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、電磁兼容測試在新能源汽車中的必要性

 

電磁兼容（Electromagnetic Compatibility，簡稱EMC)。指設備或係統在其電磁環境中能正常工作且不對該環境中任何事物構成不能承受的電磁幹擾的能力。

 

 

EMC包括兩個方麵的要求：一方麵是指設備在正常運行過程中對所在環境產生的電磁幹擾不能超過一定的限值，即所謂的電磁幹擾（Electromagnetic Interference，簡稱EMI）。

 

 

另一方麵是指設備對所在環境中存在的電磁幹擾具有一定程度的抗擾度，即所謂的電磁抗幹擾（Electro Magnetic Susceptibility
，簡稱EMS）。

 

與傳統汽車相比，新能源汽車EMC問(wen)題(ti)更(geng)加(jia)突(tu)出(chu)。新(xin)能(neng)源(yuan)汽(qi)車(che)動(dong)力(li)直(zhi)接(jie)使(shi)用(yong)電(dian)驅(qu)動(dong)係(xi)統(tong)
，高(gao)壓(ya)附(fu)件(jian)的(de)使(shi)用(yong)會(hui)使(shi)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)問(wen)題(ti)的(de)更(geng)為(wei)嚴(yan)重(zhong)。動(dong)力(li)係(xi)統(tong)由(you)於(yu)電(dian)流(liu)在(zai)極(ji)短(duan)時(shi)間(jian)內(nei)的(de)跳(tiao)動(dong)以(yi)及(ji)大(da)功(gong)率(lv)半(ban)導(dao)體(ti)開(kai)關(guan)的(de)快(kuai)速(su)移(yi)動(dong)會(hui)發(fa)出(chu)強(qiang)烈(lie)的(de)輻(fu)射(she)以(yi)及(ji)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)。

 

 

加上電子電氣部件都占據著極大的比重，其中的電磁兼容性問題又與整車的安全密切相關。汽車內各種控製器
，DCDC.DCAC都是強幹擾源，而且線束又多又長
，輻射幹擾很嚴重。隨著CISPR25-2016的發布，高壓係統的EMC要求越來越嚴，EMC測試已成為汽車廠商所要麵對的最嚴峻的挑戰之一。

 

一個典型的DCDC拓撲結構

 

為了減小電磁幹擾，我們就必須要加強電磁兼容性測試。

 

2、EMC的分析原理

 

傳統EMC設計中一般遵循：產品設計--樣品生產--EMC 測試--測試不通過--整改--更改設計--樣品生產--測試通過。

 

定位困難，反複重複的工作。

 

EMC仿真是基於軟件分析的一種正向電磁兼容設計方法，包括3D仿真，PCB仿真和係統及電路仿真。

 

電磁場的分析方法有解析法和數值法。EMC仿真軟件都是基於數值法。

 

常用的數值法

 

 

電磁幹擾中所有算法的基礎
，Maxwell方程：

 

Maxwell方程積分形式

 

Maxwell方程微分形式

 

現在比較主流的EMC仿真軟件有ANSYS係列和CST係列

 

 

EMC仿真可以得出精確的結果

 

 

3、EMC三要素

 

要想解決電磁兼容問題
，需要從三個要點處著手，EMC問題萬變不離其宗的三要素：

 

幹擾源，產生幹擾的電路或設備。

 

優化設備的電氣架構，選用合適的電子元器件，降低設備的功率。

 

傳輸途徑（耦合途徑），能夠將幹擾產生的幹擾能量傳遞到敏感源的路徑。

屏蔽幹擾源設備和相關線束，增加線束濾波
，合理規劃線束。

 

敏min感gan設she備bei，受shou幹gan擾rao的de電dian路lu或huo設she備bei。高gao壓ya係xi統tong
，每mei一yi個ge依yi靠kao波bo形xing控kong製zhi的de高gao壓ya電dian器qi，如ru果guo受shou到dao電dian磁ci幹gan擾rao
，可ke能neng輸shu出chu錯cuo誤wu的de控kong製zhi信xin號hao。低di壓ya係xi統tong
，比bi如ru整zheng車che控kong製zhi器qiVCU、CAN通訊係統、電池管理係統BMS（尤其開關觸發電路和傳感器），能量管理單元，製動控製器等等

，幾乎每一個具備控製調節功能的電氣都是敏感源。

 

減小設備接收幹擾的麵積，增大設備到幹擾源的距離。選取合適的地，就近接地。對於敏感頻段加強濾波設計。

 

 

幹擾源

、傳播途徑和敏感源， 三要素中任何一個條件被控製，係統的抗電磁幹擾性能都將得到改善。

 

 

抑製幹擾方法有三類：屏蔽，濾波和搭鐵

 

pingbi，zhuyaojiejuefusheganrao
，fangzhiganraoyuanxiangzhouweihuanjingchuanboganraohuozhebeihuanjingzhongdediancixinhaoganrao。pingbidexiaoguoyupingbicengcailiao

，pingbicenghoudu，huanjingzhongdexinhaoleixing、信號強度
，屏蔽層的完整性等因素有關。

 

濾lv波bo
，主zhu要yao解jie決jue傳chuan導dao幹gan擾rao，通tong過guo電dian路lu傳chuan導dao的de幹gan擾rao，無wu法fa依yi靠kao屏ping蔽bi手shou段duan避bi免mian，隻zhi有you在zai電dian路lu中zhong設she置zhi濾lv波bo裝zhuang置zhi。濾lv波bo器qi的de參can數shu設she置zhi與yu被bei保bao護hu回hui路lu及ji幹gan擾rao源yuan的de頻pin率lv有you直zhi接jie關guan係xi，可ke以yi根gen據ju兩liang者zhe之zhi間jian的de差cha距ju選xuan擇ze濾lv波bo器qi類lei型xing和he參can數shu。動dong力li係xi統tong中zhong的de導dao線xian，具ju有you很hen強qiang的de天tian線xian特te性xing，既ji可ke以yi接jie收shou外wai來lai幹gan擾rao信xin號hao
，也ye可ke以yi發fa射she幹gan擾rao信xin號hao到dao環huan境jing中zhong。

 

搭da鐵tie，是shi針zhen對dui共gong模mo幹gan擾rao采cai取qu的de抑yi製zhi措cuo施shi，聯lian通tong幹gan擾rao源yuan與yu係xi統tong地di，可ke以yi減jian小xiao幹gan擾rao信xin號hao的de電dian流liu或huo者zhe電dian壓ya。但dan並bing不bu是shi直zhi接jie使shi用yong導dao線xian連lian接jie就jiu能neng完wan全quan起qi到dao抗kang幹gan擾rao的de作zuo用yong
，接jie地di的de效xiao果guo與yu接jie地di模mo式shi密mi切qie相xiang關guan。不bu合he適shi的de接jie地di，反fan而er會hui將jiang汽qi車che搭da鐵tie係xi統tong中zhong的de幹gan擾rao信xin號hao傳chuan輸shu給gei原yuan本ben屏ping蔽bi措cuo施shi非fei常chang完wan善shan的de係xi統tong。

 

屏蔽，同時實現阻斷傳播通道和消滅幹擾源或者敏感源的目的；濾波
，基於阻斷傳播通道的理論；搭鐵
，基於消滅幹擾源理論。

 

4、EMC測試及新標準

 

針對電動汽車的電磁兼容，國際上製定出嚴格的行業標準。汽車EMC的標準，包括整車、零部件
、IC的EMC標準。

 

整車EMC測試及標準包括：

 

整車對外幹擾，整車輻射幹擾；整車抗幹擾
，整車輻射抗幹擾。

 

 

零部件EMC測試：

零部件對外幹擾
，零部件抗幹擾，

 

輔助變頻器EMC測試

 

芯片EMC測試標準

 

芯片中傳導發射和傳導幹擾注入（DPI）是IC比較常見的測試。

 

每個整車廠都有自己的標準
，測試項大同小異，測試限值稍有不同

 

國內電動汽車發展迅猛，但就電動汽車各個部件的EMC而言
，相關標準的完善程度，還遠遠跟不上技術進步的需求。目前國內基本上所有與新能源汽車相關的動力部件都是按照GB/T 18655-2010來進行傳導和輻射的測試。

 

今年6月份
，國家標準化管理委員會發布了《電動汽車用驅動電機係統電磁兼容性要求和試驗方法》，標準號為GB/T 36282-2018，該標準將於2019年1月1號開始實施。

 

這個新標準，包含了輻射發射（分為寬帶、窄帶試驗
，參考GB/T 18655），輻射抗擾度（分為BCI大電流注入和ALSE電波暗室法，分別參考ISO 11452-4和ISO 11452-2），電源線瞬態傳導抗擾度（參考ISO 7637-2）以及靜電放電抗擾度（參考ISO 10605）。

 

zhegebiaozhun，yuyiwangdeqichedianzidebiaozhun，doubutaiyiyang
，zhegebiaozhunjiangfushe，dadianliuzhuru，fushekangraodu
，maichongkangraodu，yijijingdiandengduogebiaozhuntichudeneirong

，tiquchulai
，zhenduiqudongxitong，hebingdaoyigebiaozhunshangle，suoyishuozheshiyigechanpinbiaozhun。

 

新標準的發布，很大程度上會加速完善和提高國內現有的電動汽車驅動部件的EMC測試水平

，給該領域EMC從業者一個更加明確的努力方向。這是新能源從業者的一個挑戰，同時也是機遇。