如何解決新能源汽車中EMC的問題

2020-11-25 電子發燒友

如何解決新能源汽車中EMC的問題

工程師飛燕 發表於 2018-07-30 09:08:24

為了降低石油依賴，促進節能減排，推動汽車產業跨越式發展和提升國際競爭力，我國將發展新能源汽車劃為交通領域的重大舉措之一。與此同時，新能源汽車對相關標準的符合性也成了關注的一大重點。今年4月，國家強制要求新申報的新能源汽車必須符合EMC的國家標準。因此，新能源汽車的EMC測試及其解決方案成了各大汽車廠商和零部件供應商亟需面對的問題。

按國家標準要求，整車EMC一般需要滿足GB14023-2011和GB/T18387-2008的要求。

1、GB14023-2011

GB14023-2011要求的被測車輛處於兩種運行模式：分別為「上電且發動機不運轉」模式和「發動機運轉」模式。

「上電且發動機不運轉」模式要求，車上的電器設備全部開啟，只有發動機不運轉但處於開關已經打開的狀態，等同於車輛處於怠速狀態。該狀態一般不需要司機在駕駛位上。在按照標準的平均值限值時採用該模式。

「發動機運轉」模式要求，車輛以40km/hr的車速恆速運行，該狀態要求有司機在駕駛位上操控並踩油門使車輛維持在40km/hr的車速運行。在按照標準的峰值限值時採用該模式。

標準要求測試天線的位置分為水平極化和垂直極化兩個方向，由於新能源車輛相對一般的其他產品形體較大，所以試驗通常在10米法的暗室進行。

由於試驗頻段從30MHz到1GHz，一般測試的樣品數量為單個，所以標準特別規定，要求對單個樣品的測試結果比規定限值至少低2dB。在實驗室認證測試的時候，該限值一般已經下調了2dB，這樣可以直觀地從測試波形圖上看出是否達到2dB的裕量要求。另一方面，根據標準需要測試車輛的左右兩側的限值，有條件的測試3個正交面，所以按照標準測試，至少需要8組結果。

2、GB/T18387-2008

GB/T18387-2008規定了電場發射和磁場發射的限值，頻段為9kHz-30MHz。標準要求車輛在16km/hr和64km/hr的穩定車速下進行測試。

與此同時，需要分別採用棒狀天線和環狀天線去測試電場強度和磁場強度，而且還需對電場的垂直方向和磁場的3個正交方向進行測試，然後在車輛的4個面再進行重複測試。由此最終得到24組測試結果。

新能源車上影響EMC的因素比較複雜，但從其測試結果的曲線上可以分析具體的幹擾源。針對不同的幹擾源採取不同的EMC措施，這樣可以使EMC方案更經濟適用，呈現更好的效果。

一般來說，新能源車上的電子電控設備都可能是EMC的幹擾源，主要有電機、電機控制器、主控制器、輔助電機控制器（含DC/DC）、空調、BMS、充電機、高壓配電櫃、操控臺面板、車載娛樂設備等，同時相應的電纜走線方向和走線形式、接口或接頭的不當連接也可能成為局部的EMC幹擾源。

在實施EMC的解決措施之前，首先需要根據預掃描的結果，判斷超標的頻段幹擾源，找到幹擾源後再對症下藥地採取措施。

EMC的基本應對措施有屏蔽、吸收、搭鐵。

屏蔽的本質是避免幹擾源產生的幹擾發射或傳導出來，使其不被接收機接收到，從而降低幹擾限值。在實際處理時，需要判斷可能造成洩漏的孔縫，然後減小孔縫的大小；或者使產品裝配和安裝在電氣連接上時杜絕孔縫的形成；另外還可以利用車架的低阻抗迴路增強屏蔽效果。

吸收是將幹擾源的幹擾就近吸收，使其不會沿著導線和空間向外輻射。這樣既不會干擾內部電路，也不會干擾外部電子設備，同樣可以達到降低幹擾限值的效果。

搭鐵是提供一個幹擾的低阻抗迴路，使幹擾經過較短的低阻抗通路就回到幹擾源，藉此減少對外的幹擾，降低幹擾限值。

還有一類措施是直接從幹擾源本身去處理，這需要在設計初期就進行充分考慮。降低產生幹擾的可能性，使產品產生的幹擾非常小甚至不會產生幹擾，這是最徹底的解決方式，但往往會相應地導致性能降低或成本升高。該方案一般不適於後期處理。

最後，為了保證批量供貨的產品也能夠滿足EMC標準的要求，需要將整體改進措施再落實到設計文件中，從而保證批量供貨的產品符合標準要求。各廠商需與整車廠協商如何在整車安裝時保證措施貫徹到位，尤其是在整車廠裝配時實施的有關屏蔽和搭鐵的措施。

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