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高新杰:电动汽车电磁兼容性设计浅析 6大难点与7个解决方法

  • 原创
  • 2017-07-31 11:35
  • 来源:电动汽车资源网 淦文珍

摘要:会上,高新杰以多个优化案例介绍了如何有效控制与解决电磁兼容问题。主要涉及整车测试优化方案、屏蔽层搭接问题、CAN屏蔽地优化方案、传感器信号优化、高压继电器优化。

7月26-27日,由电动汽车资源网与重庆车辆检测研究院有限公司联合举办的“2017中国新能源汽车测试评价技术发展高峰论坛”在深圳盛大来袭。本届高峰论坛吸引到400余位来自权威检测机构以及整车、零部件企业等的精英人士出席。

27日下午,针对“新能源汽车EMC综合解决方案”,北京新能源汽车股份有限公司整车EMC开发科科长高新杰为与会嘉宾带来“电动汽车电磁兼容性设计浅析”的主题演讲。

电动汽车资源网整理高新杰演讲的主要内容如下:

高新杰:电动汽车电磁兼容性设计浅析 6大难点与7个解决方法

一、电动汽车电磁兼容性研究的内容相对丰富

1.电动汽车电磁兼容性测试标准

高新杰表示,电动汽车电磁兼容性内容非常丰富,但目前我国的标准还比较欠缺。

2.电动汽车电磁兼容性四个基本研究点:

① 标准法规

② 人体防护

③ 系统内兼容

④ 动力电池冲击

3.行车状态下:车内对强电磁干扰环境下的敏感性以及保护车外接收机

4.充电状态下:发射和敏感度

目前国家对充电状态下的发射没有强制性标准,但高新杰建议整车、充电桩等企业一定要进行这方面的研究,并注意不同车型的测试策略要区别对待。

5.充电智能化可能面临的EMC问题

电动汽车家用智能电网(V2G、V2H等)以及无线充电技术中传导和辐射发射特性、抑制技术等研究。

6.新生代技术:SiC功率器件普及

由于材料限制,传统硅基功率器件主要性能已逼近其材料的本征极限,这包括:电压阻断能力、正向导通压降、器件开关速度等,尤其在高频和高功率领域更显示出其局限性。

高新杰表示,能量密度更大,EMI抑制更难。高压系统集成是趋势,所以如何高度有效实现EMC系统集成既是关键又是难点。

7. 汽车驾驶智能化对信号质量的苛刻要求

他表示,随着智能网联技术的发展,企业要对整车的功能、精度、安全、可靠性进行深入的研究。

8.汽车通讯无线化、高速化

当引入信息娱乐系统和基于视频的高级驾驶辅助系统(ADAS)后,这些应用程序相比传统控制系统的数据传输带宽需求有显著增长,现有车载网络传输带宽不足的问题凸显,因此迫切需求下一代的车载网络技术及架构。高新杰认为,以太网将成为趋势。

9. 动力电池使用寿命

高新杰:电动汽车电磁兼容性设计浅析 6大难点与7个解决方法

从波形上看,左图的单体电压是40-50毫伏,优化后小于10毫伏,优化后的效果很好。

10.复杂电磁环境抗扰度

高新杰表示,抗扰度试验中时域、频域信号的有效采集、监测、解析非常重要。

小结:高新杰举例说,假设高压线的走向稍稍变更,整车的EMC测试趋向就会有很大的变化。所以说,整车EMC之所以是一个系统工程,就是因为涉及到所有的高低压电器部件,包括线缆、车身,还涉及到充电和电网,所以需要研究的点非常多。

二、电动汽车电磁兼容性优化案例浅析

会上,高新杰以多个优化案例介绍了如何有效控制与解决电磁兼容问题。主要涉及整车测试优化方案、屏蔽层搭接问题、CAN屏蔽地优化方案、传感器信号优化、高压继电器优化、整车充电状态传导发射优化、动力电池电压采集故障解决方案、快充桩充电导致整车控制器故障的解决方案。

高新杰建议,从事EMC工作,首先要热爱这份工作,其次要不断学习各种知识; 从事电动汽车EMC设计工作,需要对电气架构、电路设计、结构等有深入理解; 从事EMC工作,需要试验中去发现、分析、解决问题;多些耐心、多些研究、多些思考、多些总结。

三、电动汽车电磁兼容性设计难点及方法

高新杰表示,目前要解决电磁兼容问题还面临很多难点。第一是标准越来越多,企业的开发成本增加;第二,EMC必须要走标准之路,但多数车企缺乏EMC可控、量化技术的研究,未建立一个有效的对后续产品研发有帮助的知识体系;第三,对EMC设计理念理解不够深刻,如屏蔽、泄露、屏蔽+接地、滤波等方面的设计理念缺乏;第四,EMC设计思想缺乏;第五,一个车型EMC设计的变量太多,同一配置不同车型也会存在较大差异;第六,电器部件众多,EMC相关内容较多,既有高压也有低压,既有高频部分又有低频部分。

针对上述问题,高新杰提出了几个解决方法:

第一,优先提高高低压零部件EMC设计水平。高新杰表示,国内企业高压部件里的电路拓扑虽然差异不大,但壳体结构设计、材料、电路布局等方面存在较大差异,带来的EMC等性能差异非常大。国内企业可以对标、学习国外技术。

第二,车身参考地的EMC很重要。高新杰表示,车身作为负极搭铁的一部分,车身各个表面存在电流,接地点是有阻抗的,如果有共模电流经过车身,将会导致共模电压的产生,所以DC/DC设计是非常重要。

第三,整车EMC设计是个系统工程,要系统布局,架构清晰,分明。

第四,科学的电气架构布局非常重要。

第五,高低压电器部件低压供电电源EMI抑制是重点。

第六,深入研究信号完整性、电源质量、电器部件瞬态电气特性。

第六,开展电磁兼容性解析及量化设计技术。具体涉及单部件低压供电质量分析、指标分解及优化,多部件并联后电源质量分析、指标分解及优化,低压线缆布局、负极搭铁合理性,单(多)高压电器部件启动、稳态、多工况下动力母线上电压波动及指标等。(来源:电动汽车资源网 淦文珍)

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