你的位置:首頁(yè) > EMC安規(guī) > 正文
新能源汽車(chē)EMC仿真算法
發(fā)布時(shí)間:2019-06-19 責(zé)任編輯:xueqi
【導(dǎo)讀】與傳統(tǒng)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(qū)動(dòng)系統(tǒng),高壓附件的使用會(huì)使電磁干擾問(wèn)題的更為嚴(yán)重。動(dòng)力系統(tǒng)由于電流在極短時(shí)間內(nèi)的跳動(dòng)以及大功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的快速移動(dòng)會(huì)發(fā)出強(qiáng)烈的輻射以及電磁干擾。
1、電磁兼容測(cè)試在新能源汽車(chē)中的必要性
電磁兼容(Electromagnetic Compatibility,簡(jiǎn)稱(chēng)EMC)。指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對(duì)該環(huán)境中任何事物構(gòu)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(shè)備在正常運(yùn)行過(guò)程中對(duì)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(shè)備對(duì)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(tǒng)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(qū)動(dòng)系統(tǒng),高壓附件的使用會(huì)使電磁干擾問(wèn)題的更為嚴(yán)重。動(dòng)力系統(tǒng)由于電流在極短時(shí)間內(nèi)的跳動(dòng)以及大功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的快速移動(dòng)會(huì)發(fā)出強(qiáng)烈的輻射以及電磁干擾。
加上電子電氣部件都占據(jù)著極大的比重,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(nèi)各種控制器,DCDC.DCAC都是強(qiáng)干擾源,而且線束又多又長(zhǎng),輻射干擾很?chē)?yán)重。隨著CISPR25-2016的發(fā)布,高壓系統(tǒng)的EMC要求越來(lái)越嚴(yán),EMC測(cè)試已成為汽車(chē)廠商所要面對(duì)的最嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)之一。
一個(gè)典型的DCDC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
為了減小電磁干擾,我們就必須要加強(qiáng)電磁兼容性測(cè)試。
2、EMC的分析原理
傳統(tǒng)EMC設(shè)計(jì)中一般遵循:產(chǎn)品設(shè)計(jì)--樣品生產(chǎn)--EMC 測(cè)試--測(cè)試不通過(guò)--整改--更改設(shè)計(jì)--樣品生產(chǎn)--測(cè)試通過(guò)。
定位困難,反復(fù)重復(fù)的工作。
EMC仿真是基于軟件分析的一種正向電磁兼容設(shè)計(jì)方法,包括3D仿真,PCB仿真和系統(tǒng)及電路仿真。
電磁場(chǎng)的分析方法有解析法和數(shù)值法。EMC仿真軟件都是基于數(shù)值法。
常用的數(shù)值法
電磁干擾中所有算法的基礎(chǔ),Maxwell方程:
Maxwell方程積分形式
Maxwell方程微分形式
現(xiàn)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(jié)果
3、EMC三要素
要想解決電磁兼容問(wèn)題,需要從三個(gè)要點(diǎn)處著手,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(shè)備。
優(yōu)化設(shè)備的電氣架構(gòu),選用合適的電子元器件,降低設(shè)備的功率。
傳輸途徑(耦合途徑),能夠?qū)⒏蓴_產(chǎn)生的干擾能量傳遞到敏感源的路徑。
屏蔽干擾源設(shè)備和相關(guān)線束,增加線束濾波,合理規(guī)劃線束。
敏感設(shè)備,受干擾的電路或設(shè)備。高壓系統(tǒng),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(cuò)誤的控制信號(hào)。低壓系統(tǒng),比如整車(chē)控制器VCU、CAN通訊系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)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(diào)節(jié)功能的電氣都是敏感源。
減小設(shè)備接收干擾的面積,增大設(shè)備到干擾源的距離。選取合適的地,就近接地。對(duì)于敏感頻段加強(qiáng)濾波設(shè)計(jì)。
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(tǒng)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(hào)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(hào)類(lèi)型、信號(hào)強(qiáng)度,屏蔽層的完整性等因素有關(guān)。
濾波,主要解決傳導(dǎo)干擾,通過(guò)電路傳導(dǎo)的干擾,無(wú)法依靠屏蔽手段避免,只有在電路中設(shè)置濾波裝置。濾波器的參數(shù)設(shè)置與被保護(hù)回路及干擾源的頻率有直接關(guān)系,可以根據(jù)兩者之間的差距選擇濾波器類(lèi)型和參數(shù)。動(dòng)力系統(tǒng)中的導(dǎo)線,具有很強(qiáng)的天線特性,既可以接收外來(lái)干擾信號(hào),也可以發(fā)射干擾信號(hào)到環(huán)境中。
搭鐵,是針對(duì)共模干擾采取的抑制措施,聯(lián)通干擾源與系統(tǒng)地,可以減小干擾信號(hào)的電流或者電壓。但并不是直接使用導(dǎo)線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(tǒng)中的干擾信號(hào)傳輸給原本屏蔽措施非常完善的系統(tǒng)。
屏蔽,同時(shí)實(shí)現(xiàn)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。
4、EMC測(cè)試及新標(biāo)準(zhǔn)
針對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的電磁兼容,國(guó)際上制定出嚴(yán)格的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。汽車(chē)EMC的標(biāo)準(zhǔn),包括整車(chē)、零部件、IC的EMC標(biāo)準(zhǔn)。
整車(chē)EMC測(cè)試及標(biāo)準(zhǔn)包括:
整車(chē)對(duì)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(cè)試:
零部件對(duì)外干擾,零部件抗干擾,
輔助變頻器EMC測(cè)試
芯片EMC測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)
芯片中傳導(dǎo)發(fā)射和傳導(dǎo)干擾注入(DPI)是IC比較常見(jiàn)的測(cè)試。
每個(gè)整車(chē)廠都有自己的標(biāo)準(zhǔn),測(cè)試項(xiàng)大同小異,測(cè)試限值稍有不同
國(guó)內(nèi)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(biāo)準(zhǔn)的完善程度,還遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上技術(shù)進(jìn)步的需求。目前國(guó)內(nèi)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(dǎo)和輻射的測(cè)試。
今年6月份,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)發(fā)布了《電動(dòng)汽車(chē)用驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)電磁兼容性要求和試驗(yàn)方法》,標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為GB/T 36282-2018,該標(biāo)準(zhǔn)將于2019年1月1號(hào)開(kāi)始實(shí)施。
這個(gè)新標(biāo)準(zhǔn),包含了輻射發(fā)射(分為寬帶、窄帶試驗(yàn),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),電源線瞬態(tài)傳導(dǎo)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(biāo)準(zhǔn),與以往的汽車(chē)電子的標(biāo)準(zhǔn),都不太一樣,這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)提出的內(nèi)容,提取出來(lái),針對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),合并到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)上了,所以說(shuō)這是一個(gè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。
新標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布,很大程度上會(huì)加速完善和提高國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)部件的EMC測(cè)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(zhàn),同時(shí)也是機(jī)遇。
特別推薦
- 兆易創(chuàng)新GD32F30x STL軟件測(cè)試庫(kù)獲得德國(guó)萊茵TüV IEC 61508功能安全認(rèn)證
- 芯科科技第三代無(wú)線開(kāi)發(fā)平臺(tái)引領(lǐng)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展
- MSO 4B 示波器為工程師帶來(lái)更多臺(tái)式功率分析工具
- 艾為電子推出新一代高線性度GNSS低噪聲放大器——AW15745DNR
- 瑞薩發(fā)布四通道主站IC和傳感器信號(hào)調(diào)節(jié)器, 以推動(dòng)不斷增長(zhǎng)的IO-Link市場(chǎng)
- e絡(luò)盟現(xiàn)貨供應(yīng) Abracon 新推出的 AOTA 系列微型鑄型電感器
- 加賀富儀艾電子推出支持Wi-Fi 6和藍(lán)牙的無(wú)線局域網(wǎng)/藍(lán)牙組合模塊
技術(shù)文章更多>>
- 數(shù)字驅(qū)動(dòng)工業(yè),智能賦能制造 AMTS & AHTE SOUTH CHINA 2024同期會(huì)議全公開(kāi)!
- 團(tuán)體觀展招募!104CEF開(kāi)啟組團(tuán)觀眾通道,解鎖更多禮遇
- 觸摸式OLED顯示屏有望重新定義汽車(chē)用戶(hù)界面
- 用Python自動(dòng)化雙脈沖測(cè)試
- 揭秘電動(dòng)汽車(chē)中直流鏈路電容器的奧秘(上)
技術(shù)白皮書(shū)下載更多>>
- 車(chē)規(guī)與基于V2X的車(chē)輛協(xié)同主動(dòng)避撞技術(shù)展望
- 數(shù)字隔離助力新能源汽車(chē)安全隔離的新挑戰(zhàn)
- 汽車(chē)模塊拋負(fù)載的解決方案
- 車(chē)用連接器的安全創(chuàng)新應(yīng)用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門(mén)搜索
電阻觸控屏
電阻器
電阻作用
調(diào)速開(kāi)關(guān)
調(diào)諧器
鼎智
動(dòng)力電池
動(dòng)力控制
獨(dú)石電容
端子機(jī)
斷路器
斷路器型號(hào)
多層PCB
多諧振蕩器
扼流線圈
耳機(jī)
二極管
二極管符號(hào)
發(fā)光二極管
防靜電產(chǎn)品
防雷
防水連接器
仿真工具
放大器
分立器件
分頻器
風(fēng)力渦輪機(jī)
風(fēng)能
風(fēng)扇
風(fēng)速風(fēng)向儀