重慶車檢院劉青松：電動汽車EMC問題整改及正向開發
點擊數：55942017-12-15 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系統測試、EMS系統測試、EMC測試附件、EMC測試天線
由電動汽車資源網與重慶車輛檢測研究院有限公司聯合主辦的“2017中國新能源汽車測試評價技術發展高峰論壇”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、電動汽車與傳統汽車的EMC標準、電動汽車EMC問題整改、開展車輛EMC測試研發的基礎、汽車EMC性能正向開發五大方面系統闡述了電動汽車EMC問題。
汽車的機動性決定它會行駛在不同的電磁環境，而隨著車載電子電器設備數量和種類越來越多，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、驅動電機及控制系統與傳統車輛差異較大，工作電壓高、電流大，所以電磁環境更惡劣。
在接入外部電網充電時，其電磁騷擾可能會降低電網電能質量，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。
電動汽車資源網整理劉青松演講的主要內容如下：
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境中能令人滿意地工作，又不對該環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（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）兩項內容。
2.車輛行駛中EMC問題的表現形式
（1）某轎車ABS裝置誤觸發的問題；
（2）某豪華客車電控門自動打開的現象；
（3）柴油客車在雷達站附近自動熄火的現象；
（4）某混合動力客車的電磁騷擾現象；
（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，前兩個例子是車內部件干擾，引起整車的問題，第三個例子是車外的干擾引發的整車問題。
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，出現不同荷電狀態下，對外發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車內監控攝像頭閃爍中斷，空調控制器面板閃爍，停止工作等故障；某電動車在試驗過程中出現CAN通訊信號被干擾的現象。
二、電動汽車與傳統汽車的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射、輻射抗擾度、靜電放電項目；零部件包括輻射發射、傳導發射、輻射抗擾度、傳導抗擾度、靜電放電項目。
劉青松介紹，國內部分整車廠家（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，并建立起企業標準和質量管控體系，對電子電器部件的EMC性能執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EMC問題的現狀
劉青松表示，大多數企業對EMC了解不夠，在新產品的研發設計時未考慮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，是如何產生和傳播的并不清楚。同時，企業缺乏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產品、車載電子路牌、刮水器電機、DC/DC變換器、驅動電機和控制器等電磁干擾。
四、開展車輛EMC測試研發的基礎
劉青松認為，人才隊伍是車輛EMC測試研發的基礎，但大部分整車企業缺乏一支專業的人才隊伍。
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
1.行業EMC正向開發現狀
劉青松介紹，目前行業EMC正向開發面臨著不少問題，主要表現為：EMC開發工作主要由電裝/電氣工程師實施，缺乏專業的EMC工程師；車載電子電器部件EMC設計和整車EMC設計脫節，缺乏相互間的協作；企業普遍沒有EMC正向開發管控流程，缺乏專業的EMC設計評審體系；大多數企業采用整改樣車的方式，使得產品通過率低，測試成本和時間成本高，產品一致性存在問題。
2.解決EMC問題的方法
劉青松表示，從國外的發展經歷來說，解決EMC問題主要分為三個階段：
（1）問題解決法：先研制產品，然后針對樣車試驗中出現的電磁干擾問題，再采用相關電磁干擾抑制技術去逐個解決。
（2）規范法：按照產品需滿足的EMC標準和規范進行相關零部件和整車的開發設計。
（3）系統法：利用計算機和數值計算技術根據預測程序針對某個特定系統或產品的設計方案進行電磁兼容預測和評估。
3.EMC正向開發思路
劉青松表示，產品一旦立項，就要有電磁兼容設計的概念，企業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、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設計制定對應的測試評價規程，在各個開發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的要求。
4.EMC正向開發內容
（1）EMC概念設計
劉青松表示，根據新車型可能遇到的最惡劣電磁環境和市場定位，梳理出需滿足的EMC標準法規，調研零部件的EMC性能現狀，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
對整車電氣系統架構進行規劃布局，將騷擾源和敏感設備盡量隔離分區，特別是關鍵電器零部件的分區定位，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性能正向開發及管控
根據各部件和子系統的配置方案及EMC指標要求，進行電子電器零部件選型，實施EMC控制計劃，進行系統間EMC預測分析和測試評價，驗證零部件EMC測試數據和整車測試數據的關聯性。對不滿足標準法規的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射騷擾測試評價、車內電磁騷擾發射測試評價、電場磁場發射強度測試評價、輻射抗擾度測試評價、靜電放電抗擾度評價等。根據整車測試中暴露出來的問題，對整車系統內接地、屏蔽、濾波等措施進行整改優化。隨機抽取多臺樣車進行電磁干擾安全裕度設計評審，在測試數據達到整車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設計規范
根據項目開展情況，建立起企業級整車和零部件EMC標準規范或進行企業標準規范的更新升級。在EMC開發設計中，逐階段開展測試分析、設計評審和工程優化，盡量保證零部件設計和整車設計的協同性。
劉青松認為，優秀的產品或者良好的產品一定是設計出來的，EMC設計的目標就是符合EMC標準規范的要求，同時要考慮產品否達到了設計指標。在產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標準要靠測試來執行，EMC測試則以標準為依據。
