在汽車電磁環(huán)境日益復(fù)雜的今天,整車EMC電磁兼容問題已經(jīng)受到各個(gè)國(guó)家、相關(guān)行業(yè)協(xié)會(huì)和世界各大汽車主機(jī)廠商都重視電磁兼容,不斷關(guān)注汽車EMC研究制定了國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)推薦標(biāo)準(zhǔn)和整車廠自身工程標(biāo)準(zhǔn)。本文將重點(diǎn)介紹整車EMC后續(xù)還將介紹汽車零部件級(jí)別的內(nèi)容EMC如何設(shè)計(jì)測(cè)試整改。
EMC概念
EMC(ElectroMagneticCompatibility,電磁兼容性)是指電子、電氣設(shè)備或系統(tǒng)在預(yù)期的電磁環(huán)境下,在設(shè)計(jì)要求下正常工作的能力。主要包括EMI(ElectroMagneticInterference,電磁輻射干擾)和EMS(ElectroMagnetic Susceptibility,電磁抗擾度)評(píng)價(jià)體系。
整車EMC的重要性
在20世紀(jì)早期傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車時(shí)代,汽車電子設(shè)備較少,主要研究汽車發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)和傳統(tǒng)12世紀(jì)V電源系統(tǒng)對(duì)汽車周圍的無線電設(shè)備和電子控制單元的電磁輻射干擾(EMI)的影響。
然而,隨著汽車電氣化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展和汽車無線通信系統(tǒng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用,汽車電子系統(tǒng)與外部復(fù)雜電磁環(huán)境的相容性將成為未來汽車電磁兼容性設(shè)計(jì)和測(cè)試評(píng)價(jià)的重要趨勢(shì),特別是研究外部電磁環(huán)境和汽車電磁輻射源對(duì)汽車內(nèi)外電子控制系統(tǒng)的電磁干擾(EMS)解決方案尤為重要。例如,具有高級(jí)自動(dòng)輔助駕駛功能的車型將成為未來幾年汽車電磁兼容性發(fā)展的重中之重。
整車EMC挑戰(zhàn)
1.高壓部件的集成將帶來更嚴(yán)重的電磁干擾,高壓部件的電磁兼容性設(shè)計(jì)將面臨更大的挑戰(zhàn)。挑戰(zhàn)包括高電磁干擾強(qiáng)度和復(fù)雜的耦合路徑。
2.高度集成電路帶來的挑戰(zhàn),使用SOC芯片的高壓部件有許多優(yōu)點(diǎn),但開關(guān)頻率較高(du/dt,di/dt)帶來更強(qiáng)的電磁傳導(dǎo)和輻射干擾,電磁兼容性面臨更大的挑戰(zhàn)。
3.擴(kuò)展汽車智能和網(wǎng)絡(luò)功能,對(duì)各種工況進(jìn)行全面準(zhǔn)確的模擬,探測(cè)EMC問題帶來了新的挑戰(zhàn),車載通信頻率不斷擴(kuò)展到高頻領(lǐng)域,如LTE通訊,5G/V2X通信、雷達(dá)通信等,都為我們的整車設(shè)計(jì)、測(cè)試提出了更高的要求。
4.EMC測(cè)試和整改都涉及到系統(tǒng)級(jí)的改進(jìn),改進(jìn)周期長(zhǎng),成本高,給車企帶來了很大的成本壓力。
整車EMC主要設(shè)計(jì)預(yù)防、測(cè)試驗(yàn)證及改進(jìn)措施
1.軟件仿真技術(shù)的進(jìn)步提供了高壓高頻部件設(shè)計(jì)的早期引入EMC分析,從“源頭”優(yōu)化電磁兼容設(shè)計(jì)的新思路。
2.線束布線和接地,信號(hào)電纜遠(yuǎn)離高壓網(wǎng)絡(luò)和強(qiáng)干擾源,屏蔽電纜傳輸重要控制通信信號(hào),屏蔽層360°搭接處理。
3.良好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),EMC結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)盡量避免共模干擾電流流過敏感電路或高阻抗接地路徑,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)避免額外的容性耦合或感性耦合,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意良好的低阻干擾排放路徑。
4.不斷引入新領(lǐng)域的測(cè)試仿真設(shè)備。在實(shí)施測(cè)試騷擾或接收車輛部件輻射的前提下,很難使模擬工況刺激車輛的許多傳感器更接近真實(shí)工況。
5.磁環(huán)與濾波器的應(yīng)用,采用主動(dòng)電磁兼容技術(shù),如ActiveEMIFilter(AEF),采用電感感應(yīng)共模噪聲,注入電感抑制噪聲,降低濾波器的體積、重量和成本。