新能源汽車(chē)EMC電磁兼容問(wèn)題

電磁兼容（Electromagnetic Compatibility，簡(jiǎn)稱(chēng)EMC)。指設備或系統在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中任何事物構成不能承受的電磁干擾的能力。

EMC包括兩個(gè)方面的要求：一方面是指設備在正常運行過(guò)程中對所在環(huán)境產(chǎn)生的電磁干擾不能超過(guò)一定的限值，即所謂的電磁干擾（Electromagnetic Interference，簡(jiǎn)稱(chēng)EMI）。

另一方面是指設備對所在環(huán)境中存在的電磁干擾具有一定程度的抗擾度，即所謂的電磁抗干擾（Electro Magnetic Susceptibility，簡(jiǎn)稱(chēng)EMS）。

與傳統汽車(chē)相比，新能源汽車(chē)EMC問(wèn)題更加突出。新能源汽車(chē)動(dòng)力直接使用電驅動(dòng)系統，高壓附件的使用會(huì )使電磁干擾問(wèn)題的更為嚴重。動(dòng)力系統由于電流在極短時(shí)間內的跳動(dòng)以及大功率半導體開(kāi)關(guān)的快速移動(dòng)會(huì )發(fā)出強烈的輻射以及電磁干擾。

加上電子電氣部件都占據著(zhù)極大的比重，其中的電磁兼容性問(wèn)題又與整車(chē)的安全密切相關(guān)。汽車(chē)內各種控制器，DCDC.DCAC都是強干擾源，而且線(xiàn)束又多又長(cháng)，輻射干擾很?chē)乐?。隨著(zhù)CISPR25-2016的發(fā)布，高壓系統的EMC要求越來(lái)越嚴，EMC測試已成為汽車(chē)廠(chǎng)商所要面對的最嚴峻的挑戰之一。

▲一個(gè)典型的DCDC拓撲結構

為了減小電磁干擾，我們就必須要加強電磁兼容性測試。

傳統EMC設計中一般遵循：產(chǎn)品設計--樣品生產(chǎn)--EMC 測試--測試不通過(guò)--整改--更改設計--樣品生產(chǎn)--測試通過(guò)。

定位困難，反復重復的工作。

EMC仿真是基于軟件分析的一種正向電磁兼容設計方法，包括3D仿真，PCB仿真和系統及電路仿真。

電磁場(chǎng)的分析方法有解析法和數值法。EMC仿真軟件都是基于數值法。

常用的數值法

電磁干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系列和CST系列

EMC仿真可以得出精確的結果

要想解決電磁兼容問(wèn)題，需要從三個(gè)要點(diǎn)處著(zhù)手，EMC問(wèn)題萬(wàn)變不離其宗的三要素：

干擾源，產(chǎn)生干擾的電路或設備。

優(yōu)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），能夠將干擾產(chǎn)生的干擾能量傳遞到敏感源的路徑。

屏蔽干擾源設備和相關(guān)線(xiàn)束，增加線(xiàn)束濾波，合理規劃線(xiàn)束。

敏感設備，受干擾的電路或設備。高壓系統，每一個(gè)依靠波形控制的高壓電器，如果受到電磁干擾，可能輸出錯誤的控制信號。低壓系統，比如整車(chē)控制器VCU、CAN通訊系統、電池管理系統BMS（尤其開(kāi)關(guān)觸發(fā)電路和傳感器），能量管理單元，制動(dòng)控制器等等，幾乎每一個(gè)具備控制調節功能的電氣都是敏感源。

減小設備接收干擾的面積，增大設備到干擾源的距離。選取合適的地，就近接地。對于敏感頻段加強濾波設計。

干擾源、傳播途徑和敏感源， 三要素中任何一個(gè)條件被控制，系統的抗電磁干擾性能都將得到改善。

抑制干擾方法有三類(lèi)：屏蔽，濾波和搭鐵

屏蔽，主要解決輻射干擾，防止干擾源向周?chē)h(huán)境傳播干擾或者被環(huán)境中的電磁信號干擾。屏蔽的效果與屏蔽層材料，屏蔽層厚度，環(huán)境中的信號類(lèi)型、信號強度，屏蔽層的完整性等因素有關(guān)。

濾波，主要解決傳導干擾，通過(guò)電路傳導的干擾，無(wú)法依靠屏蔽手段避免，只有在電路中設置濾波裝置。濾波器的參數設置與被保護回路及干擾源的頻率有直接關(guān)系，可以根據兩者之間的差距選擇濾波器類(lèi)型和參數。動(dòng)力系統中的導線(xiàn)，具有很強的天線(xiàn)特性，既可以接收外來(lái)干擾信號，也可以發(fā)射干擾信號到環(huán)境中。

搭鐵，是針對共模干擾采取的抑制措施，聯(lián)通干擾源與系統地，可以減小干擾信號的電流或者電壓。但并不是直接使用導線(xiàn)連接就能完（全）起到抗干擾的作用，接地的效果與接地模式密切相關(guān)。不合適的接地，反而會(huì )將汽車(chē)搭鐵系統中的干擾信號傳輸給原本屏蔽措施非常完善的系統。

屏蔽，同時(shí)實(shí)現阻斷傳播通道和消滅干擾源或者敏感源的目的；濾波，基于阻斷傳播通道的理論；搭鐵，基于消滅干擾源理論。

針對電動(dòng)汽車(chē)的電磁兼容，國際上制定出嚴格的行業(yè)標準。汽車(chē)EMC的標準，包括整車(chē)、零部件、IC的EMC標準。

整車(chē)EMC測試及標準包括：

整車(chē)對外干擾，整車(chē)輻射干擾；整車(chē)抗干擾，整車(chē)輻射抗干擾。

零部件EMC測試：

零部件對外干擾，零部件抗干擾，

▲輔助變頻器EMC測試

芯片EMC測試標準

芯片中傳導發(fā)射和傳導干擾注入（DPI）是IC比較常見(jiàn)的測試。

每個(gè)整車(chē)廠(chǎng)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(dòng)汽車(chē)發(fā)展迅猛，但就電動(dòng)汽車(chē)各個(gè)部件的EMC而言，相關(guān)標準的完善程度，還遠遠跟不上技術(shù)進(jìn)步的需求。目前國內基本上所有與新能源汽車(chē)相關(guān)的動(dòng)力部件都是按照GB/T 18655-2010來(lái)進(jìn)行傳導和輻射的測試。

2018年6月份，國家標準化管理委員會(huì )發(fā)布了《電動(dòng)汽車(chē)用驅動(dòng)電機系統電磁兼容性要求和試驗方法》，標準號為GB/T 36282-2018，該標準已于2019年1月1號開(kāi)始實(shí)施。

這個(gè)新標準，包含了輻射發(fā)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(xiàn)瞬態(tài)傳導抗擾度（參考ISO 7637-2）以及靜電放電抗擾度（參考ISO 10605）

這個(gè)標準，與以往的汽車(chē)電子的標準，都不太一樣，這個(gè)標準將輻射，大電流注入，輻射抗擾度，脈沖抗擾度，以及靜電等多個(gè)標準提出的內容，提取出來(lái)，針對驅動(dòng)系統，合并到一個(gè)標準上了，所以說(shuō)這是一個(gè)產(chǎn)品標準。

新標準的發(fā)布，很大程度上會(huì )加速完善和提高國內現有的電動(dòng)汽車(chē)驅動(dòng)部件的EMC測試水平，給該領(lǐng)域EMC從業(yè)者一個(gè)更加明確的努力方向。這是新能源從業(yè)者的一個(gè)挑戰，同時(shí)也是機遇。