新能源汽車EMC電磁兼容問題

電磁兼（jiān）容（Electromagnetic Compatibility，簡稱EMC)。指設備或係統在其電磁環境（jìng）中能正常工作且不對該（gāi）環境中任何事物構成不能承受的電磁幹擾的能力。

EMC包括兩個方麵的要（yào）求：一方麵是指設備在正常運行（háng）過程中對所在環境產生的（de）電磁幹擾不能超過一定（dìng）的限值，即所謂的（de）電磁幹擾（Electromagnetic Interference，簡稱EMI）。

另一方麵是指設備（bèi）對所在環境中存在的電磁幹擾具有一定程度的（de）抗擾度，即所謂的電磁抗幹擾（Electro Magnetic Susceptibility，簡稱EMS）。

與傳統汽車相比，新能源汽車EMC問題更加突（tū）出。新能源汽車動力直接使用電驅動（dòng）係統，高壓附件的使用會使電磁幹擾問題的更為（wéi）嚴重。動力係統由於電流在極短時間（jiān）內的跳動以及大（dà）功率半導體（tǐ）開關的（de）快速移動會發出強烈的輻射以及電（diàn）磁（cí）幹（gàn）擾。

加（jiā）上電子電氣部件都占（zhàn）據著極大的比重，其中的電磁兼容性問（wèn）題（tí）又與（yǔ）整車的安全密切（qiē）相關。汽車（chē）內（nèi）各種（zhǒng）控製器，DCDC.DCAC都是強幹（gàn）擾源，而且線束又多又長，輻射幹擾很嚴（yán）重。隨著CISPR25-2016的發布，高壓係統（tǒng）的EMC要求越來越嚴，EMC測（cè）試已成為汽車廠（chǎng）商所要麵對的最嚴峻的挑戰之一。

▲一（yī）個典型的（de）DCDC拓（tuò）撲結構

為了減小電磁幹擾，我們就必須要加強電磁兼容性測試。

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

定位困難，反複重複的工作。

EMC仿真是基於軟件分（fèn）析的（de）一種正向電磁兼容設計方法，包括3D仿真，PCB仿真和係統（tǒng）及電路仿真。

電磁場的分析方法有解析法和數值法。EMC仿真軟件都是基於數（shù）值法。

常用的數值法

電磁幹擾中（zhōng）所有算法的基礎（chǔ），Maxwell方（fāng）程：

▲Maxwell方程積分形式

▲Maxwell方程微分形式

現在比（bǐ）較主流的EMC仿真軟件有ANSYS係列（liè）和CST係列

EMC仿（fǎng）真可以得出精確的結果

要想解決電磁兼容問題，需（xū）要從三個要點處著手，EMC問題（tí）萬變不離（lí）其宗（zōng）的三要素：

幹擾源，產生幹擾的電路或設備。

優化設備的電氣架構，選用合適的電子元器件，降低設備的功率。

傳輸途（tú）徑（耦合途徑），能夠將幹擾產生的幹擾能量傳遞到敏感源的路徑。

屏蔽幹擾源設（shè）備和相關線束，增加線束濾（lǜ）波，合理規劃線束。

敏感設備，受幹擾的電路或設備。高（gāo）壓係統，每一個依靠波形控製的（de）高壓（yā）電器，如果受到電磁幹擾，可能輸出錯誤的控（kòng）製信號（hào）。低壓（yā）係統，比如整車控製器VCU、CAN通訊係統、電池管理係統BMS（尤其開關觸發電（diàn）路和傳感器），能（néng）量管理單元，製動控製器等等，幾乎（hū）每一個（gè）具備控製調節功能的電氣都是敏感（gǎn）源。

減小設備接收幹擾（rǎo）的麵積，增（zēng）大設備到幹擾源（yuán）的距離。選（xuǎn）取合（hé）適的地，就近接地。對（duì）於敏（mǐn）感頻段加強濾波設計。

幹擾源、傳（chuán）播途徑和敏感源， 三要素中任何一個條件（jiàn）被控（kòng）製，係統的抗電磁幹擾性能都（dōu）將（jiāng）得到（dào）改善。

抑製幹擾方法有三類：屏（píng）蔽，濾（lǜ）波（bō）和搭（dā）鐵

屏（píng）蔽（bì），主要解決輻射幹擾，防止幹擾源向周圍環境傳播幹擾（rǎo）或者被環境中的電磁（cí）信號幹擾。屏（píng）蔽的效（xiào）果與屏蔽層材料，屏蔽層厚度，環境中的信號類型、信號強（qiáng）度，屏蔽層的完整性等因素有關。

濾波，主要（yào）解決傳導幹擾，通過電路傳導的幹（gàn）擾，無法依靠（kào）屏蔽手段避免，隻有在電路中設置濾波裝置。濾波器的參數設置與被（bèi）保護回路及幹擾源的頻率有直接（jiē）關係，可以根據兩者之間的差距選（xuǎn）擇濾波器類型和（hé）參數（shù）。動力係統中的導線，具有很強的天線特性，既可以接收外（wài）來幹（gàn）擾信（xìn）號，也可以（yǐ）發（fā）射幹擾信號到環境中。

搭鐵，是針對共模幹擾采取的抑製措（cuò）施，聯通幹擾源與係統（tǒng）地，可以減小幹擾（rǎo）信號的電流或者電壓。但並不是直接使用導線連接就能完（全）起到抗（kàng）幹擾的作用（yòng），接地的效果與接地模式密切相關。不合適的接地，反而會將汽車搭（dā）鐵係統中的幹擾信號傳輸（shū）給（gěi）原本屏蔽措（cuò）施非常完善的係統。

屏蔽，同（tóng）時實（shí）現阻（zǔ）斷傳播通道和消滅幹擾源或者敏感源的目的；濾波，基於阻斷傳播通道的理（lǐ）論；搭鐵，基於消滅（miè）幹擾源理論。

針對電動（dòng）汽車的電（diàn）磁兼容，國際上製定出嚴格（gé）的行（háng）業標準。汽車EMC的標準，包括整車、零部件、IC的EMC標準。

整車EMC測試及標準包括：

整車對外幹擾，整車輻射幹擾；整車抗幹擾，整車（chē）輻射抗幹（gàn）擾。

零部件EMC測試：

零部件對外幹擾（rǎo），零部（bù）件抗幹擾，

▲輔助變頻器EMC測試

芯片（piàn）EMC測試標（biāo）準

芯片中傳導發射和傳（chuán）導幹擾注入（DPI）是（shì）IC比較常見的（de）測試。

每個整車廠都有自己的標準，測（cè）試項大（dà）同小異，測（cè）試限值（zhí）稍有不同

國內電動汽車發展（zhǎn）迅猛，但（dàn）就電動（dòng）汽車各個部件的EMC而言，相關（guān）標（biāo）準的完善（shàn）程度，還遠遠跟不（bú）上技術進步的需求。目前國內基本上所有與新（xīn）能源汽車相關的動力（lì）部件都是（shì）按照GB/T 18655-2010來進行傳導和輻射的測試（shì）。

2018年6月份，國家標準化管理委員會發（fā）布了《電動（dòng）汽車用驅動電機係統電磁（cí）兼容性要（yào）求和（hé）試（shì）驗方法》，標（biāo）準（zhǔn）號為GB/T 36282-2018，該標準已於2019年1月（yuè）1號開始實施。

這個（gè）新標準，包含了輻射發射（shè）（分為寬帶（dài）、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（bié）參（cān）考ISO 11452-4和ISO 11452-2），電源線瞬（shùn）態傳導抗擾度（參考ISO 7637-2）以及（jí）靜電放電（diàn）抗擾度（參考ISO 10605）

這個標準，與以往的汽車電子的標準，都不太一樣，這個標準將輻射，大電流注入，輻（fú）射抗擾度，脈衝抗擾度，以及靜電等多個標準提出的內容，提取出來，針對驅動係統（tǒng），合並到一（yī）個標準上了，所以說這是一（yī）個產品標準。

新標準（zhǔn）的發布，很大程（chéng）度上會加速完（wán）善和提（tí）高國內現有的電動汽車驅動部件（jiàn）的EMC測試水平，給該（gāi）領域EMC從業者一個更加明確的努力方向。這是新能（néng）源（yuán）從業者的一個挑戰，同時也是機遇。