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电动汽车的系统级EMC设计

2018-04-095991高新杰 李燕侠 李国珍 李兴华 朱光福 邹明安全与电磁兼容

2.4 EMC 系统测试及状态冻结阶段

系统电磁兼容试验技术包括:试验规范制定、标准制定、项目选择、实施方法、场地建设、误差处理等技术和过程。为保证EMC测试的一致性,系统测试必须在标准的试验环境下进行。根据自身条件建立相应测试环境或选择测试机构,都是不错的选择,为节省测试费用而牺牲零部件或整车EMC性能的做法必将付出沉重的代价。

若脱离整车测试验证环节,零部件EMC设计很可能出现设计不足或过设计问题。EMC 系统测试是系统级EMC设计流程中重要的环节,既用于验证整车 EMC 设计的合理性,又为设计方案优化、评审及冻结提供依据。在验证各电器部件EMC设计符合性的前提下,验证零部件EMC测试数据和整车测试数据的关联性,根据整车测试中暴露出来的问题,首先对整车系统内接地措施进行尝试性优化整改,在整改效果难以满足整车测试需求的前提下,对零部件EMC指标进行有针对性的更改,根据整改便利性、成本、可靠性、开发周期等因素确认零部件更改比重,并保证足够的裕量,从而降低因不确定性等因素带来的误差,保证整车测试的一致性。

状态冻结阶段,需要随机抽样同一批次各电器部件多台进行测试,在测试数据一致性评审通过后,冻结零部件EMC设计。同样,只有整车测试具有足够的一致性和裕量,整车EMC 设计数据才能冻结。

本阶段主要输出报告有:《电器部件 EMC 测试分 析报告》、《整车测试分析报告》、《系统设计优化分 析报告》、《XX 零部件EMC优化设计分析报告》、《接地线(含接地螺栓、螺母)盐雾等试验分析报告)》、《接地线阻抗测试报告》、《接地点防腐处理工艺设计评审 报告》、《接地点可维护性评审报告》、《电器部件壳体数模冻结报告》、《电器部件EMC设计方案冻结报告》、《XX 车型EMC设计方案冻结报告》等。

2.5 EMC 评估、评审和优化阶段

本阶段贯穿于系统级EMC设计的整个流程中,每个阶段的评估、评审和优化,必须保证零部件设计和整车设计具有一定的同步性。评估、评审时既要考虑功能完整性、技术先进性、可靠性、安全性等设计因素,还需要 EMC 专家的技术指导,同时又要综合考虑设计美 观度、可维护性、可工程化、成本等其它因素。

简单合理的设计是最好的设计,这无疑在节约成本,提高产品良品率,加快上市时间的同时,让电动汽车EMC设计的风险降至最低,所以评估、评审阶段还应坚持简单的原则。

电动汽车功率部件越来越呈现出小型化、集成化的技术趋势,功率部件的EMC设计仍将是整车EMC设计的重要内容之一。为提高续航里程而增大电池结构,从而使整车电器系统布局更紧凑,部件间EMI问题更突出。智能化、高频化等电子电器的安装加剧了整车通过GB 14023测试的难度,所以,评估、评审阶段还应坚持与时俱进的原则。

3 结语

本文从工程应用设计的角度,对整车系统级EMC设计流程做了详细描述,而对设计细节以及EMC 指标的量化未做具体描述,但整个设计流程还是非常清晰的。采用系统方法,按照特定的逻辑来组织研发过程中模糊的、相互纠缠在一起的各种研发活动,最大程度地减少研发活动的反复和耦合,使复杂、模糊、混乱的EMC研发活动流程化,从而提高了EMC设计工作的效率和质量,缩短了开发周期,减少了研发成本及产品生命周期的总成本。

在设计和选用电源滤波器的过程中,系统工程师发现,加了滤波器以后作用不大,甚至会发生某些频段的噪声变大。

OBC 内部均设计了滤波单元,但由于滤波单元设计不专业(包括滤波器输出阻抗和 OBC 输入阻抗相互匹配、滤波器拓扑结构设计不合理等)或受布局空间所限安装位置不合理等原因,滤波器实际抑制干扰能力较差,传导发射超标现象较明显。

4 总结

本文所述示例说明了接地、屏蔽以及滤波措施正确合理设计的重要性。目前电动汽车电子电器零部件越来越多,整车电气系统(包括各电器部件、互连线缆以及车身架构等)建立的电磁环境也越来越复杂,如何根据各电器部件自身EMC特性以及所处的电磁环境等因素,将EMC措施合理体现在整车设计中应是研究的重点和关键。

参考文献:

[1] 苏东林, 雷 军, 王冰切. 系统电磁兼容技术综述与展望[J]. 宇航计测技术, 2007, (21): 34-38.

[2]    荆宁宁.提升新产品研发过程有效性和效率的路径与方法--基于质量策划与知识过程管理的视角[M].北京: 科学出版社, 2011.

[3]    高攸纲.屏蔽与接地[M].北京: 北京邮电大学出版社, 2004.

作者介绍:高新杰 李兴华 邹明 北京新能源汽车股份有限公司,李燕侠 朱光福 北京中石伟业科技股份有限公司,李国珍 北京强度环境研究所
 

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