高新杰：電動(dòng)汽車電磁兼容性設(shè)計(jì)理解

隨著新能源汽車后補(bǔ)貼時(shí)代的到來，技術(shù)發(fā)展與運(yùn)營創(chuàng)新成為當(dāng)前形勢下推動(dòng)新能源汽車行業(yè)進(jìn)步的重中之重。12月21日，以“后補(bǔ)貼時(shí)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(huì)暨第二屆運(yùn)營商與車企對接采購交流會(huì)在深圳中海凱驪酒店盛大開幕。本次大會(huì)由電動(dòng)汽車資源網(wǎng)、中國新能源汽車總工技術(shù)峰會(huì)組委會(huì)主辦，數(shù)百位自國內(nèi)領(lǐng)先的主機(jī)廠、核心零部件企業(yè)、運(yùn)營商、行業(yè)院校機(jī)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(huì)。

大會(huì)為期三天， 22日上午的會(huì)議圍繞“整車及關(guān)鍵零部件標(biāo)準(zhǔn)解讀,可靠性、安全性、效率、電磁兼容測試評價(jià)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(jī)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(dòng)汽車電磁兼容性設(shè)計(jì)理解”的演講。以下是他演講的主要內(nèi)容：

一、電動(dòng)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(jī)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(jī)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(gè)車速40，20兆左右，一個(gè)普遍的問題，這個(gè)問題是由誰導(dǎo)致的呢？測試發(fā)現(xiàn)，與電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(gè)普遍的問題。

5.整車測試案例5：后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)會(huì)執(zhí)行，應(yīng)引起關(guān)注。

這個(gè)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)負(fù)責(zé)做充電機(jī)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(gè)設(shè)計(jì)是由動(dòng)力電池回路導(dǎo)致的。整車EMC設(shè)計(jì)即涉及到高壓零部件，低壓部件。

二、電動(dòng)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(gè)磁場測試，仔細(xì)觀察，左側(cè)、前側(cè)磁場測試在1.39MHz均出現(xiàn)一個(gè)諧振點(diǎn)（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(diǎn)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(shí)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(diǎn)處于降低或接近本底的趨勢，從而驗(yàn)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(biāo)嚴(yán)重，同時(shí)進(jìn)行了一個(gè)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(gè)案例是一個(gè)集成器內(nèi)有兩個(gè)OBC，OBC也屏蔽層，如果加上屏蔽層拆分信號(hào)是OK的，做一個(gè)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(cuò)誤幀。

6.優(yōu)化案例4：某傳感器信號(hào)優(yōu)化前后對比

當(dāng)一個(gè)BR部件受到了一個(gè)干擾，做一個(gè)簡單的優(yōu)化，這個(gè)優(yōu)化與動(dòng)力電池有關(guān)。可以看到，優(yōu)化前海傳感器信號(hào)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(gè)曲別針短接攝像頭視頻地和中控負(fù)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(dòng)汽車電磁兼容性質(zhì)量管控規(guī)范及方法》、《電動(dòng)汽車電磁兼容性設(shè)測試標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》、《電源及信號(hào)完整性分析及工程實(shí)踐》、《電動(dòng)汽車開關(guān)電源設(shè)計(jì)原理及實(shí)用技術(shù)》、《電動(dòng)汽車高低壓線束及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》。

三、電動(dòng)汽車電磁兼容性設(shè)計(jì)難點(diǎn)

1.電動(dòng)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(dāng)今社會(huì)第四大環(huán)境污染源，且具有聞不見、看不見、聽不見的特點(diǎn)，帶有神秘的色彩。

2.電動(dòng)汽車電磁兼容性研究的深度

對于整車的高低壓部件，實(shí)際上的波形是不準(zhǔn)的，永遠(yuǎn)處在一個(gè)修整的狀態(tài)。其中特斯拉、寶馬、比亞迪都做過這個(gè)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(gè)車型，去一個(gè)非常高壓的環(huán)境下，然而測試效果也不是很可觀。

首先標(biāo)準(zhǔn)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(hù)、動(dòng)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(zhǔn)呢？國內(nèi)新能源汽車企業(yè)研究的深度是哪一個(gè)？

3.難點(diǎn)1：布局與空間的矛盾

電動(dòng)汽車電磁兼容設(shè)計(jì)其實(shí)最關(guān)鍵的只是電動(dòng)汽車的布局，電動(dòng)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(jì)，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(diǎn)2：DC/DC輸出端需要關(guān)注

分析：眾所周知車身作為負(fù)極搭鐵的一部分，車身各個(gè)表面存在電流，由汽車車身可知其和平面上電路設(shè)計(jì)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(jì)非常重要。

5.難點(diǎn)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(jī)

（2）DC/DC變換器&電機(jī)控制器

（3）DC/DC變換器& 電機(jī)控制器 &車載充電機(jī)

電路拓?fù)洌瑤缀鯖]差異，但在殼體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、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(shí)國內(nèi)多數(shù)方方正正的殼體設(shè)計(jì)，為整車電氣架構(gòu)積木式搭建埋下了伏筆！

6.難點(diǎn)4：V2G、無線充電等新興技術(shù)應(yīng)用-標(biāo)準(zhǔn)制定及實(shí)施

V2G會(huì)納入到EMC的充電標(biāo)準(zhǔn)，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(gè)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(biāo)準(zhǔn)通過的思路；提升研究的深度，建立具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的研發(fā)知識(shí)體系；加強(qiáng)行業(yè)內(nèi)技術(shù)交流以及檢測機(jī)構(gòu)的合作。

四、電動(dòng)汽車電磁兼容性設(shè)計(jì)思路

1.EMC設(shè)計(jì)原則：EMC設(shè)計(jì)思想融入到部件和整車設(shè)計(jì)中

考慮：上市周期、高壓安全、輕量化、IP防護(hù)、成本、NVH、維護(hù)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(gè)“軟”特性，基于車這個(gè)實(shí)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(jì)思想及具體措施實(shí)施到產(chǎn)品或系統(tǒng)中。

2.整車EMC設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)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(gè)區(qū)，所有的區(qū)EMC的設(shè)計(jì)，包括線束布局的，就像手機(jī)一樣，為什么做不好屏蔽，它在各個(gè)部件都會(huì)有很多濾波電容之類的。布局是一個(gè)完整的設(shè)計(jì)，實(shí)際上是應(yīng)該控制在A區(qū)，不應(yīng)該是這個(gè)整車的線束是交叉在一塊。

4.電機(jī)控制器EMC設(shè)計(jì)優(yōu)化關(guān)鍵：驅(qū)動(dòng)隔離電源EMC設(shè)計(jì)

做電機(jī)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(biāo)，但是通過改進(jìn)，主要由驅(qū)動(dòng)隔離電源改進(jìn)，干擾實(shí)際上影像了整車的框架。

5.小結(jié)

EMC設(shè)計(jì)其他非常簡單，EMC最關(guān)鍵的是設(shè)計(jì)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(shí)際上EMC設(shè)計(jì)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(xì)，從事新能源汽車設(shè)計(jì)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(huì)，打擾到對面，這個(gè)屏蔽就不好。EMC應(yīng)該建立自己的開發(fā)流程，當(dāng)然EMC的設(shè)計(jì)方法更多了。