与接收来形成，而且耦合能量随着单元设备间距、运行环境条件的变化而变化。
图2-2 新能源汽车电气架构
为便于对整个电动汽车的电磁兼容性进行分析、预测，这里将每个工作单元定义为系统间电磁兼容性分析中的“子系统”。结合电动汽车整车电力电子设备架构，对整车电力电子设备的电磁特性进行分析、建模和预测。
电动汽车整车电磁兼容特性研究主要包括整车辐射特性、电磁敏感度及抗电磁干扰特性，结合电动汽车电力电子设备架构，通过对电力电子设备的电磁特性进行分析、建模，建立整车电磁系统的电磁模型，并基于整车车体电磁模型给出整车电磁系统的辐射特性、电磁干扰特性、电磁敏感度及电磁系统的抗干扰特性。因此设计基于电磁仿真软件的电动汽车整车系统电磁兼容性仿真及预测软件平台是发展趋势。
1. 高压功率系统集成化EMC问题
新能源汽车的高压电气系统主要包括驱动电机系统、DC-DC变换器、电动空调、电动助力转向电机、控制器电机、车用充电系统等，如图2-3所示。特别是随着新能源客车的快速发展，为了满足电驱动系统高功率密度、轻量化、高效和高可靠性的需求，高压功率集成控制器成为主要发展趋势。EMC问题和热管理问题是高压功率集成控制器比较突出的问题。
高压功率集成控制器采用了大电流、高电压的功率电子器件（如IGBT），其快速通断会产生大功率电磁干扰，不仅影响电驱动系统的电磁兼容性，还会导致新能源汽车整车的电磁发射水平高于传统车辆。大功率电磁干扰不但影响自身功能，还可能影响其他车载零部件甚至周边环境中电气设备的正常工作。例如，驱动电机系统产生的电磁干扰不仅通过高压线缆耦合到DC-DC变换器、电动空调、电动助力转向电机、控制器电机、车用充电系统，还可以通过高低压线束耦合到低压电气系统，影响诸如VCU、BMS等车载低压设备的正常工作。此外，高压电气系统产生的电磁干扰还可以通过空间耦合干扰车载无线设备（如传感器、天线等）以及车外无线电接收设备。
图2-3 高压功率系统集成控制器
2. 智能网联电动汽车EMC问题
智能网联电动汽车采用的设备工作频率各不相同，从直流信号（0Hz）到400Hz，主要是各种电源控制信号；数字信号一般在几百千比特/秒；WiFi及GPS处在L及S波段；而雷达信号处于超声频率、毫米波段（30～77GHz）甚至光波段，而电磁噪声可以是覆盖全频率的信号。因此，对于整车超宽带电磁干扰噪声机理进行研究分析和EMC优化设计，要结合超宽带噪声环境。
在智能网联电动汽车中，高压动力系统会通过高压线缆、车载以太网和CAN总线网络的电磁耦合通道对ADAS（Advanced Driver Assistant System，高级驾驶辅助系统）（智能传感器、电子控制器和执行器等敏感设备）产生电磁干扰，如图2-4所示。配有新一代汽车安全系统（也称ADAS）的电动汽车，可由驾驶人和辅助驾驶系统配合共同完成驾驶任务。为了实现ADAS功能，目前用于电动汽车实现自动驾驶的传感器主要有图像传感器、激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达以及生物传感器。智能传感器和车载无线通信设备等也会产生无线射频电磁干扰，对牵引、制动和转向功能安全性产生影响。
图2-4 智能网联电动汽车高压系统的影响
3. 新能源汽车EMC法规
针对新能源汽车电磁兼容性问题，EMC法规主要包括整车电磁辐射标准、高压部件的电磁发射和电磁敏感度标准。此外，新能源汽车还需满足道路车辆相关的整车和零部件EMC标准。下面重点介绍仅针对新能源汽车电磁兼容性问题的新增标准。
（1）整车辐射发射-电动车辆的电磁场发射强度的限值要求（150kHz～30MHz）
GB/T 18387—2017规定，测试场地为装有吸波材料的屏蔽室或满足标准要求的户外试验场地，采用电场天线和磁场天线在车辆外部的4个位置分别测量电场强度和磁场强度，天线距离车辆的最近部分为3m±0.03m，位于车辆横向和纵向中心线上，测量布置如图2-5所示，车辆分别以低速（16km/h）和高速（70km/h）模式满载运行时，在车辆最大发射侧面进行电场峰值扫描和磁场峰值扫描，发射限值不能超出规定的限值。
图2-5 电动汽车电场和磁场强度测量布置图
（2）高压部件传导发射和辐射发射
为了保护车载接收机免受车内高压部件产生的传导发射和辐射发射的骚扰，GB/T 18655—2018（CISPR 25）《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》中规定了电动和混合动力车辆内屏蔽的高压电源系统的试验方法，包括高压零部件、模块在屏蔽高压（HV）电源线上的传导发射测量方法和高压零部件、模块的辐射发射测量方法，以及高低压耦合测试方法。该测试程序和限值，是对车辆辐射发射的预防性控制。然而，零部件的试验并不能代替整车试验，两者的确切联系依赖于零部件的安装位置、线束长度和布置、接地位置和天线位置。
在150kHz～108MHz频率范围内，测量电机控制器和DC-DC变换器等高压部件在屏蔽高压电源线上的传导骚扰电压和电流。以电机控制器为例，传导发射电压法测试布置如图2-6所示。辐射发射测试频率范围为150kHz～2.5GHz，辐射发射测量布置以电机系统辐射发射-双锥天线为例，如图2-7所示。
（3）沿屏蔽高压线的瞬态抗扰度试验
ISO/TC 22/SC32/WG3（电气和电子部件及通用系统分技术委员会）制定的ISO 7637-4《道路车辆 由传导和耦合引起的电骚扰 第4部分：沿屏蔽高压电源线的电瞬态传导》对新能源乘用车和商用车上车载电驱动系统及高压零部件的电瞬态传导进行测试评估，适用于DC 60～1500V。
图2-6 电机控制器传导发射电压法测试布置图（俯视）
1—EUT 2—接地平面 3—相对介电常数较小的支撑物（ ε r ≤1.4）厚度50mm（电机可以使用绝缘支撑物）
4—50Ω负载 5—LV线束 6—HV线束（HV+、HV-）7—LV负载模拟器 8—阻抗匹配网络（可选）
9—LV AN 10—HV AN 11—LV电源线 12—HV电源线 13—LV电源12V/24V/48V（应置于台架上）
14—附加屏蔽盒 15—HV电源（置于ALSE内时应屏蔽）16—电源线滤波器 17—光纤馈通
18—壁板插接器 19—激励和监测系统 20—测量设备 21—优质同轴电缆（50Ω），例如双层屏蔽
22—光纤 23—接地带 24—电机 25—三相电机电源线 26—机械连接（例如绝缘连接）
27—已滤波的机械轴承 28—制动或驱动电机 29—屏蔽室
图2-7 电机系统辐射发射-双锥天线
1—EUT 2—接地平面 3—低相对介电常数材料支撑（ ε r ≤1.4）厚度50mm 4—接地带 5—LV线束
6—HV线束（HV+、HV-）7—LV负载模拟器 8—阻抗匹配网络（可选）9—LV AN 10—HV AN
11—LV电源线 12—HV电源线 13—LV电源12V/24V/48V（应置于台架上）14—附加屏蔽盒
15—屏蔽HV电源（置于ALSE内的应屏蔽）16—电源线滤波器 17—光纤馈通 18—壁板插接器
19—激励和监测系统 20—测量设备 21—优质同轴电缆（50Ω），例如双层屏蔽 22—光纤
23—双锥天线 24—RF吸波材料 25—50Ω负载 26—电机三相线 27—机械连接（如绝缘连接）
28—滤波轴承 29—制动或驱动电机
给出了三种直流高压模块产生的内部脉冲：电压纹波（脉冲A）、正弦脉冲（脉冲B）和低频正弦骚扰（脉冲C），波形及参数如图2-8所示。
各种高压负载设备的通断会在高压供电电缆上产生瞬态骚扰脉冲，为了测试高压设备的这种瞬态电压抗扰性（电压纹波，3～300kHz），脉冲A应施加在HV+和HV-高压电缆之间，以及HV+与地、HV-与地之间。脉冲B（正弦脉冲，1～10MHz）和脉冲C（低频正弦脉冲，3～300kHz）分别模拟功率器件快速通断产生的高频振荡和低频振荡信号，分别施加在HV+与地、HV-与地之间。
图2-8 沿屏蔽电压线的电瞬态测试脉冲
另外，奥迪、宝马、奔驰、保时捷、大众等德国联合汽车企业公司标准LV 123《ElectricalCharacteristics and Electrical Safety of High-Voltage Components in Road Vehicles requirements and tests（道路车辆高压部件电气特性和电气安全要求与测试方法）》，对新能源汽车电气性能及安全规范进行了详细规定，主要分为三大部分：高压电源特性测试、高压安规测试、高压附件测试。针对其高压部件，如高压电池系统、电机逆变器、电气空调压缩机、电力传输油压泵、DC-DC高低压转换器、车载充电器等，对其试验方法进行了说明，试验波形如图2-9所示。
图2-9 道路车辆高压部件电气特性及电气安全试验波形
图2-9 道路车辆高压部件电气特性及电气安全试验波形（续）
（4）沿屏蔽高压线的瞬态抗扰度试验
GB/T 36282—2018《电动汽车用驱动电机系统电磁兼容性要求和试验方法》对纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车用驱动电机的电磁辐射发射（30～1000MHz频率范围，包括宽带电磁辐射和窄带电磁辐射）和电磁抗扰度（在20～2000MHz频率范围的电磁辐射抗扰度、沿低压电源线的瞬态抗扰度和静电放电抗扰度）进行了测试，规定了试验方法和限值。
（5）车辆电磁场相对于人体曝露的测量
GB/T 37130—2018规定了人体所处车辆环境的低频磁场发射，频率范围为10Hz～400kHz。车辆测量可在室内测功机和室外平坦干燥路面上进行。M类乘用车和商用车（客车）静止状态和行驶状态测量位置如图2-10所示。充电状态下，充电接口区域为测量探头可接触区域，即充电接口后0.5m范围内的充电线缆四周。
图2-10 M类乘用车和商用车（客车）静止状态和行驶状态测量位置图