重慶車檢院劉青松：電動汽車EMC問題整改及正向開發(fā)
點擊數(shù)：32632017-12-15 09:23:34 來源: 重慶哥爾摩科技有限公司、電波暗室、電磁兼容暗室、汽車電子暗室、EMI系統(tǒng)測試、EMS系統(tǒng)測試、EMC測試附件、EMC測試天線
由電動汽車資源網(wǎng)與重慶車輛檢測研究院有限公司聯(lián)合主辦的“2017中國新能源汽車測試評價技術發(fā)展高峰論壇”上，重慶車輛檢測研究院汽車電子部部長、博士劉青松從電動汽車電磁兼容(EMC)問題、電動汽車與傳統(tǒng)汽車的EMC標準、電動汽車EMC問題整改、開展車輛EMC測試研發(fā)的基礎、汽車EMC性能正向開發(fā)五大方面系統(tǒng)闡述了電動汽車EMC問題。
汽車的機動性決定它會行駛在不同的電磁環(huán)境，而隨著車載電子電器設備數(shù)量和種類越來越多，工作頻率不斷提高，相互間干擾越來越大。對電動汽車來說，其動力源、驅(qū)動電機及控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)車輛差異較大，工作電壓高、電流大，所以電磁環(huán)境更惡劣。
在接入外部電網(wǎng)充電時，其電磁騷擾可能會降低電網(wǎng)電能質(zhì)量，EMC問題還可能影響到電動汽車的安全駕駛，引起駕駛人員對自身健康的擔憂或抱怨。
電動汽車資源網(wǎng)整理劉青松演講的主要內(nèi)容如下：
一、電動汽車電磁兼容問題
1.汽車EMC的定義
EMC：車輛或零部件或獨立技術單元在其電磁環(huán)境中能令人滿意地工作，又不對該環(huán)境中任何事物造成不應有的電磁騷擾的能力。即在汽車及其周圍空間中，在一定時間內(nèi)（運行的時間），在可用的頻譜資源條件下，汽車本身及其周圍的用電設備可以共存，相互間不致引起降級的狀況。
EMC涉及電磁干擾（EMI）和電磁抗干擾（EMS）兩項內(nèi)容。
2.車輛行駛中EMC問題的表現(xiàn)形式
（1）某轎車ABS裝置誤觸發(fā)的問題；
（2）某豪華客車電控門自動打開的現(xiàn)象；
（3）柴油客車在雷達站附近自動熄火的現(xiàn)象；
（4）某混合動力客車的電磁騷擾現(xiàn)象；
（5）銷售到澳門的某客車被投訴的問題。
劉青松表示，由于電磁場/波信號看不見、聞不到、摸不著、聽不著，令人難以察覺和防范，一旦干擾信號消失，車輛行駛就恢復正常，所以容易被誤認為是其它方面造成的問題。
他表示，前兩個例子是車內(nèi)部件干擾，引起整車的問題，第三個例子是車外的干擾引發(fā)的整車問題。
3.試驗過程中EMC問題案例
劉青松舉出多個電動汽車在試驗過程中出現(xiàn)EMC問題的案例。如，某純電動車在做出口認證寬帶輻射騷擾試驗時，出現(xiàn)不同荷電狀態(tài)下，對外發(fā)射的電磁騷擾電平不一致；某純電動客車在做出口認證輻射抗干擾測試時出現(xiàn)組合儀表液晶屏閃爍，雙氣壓表顯示柱上下竄動；某純電動客車在進行輻射抗干擾試驗時出現(xiàn)車內(nèi)監(jiān)控攝像頭閃爍中斷，空調(diào)控制器面板閃爍，停止工作等故障；某電動車在試驗過程中出現(xiàn)CAN通訊信號被干擾的現(xiàn)象。
二、電動汽車與傳統(tǒng)汽車的EMC標準
1.車輛EMC標準化組織
目前國際化標準主要有國際標準化組織、道路車輛技術委員會、電子電氣技術委員會、電磁干擾工作組（ISO/TC22/SC3/WG3）；歐洲共同體 ECE、歐盟 EEC、美國汽車工程師協(xié)會 SAE；我國有國家標準化管理委員會 SAC、全國汽車標準化技術委員會 SAC/TC114、汽車電子與電磁兼容分標委SC29、電動車輛分標委SC27。
2.汽車EMC性能的測試評價項目
劉青松介紹，汽車EMC性能測試評價項目包括整車和零部件。整車主要包括輻射發(fā)射、輻射抗擾度、靜電放電項目；零部件包括輻射發(fā)射、傳導發(fā)射、輻射抗擾度、傳導抗擾度、靜電放電項目。
劉青松介紹，國內(nèi)部分整車廠家（長安、福田、宇通、比亞迪等）已意識到對車載電子電器部件EMC性能進行測試評價的必要性，并建立起企業(yè)標準和質(zhì)量管控體系，對電子電器部件的EMC性能執(zhí)行第三方強制性試驗評價要求。
三、電動汽車EMC問題整改
1.汽車行業(yè)EMC問題的現(xiàn)狀
劉青松表示，大多數(shù)企業(yè)對EMC了解不夠，在新產(chǎn)品的研發(fā)設計時未考慮EMC問題，只知道哪些頻率點/段“超標”了，但電磁騷擾是從哪里來的，是如何產(chǎn)生和傳播的并不清楚。同時，企業(yè)缺乏EMC設計人員和分析測試的設備設施。
他介紹，由于車輛工況頻繁變化、整車電氣部件種類多、連接線纜繁雜和車身結構的復雜性，電器部件相互之間聯(lián)系密切，往往很難判斷電磁騷擾信號的具體來源，需要花費大量時間來進行試驗排查和定位分析。
2.EMC問題整改思路
劉青松表示，解決電磁電路問題，要在確定騷擾源、耦合通道后，根據(jù)各個騷擾源的安裝位置、線束走向以及騷擾源的工作特性等，綜合采用接地、屏蔽、濾波等技術措施，或切斷騷擾傳播路徑，或降低騷擾信號電平等，或提高敏感設備的抗干擾能力，以期降低騷擾能量。
3.整改材料及工具
劉青松介紹，EMC整改需要用到濾波器、屏蔽設備、分析整改工具、診斷測試工具、分析儀、焊接設備等。
隨后，劉青松介紹了多個電動汽車整車EMC與零部件EMC整改案例。整車主要對電磁干擾和電磁兼容問題進行整改；零部件的EMC整改涉及電子燃油泵、ABS產(chǎn)品、車載電子路牌、刮水器電機、DC/DC變換器、驅(qū)動電機和控制器等電磁干擾。
四、開展車輛EMC測試研發(fā)的基礎
劉青松認為，人才隊伍是車輛EMC測試研發(fā)的基礎，但大部分整車企業(yè)缺乏一支專業(yè)的人才隊伍。
其次，進行整車與零部件測試，必須具備能夠進行動態(tài)模擬測試的電波暗室。劉青松建議，如果是零部件測試，暗室3米左右就夠了。
第三，進行瞬態(tài)項目、傳導項目、脈沖只需要一個屏蔽室就可以進行測試，不一定要暗室。
第四，針對高壓網(wǎng)絡、電動車傳導、充電樁以及納米脈沖等需要其他專用儀器設備。
五、汽車EMC性能正向開發(fā)
1.行業(yè)EMC正向開發(fā)現(xiàn)狀
劉青松介紹，目前行業(yè)EMC正向開發(fā)面臨著不少問題，主要表現(xiàn)為：EMC開發(fā)工作主要由電裝/電氣工程師實施，缺乏專業(yè)的EMC工程師；車載電子電器部件EMC設計和整車EMC設計脫節(jié)，缺乏相互間的協(xié)作；企業(yè)普遍沒有EMC正向開發(fā)管控流程，缺乏專業(yè)的EMC設計評審體系；大多數(shù)企業(yè)采用整改樣車的方式，使得產(chǎn)品通過率低，測試成本和時間成本高，產(chǎn)品一致性存在問題。
2.解決EMC問題的方法
劉青松表示，從國外的發(fā)展經(jīng)歷來說，解決EMC問題主要分為三個階段：
（1）問題解決法：先研制產(chǎn)品，然后針對樣車試驗中出現(xiàn)的電磁干擾問題，再采用相關電磁干擾抑制技術去逐個解決。
（2）規(guī)范法：按照產(chǎn)品需滿足的EMC標準和規(guī)范進行相關零部件和整車的開發(fā)設計。
（3）系統(tǒng)法：利用計算機和數(shù)值計算技術根據(jù)預測程序針對某個特定系統(tǒng)或產(chǎn)品的設計方案進行電磁兼容預測和評估。
3.EMC正向開發(fā)思路
劉青松表示，產(chǎn)品一旦立項，就要有電磁兼容設計的概念，企業(yè)要明確目標的市場定位，把電磁兼容的性能、技術指標一級一級分解，分解到子系統(tǒng)、部件、板級。
他認為，解決汽車EMC問題應從車載零部件入手，各個零部件都達到EMC指標要求，是實現(xiàn)整車電磁兼容達標的必要條件。
因部件級EMC測試和整車EMC測試關聯(lián)解析難度極大，他建議，盡量將主要車載零部件安裝在整車上進行EMC性能匹配測試評價，以便于降低整車不符合EMC標準法規(guī)的風險。
他表示，整車廠家需制定一套完善的車載零部件和整車的電磁兼容管控流程，在明確整車需要達到的EMC技術指標后，對零部件和整車的開發(fā)設計制定對應的測試評價規(guī)程，在各個開發(fā)階段進行零部件和整車的EMC設計評審，使整車EMC性能符合相關標準法規(guī)的要求。
4.EMC正向開發(fā)內(nèi)容
（1）EMC概念設計
劉青松表示，根據(jù)新車型可能遇到的最惡劣電磁環(huán)境和市場定位，梳理出需滿足的EMC標準法規(guī)，調(diào)研零部件的EMC性能現(xiàn)狀，了解主要電器零部件的EMC特性（分類整理高低壓零部件），確定EMC設計人員，提出總體EMC設計指標。
（2）EMC架構布局
對整車電氣系統(tǒng)架構進行規(guī)劃布局，將騷擾源和敏感設備盡量隔離分區(qū)，特別是關鍵電器零部件的分區(qū)定位，結合制造工藝來確定相關電器部件、線纜線束、動力電池等的安裝位置，制定EMC控制流程和試驗評價計劃。
（3）零部件EMC性能正向開發(fā)及管控
根據(jù)各部件和子系統(tǒng)的配置方案及EMC指標要求，進行電子電器零部件選型，實施EMC控制計劃，進行系統(tǒng)間EMC預測分析和測試評價，驗證零部件EMC測試數(shù)據(jù)和整車測試數(shù)據(jù)的關聯(lián)性。對不滿足標準法規(guī)的EMC指標進行定位分析和針對性整改，預留足夠的設計裕量，開展工程化優(yōu)化，以降低整車EMC性能不達標的風險。
（4）整車的EMC工藝設計
對零部件或子系統(tǒng)在整車上進行工藝設計，制定各零部件在整車上的接地、屏蔽和濾波等技術措施，EMC裝配檢測方案，以便于檢查工藝質(zhì)量。比如接地的工藝設計，接地螺栓和螺母選型、接地點防腐蝕處理工藝設計等。
（5）整車EMC性能設計評審及管控
開展整車對外輻射發(fā)射騷擾測試評價、車內(nèi)電磁騷擾發(fā)射測試評價、電場磁場發(fā)射強度測試評價、輻射抗擾度測試評價、靜電放電抗擾度評價等。根據(jù)整車測試中暴露出來的問題，對整車系統(tǒng)內(nèi)接地、屏蔽、濾波等措施進行整改優(yōu)化。隨機抽取多臺樣車進行電磁干擾安全裕度設計評審，在測試數(shù)據(jù)達到整車EMC總體控制指標后，凍結整車的EMC設計方案和工藝。
（6）建立EMC設計規(guī)范
根據(jù)項目開展情況，建立起企業(yè)級整車和零部件EMC標準規(guī)范或進行企業(yè)標準規(guī)范的更新升級。在EMC開發(fā)設計中，逐階段開展測試分析、設計評審和工程優(yōu)化，盡量保證零部件設計和整車設計的協(xié)同性。
劉青松認為，優(yōu)秀的產(chǎn)品或者良好的產(chǎn)品一定是設計出來的，EMC設計的目標就是符合EMC標準規(guī)范的要求，同時要考慮產(chǎn)品否達到了設計指標。在產(chǎn)品設計各個階段都需要用試驗來檢驗/驗證每一個設計思想、設計措施是否正確、有效、可靠。
他認為，EMC標準要靠測試來執(zhí)行，EMC測試則以標準為依據(jù)。
