高新杰：電動汽車電磁兼容性設(shè)計理解

隨著新能源汽車后補貼時代的到來，技術(shù)發(fā)展與運營創(chuàng)新成為當前形勢下推動新能源汽車行業(yè)進步的重中之重。12月21日，以“后補貼時代技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展思路“為主題的2016第三屆中國新能源汽車總工技術(shù)峰會暨第二屆運營商與車企對接采購交流會在深圳中海凱驪酒店盛大開幕。本次大會由電動汽車資源網(wǎng)、中國新能源汽車總工技術(shù)峰會組委會主辦，數(shù)百位自國內(nèi)領(lǐng)先的主機廠、核心零部件企業(yè)、運營商、行業(yè)院校機構(gòu)等各領(lǐng)域精英齊聚深圳，共同參與這一專為新能源汽車人打造的行業(yè)盛會。

大會為期三天， 22日上午的會議圍繞“整車及關(guān)鍵零部件標準解讀,可靠性、安全性、效率、電磁兼容測試評價及降成本創(chuàng)新技術(shù)路線”邀請業(yè)內(nèi)專家、學(xué)者與國內(nèi)領(lǐng)先的主機廠、核心零部件企業(yè)等各領(lǐng)域精英展開探討。北京新能源汽車股份有限公司整車EMC開發(fā)科科長高新杰做題為“電動汽車電磁兼容性設(shè)計理解”的演講。以下是他演講的主要內(nèi)容：

一、電動汽車電磁兼容性測試案例分析

1.整車測試案例1獲取的信息：電機系統(tǒng)和DC/DC變換器導(dǎo)致。

2.整車測試案例2獲取的信息：僅由電機控制器低壓電路導(dǎo)致。

3.整車測試案例3獲取的信息：僅由某一低壓部件導(dǎo)致。

4.整車測試案例4

該案例是一個車速40，20兆左右，一個普遍的問題，這個問題是由誰導(dǎo)致的呢？測試發(fā)現(xiàn)，與電機驅(qū)動系統(tǒng)是否使能以及DC/DC變換器是否工作無關(guān)，這是一個普遍的問題。

5.整車測試案例5：后續(xù)標準會執(zhí)行，應(yīng)引起關(guān)注。

這個執(zhí)行標準負責(zé)做充電機的公司需要注意這一塊。獲取的信息：OBC的EMC特性及布置、交流輸入線束及低壓控制線束布局、布置及長度。

6.小結(jié)：目前有很多做零部件的企業(yè)，包括DC/DC、高壓部件、整車EMC、線束。整車EMC有一個設(shè)計是由動力電池回路導(dǎo)致的。整車EMC設(shè)計即涉及到高壓零部件，低壓部件。

二、電動汽車電磁兼容性優(yōu)化案例分析

1.優(yōu)化案例1

這是一個磁場測試，仔細觀察，左側(cè)、前側(cè)磁場測試在1.39MHz均出現(xiàn)一個諧振點（普遍問題），以左側(cè)作為磁場和電場優(yōu)化的位置，且著重研究諧振點優(yōu)化。

2.優(yōu)化案例1（續(xù)）

采取六種措施后，左側(cè)X、Y方向磁場測試對比（車速16km/h）發(fā)現(xiàn)，六種措施實施后，左側(cè)X方向幾乎沒明顯變化，Y方向降低很低。

3.優(yōu)化案例1（續(xù)）：高壓直流端增加“Y”電容方案

增加“Y”電容后左側(cè)X、Y方向磁場分別和摸底測試對比（車速16km/h）發(fā)現(xiàn)，磁場諧振點處于降低或接近本底的趨勢，從而驗證了措施的有效性。

4.優(yōu)化案例2：屏蔽層斷開，缺乏搭接線

搭接優(yōu)化前后，電場測試對比（車速16km/h）發(fā)現(xiàn)，前后左右四側(cè)電場測試超標嚴重，同時進行了一個簡單優(yōu)化，屏蔽層接上，增加搭接措施，效果明顯。必須要搭接？未必。

5.優(yōu)化案例3：CAN屏蔽地該有嗎？

這個案例是一個集成器內(nèi)有兩個OBC，OBC也屏蔽層，如果加上屏蔽層拆分信號是OK的，做一個簡單的優(yōu)化，將OBC在屏蔽層斷開，但是不能懸空。從測試結(jié)果中可以看出，CAN屏蔽地連接，CAN波形不符合技術(shù)要求，措施4后CAN波形非常好，無錯誤幀。

6.優(yōu)化案例4：某傳感器信號優(yōu)化前后對比

當一個BR部件受到了一個干擾，做一個簡單的優(yōu)化，這個優(yōu)化與動力電池有關(guān)。可以看到，優(yōu)化前海傳感器信號的波形對比非常明顯。

7.優(yōu)化案例5：倒車影像優(yōu)化前后對比

倒車影像測試做優(yōu)化后，找一個曲別針短接攝像頭視頻地和中控負極觀察，可以對比一下發(fā)生了什么。

8.小結(jié)：厚積薄發(fā)，研究出《電動汽車電磁兼容性質(zhì)量管控規(guī)范及方法》、《電動汽車電磁兼容性設(shè)測試標準規(guī)范》、《電源及信號完整性分析及工程實踐》、《電動汽車開關(guān)電源設(shè)計原理及實用技術(shù)》、《電動汽車高低壓線束及結(jié)構(gòu)設(shè)計》。

三、電動汽車電磁兼容性設(shè)計難點

1.電動汽車電磁兼容性測試研究的迫切性：繼水源污染、空氣污染和噪聲污染之后，電磁輻射已成為當今社會第四大環(huán)境污染源，且具有聞不見、看不見、聽不見的特點，帶有神秘的色彩。

2.電動汽車電磁兼容性研究的深度

對于整車的高低壓部件，實際上的波形是不準的，永遠處在一個修整的狀態(tài)。其中特斯拉、寶馬、比亞迪都做過這個測試，只有特斯拉的車是沒有問題的。對于寶馬和比亞迪的車，抽查兩個車型，去一個非常高壓的環(huán)境下，然而測試效果也不是很可觀。

首先標準的法規(guī)是車企必須要關(guān)注的，其次系統(tǒng)內(nèi)兼容、人體防護、動力電池或者是做BMS供應(yīng)商，都是大家注意的。那么BMS為什么采集總是不準呢？國內(nèi)新能源汽車企業(yè)研究的深度是哪一個？

3.難點1：布局與空間的矛盾

電動汽車電磁兼容設(shè)計其實最關(guān)鍵的只是電動汽車的布局，電動汽車空間狹小，電氣架構(gòu)復(fù)雜，布局緊湊的情況下，發(fā)現(xiàn)EMC特性只是整車電氣系統(tǒng)中重要的特性之一，在如此狹窄的空間中而非平面上搞設(shè)計，難度肯定大。一旦電器部件布局及狀態(tài)凍結(jié)，整車EMC就變?yōu)楣逃刑匦浴?/p>

4.難點2：DC/DC輸出端需要關(guān)注

分析：眾所周知車身作為負極搭鐵的一部分，車身各個表面存在電流，由汽車車身可知其和平面上電路設(shè)計存在差異，DC/DC變換器功能也說明了DC/DC變換器輸出端EMC設(shè)計非常重要。

5.難點3：高壓零部件系統(tǒng)集成技術(shù)能力亟需提升

（1）DC/DC變換器&車載充電機

（2）DC/DC變換器&電機控制器

（3）DC/DC變換器& 電機控制器 &車載充電機

電路拓撲，幾乎沒差異，但在殼體結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料、電路布局等方面存在較大差異，帶來的EMC等性能差異非常大！同時國內(nèi)多數(shù)方方正正的殼體設(shè)計，為整車電氣架構(gòu)積木式搭建埋下了伏筆！

6.難點4：V2G、無線充電等新興技術(shù)應(yīng)用-標準制定及實施

V2G會納入到EMC的充電標準，V2G的案例是國內(nèi)做得比較少，V2G傳導(dǎo)是非常難的。過去很多整車廠把所有的EMC的責(zé)任加DC/DC有問題，那么控制器有問題，那樣是不利于整車廠的EMC的設(shè)置，那個思路是完全依賴于零部件的供應(yīng)商。

7.小結(jié)：打破過去過于依賴供應(yīng)商提升從而追求標準通過的思路；提升研究的深度，建立具有自主知識產(chǎn)權(quán)的研發(fā)知識體系；加強行業(yè)內(nèi)技術(shù)交流以及檢測機構(gòu)的合作。

四、電動汽車電磁兼容性設(shè)計思路

1.EMC設(shè)計原則：EMC設(shè)計思想融入到部件和整車設(shè)計中

考慮：上市周期、高壓安全、輕量化、IP防護、成本、NVH、維護便利性、可靠性、電磁兼容性、美觀度...

EMC只是整車電氣系統(tǒng)重要屬性之一，是個“軟”特性，基于車這個實體。綜合考慮整車電器部件功能完整性、可靠性、技術(shù)成本、輕量化、產(chǎn)品上市周期等各種因素，來確定布局和技術(shù)控制狀態(tài)，選取材料、結(jié)構(gòu)和工藝，在車輛研發(fā)的各階段，并以最低的成本、最有效的方式將接地、屏蔽及濾波等設(shè)計思想及具體措施實施到產(chǎn)品或系統(tǒng)中。

2.整車EMC設(shè)計可行方法：基于合理的開發(fā)流程

規(guī)劃階段——系統(tǒng)架構(gòu)布局階段——設(shè)計階段——系統(tǒng)測試及狀態(tài)凍結(jié)階段——評估、評審及優(yōu)化階段

3.整車EMC量化設(shè)計前提：井然有序的電氣架構(gòu)布局

為什么說布局是最關(guān)鍵的，如果ABCDEF6個區(qū)，所有的區(qū)EMC的設(shè)計，包括線束布局的，就像手機一樣，為什么做不好屏蔽，它在各個部件都會有很多濾波電容之類的。布局是一個完整的設(shè)計，實際上是應(yīng)該控制在A區(qū)，不應(yīng)該是這個整車的線束是交叉在一塊。

4.電機控制器EMC設(shè)計優(yōu)化關(guān)鍵：驅(qū)動隔離電源EMC設(shè)計

做電機控制器的廠商大家要注意的，整車在20到30兆普遍都導(dǎo)致超標，但是通過改進，主要由驅(qū)動隔離電源改進，干擾實際上影像了整車的框架。

5.小結(jié)

EMC設(shè)計其他非常簡單，EMC最關(guān)鍵的是設(shè)計思想。EMC的開發(fā)流程這塊國內(nèi)比亞迪流程文件控制得比較好，實際上EMC設(shè)計國內(nèi)和國外最大的差距在哪呢？國外的合資品牌掌控環(huán)節(jié)、評估環(huán)節(jié)特別的復(fù)雜和詳細，從事新能源汽車設(shè)計的，想想大家能為EMC建立那么多的復(fù)雜流程軟件嗎？什么叫屏蔽，如果大家在開會，打擾到對面，這個屏蔽就不好。EMC應(yīng)該建立自己的開發(fā)流程，當然EMC的設(shè)計方法更多了。