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新能源汽车的电磁兼容性仿真测试设计

1、电磁兼容测试在新能源汽车中的需要性

电磁兼容(Electromagnetic Compatibility,简称EMC)。指设备或系统在其电磁情况中能正常事情且纰谬该情况中任何事物构成不能遭遇的电磁滋扰的能力。

EMC包括两个方面的要求:一方面是指设备在正常运行历程中对所在情况孕育发生的电磁滋扰不能跨越必然的限值,即所谓的电磁滋扰(Electromagnetic Interference,简称EMI)。

另一方面是指设备对所在情况中存在的电磁滋扰具有必然程度的抗扰度,即所谓的电磁抗滋扰(Electro Magnetic Susceptibility,简称EMS)。

与传统汽车比拟,新能源汽车EMC问题加倍凸起。新能源汽车动力直接应用电驱动系统,高压附件的应用会使电磁滋扰问题的更为严重。动力系统因为电流在极短光阴内的跳动以及大年夜功率半导体开关的快速移动会发出强烈的辐射以及电磁滋扰。

加上电子电气部件都盘踞着极大年夜的比重,此中的电磁兼容性问题又与整车的安然亲昵相关。汽车内各类节制器,DCDC.DCAC都是强滋扰源,而且线束又多又长,辐射滋扰很严重。跟着CISPR25-2016的宣布,高压系统的EMC要求越来越严,EMC测试已成为汽车厂商所要面对的最严酷的寻衅之一。

一个范例的DCDC拓扑布局

为了减小电磁滋扰,我们就必须要加强电磁兼容性测试。

2、EMC的阐发道理

传统EMC设计中一样平常遵照:产品设计--样品临盆--EMC 测试--测试不经由过程--整改--变动设计--样品临盆--测试经由过程。

定位艰苦,反复重复的事情。

EMC仿真是基于软件阐发的一种正向电磁兼容设计措施,包括3D仿真,PCB仿真和系统及电路仿真

电磁场的阐发措施有解析法和数值法。EMC仿真软件都是基于数值法。

常用的数值法

电磁滋扰中所有算法的根基,Maxwell方程:

Maxwell方程积分形式

Maxwell方程微分形式

现在对照主流的EMC仿真软件有ANSYS系列和CST系列

EMC仿真可以得出正确的结果

3、EMC三要素

要想办理电磁兼容问题,必要从三个要点处动手,EMC问题万变不离其宗的三要素:

滋扰源,孕育发生滋扰的电路或设备。

优化设备的电气架构,选用相宜的电子元器件,低落设备的功率。

传输道路(耦合道路),能够将滋扰孕育发生的滋扰能量通报到敏感源的路径。

樊篱滋扰源设备和相关线束,增添线束滤波,合理筹划线束。

敏感设备,受滋扰的电路或设备。高压系统,每一个寄托波形节制的高压电器,假如受到电磁滋扰,可能输出差错的节制旌旗灯号。低压系统,比如整车节制器VCU、CAN通讯系统、电池治理系统BMS(尤其开关触发电路和传感器),能量治理单元,制动节制器等等,险些每一个具备节制调节功能的电气都是敏感源。

减小设备接管滋扰的面积,增大年夜设备到滋扰源的间隔。拔取相宜的地,就近接地。对付敏感频段加强滤波设计。

滋扰源、传播道路和敏感源, 三要素中任何一个前提被节制,系统的抗电磁滋扰机能都将获得改良。

抑制滋扰措施有三类:樊篱,滤波和搭铁

樊篱,主要办理辐射滋扰,防止滋扰源向周围情况传播滋扰或者被情况中的电磁旌旗灯号滋扰。樊篱的效果与樊篱层材料,樊篱层厚度,情况中的旌旗灯号类型、旌旗灯号强度,樊篱层的完备性等身分有关。

滤波,主要办理传导滋扰,经由过程电路传导的滋扰,无法寄托樊篱手段避免,只有在电路中设置滤波装配。滤波器的参数设置与被保护回路及滋扰源的频率有直接关系,可以根据两者之间的差距选择滤波器类型和参数。动力系统中的导线,具有很强的天线特点,既可以接管外来滋扰旌旗灯号,也可以发射滋扰旌旗灯号到情况中。

搭铁,是针对共模滋扰采取的抑制步伐,联通滋扰源与系统地,可以减小滋扰旌旗灯号的电流或者电压。但并不是直接应用导线连接就能完全起到抗滋扰的感化,接地的效果与接地模式亲昵相关。分歧适的接地,反而会将汽车搭铁系统中的滋扰旌旗灯号传输给蓝本樊篱步伐异常完善的系统。

樊篱,同时实现阻断传播通道和祛除滋扰源或者敏感源的目的;滤波,基于阻断传播通道的理论;搭铁,基于祛除滋扰源理论。

4、EMC测试及新标准

针对电动汽车的电磁兼容,国际上拟订出严格的行业标准。汽车EMC的标准,包括整车、零部件、IC的EMC标准。

整车EMC测试及标准包括:

整车对外滋扰,整车辐射滋扰;整车抗滋扰,整车辐射抗滋扰。

零部件EMC测试:

零部件对外滋扰,零部件抗滋扰,

帮助变频器EMC测试

芯片EMC测试标准

芯片中传导发射和传导滋扰注入(DPI)是IC对照常见的测试。

每个整车厂都有自己的标准,测试项大年夜同小异,测试限值稍有不合

海内电动汽车成长迅猛,但就电动汽车各个部件的EMC而言,相关标准的完善程度,还远远跟不上技巧进步的需求。今朝海内基础上所有与新能源汽车相关的动力部件都是按照GB/T 18655-2010来进行传导和辐射的测试。

这个新标准,包孕了辐射发射(分为宽带、窄带试验,参考GB/T 18655),辐射抗扰度(分为BCI大年夜电流注入和ALSE电波暗室法,分手参考ISO 11452-4和ISO 11452-2),电源线瞬态传导抗扰度(参考ISO 7637-2)以及静电放电抗扰度(参考ISO 10605)。

这个标准,与以往的汽车电子的标准,都不太一样,这个标准将辐射,大年夜电流注入,辐射抗扰度,脉冲抗扰度,以及静电等多个标准提出的内容,提掏出来,针对驱动系统,合并到一个标准上了,以是说这是一个产品标准。

新标准的宣布,很大年夜程度上会加速完善和前进海内现有的电动汽车驱动部件的EMC测试水平,给该领域EMC从业者一个加倍明确的努力偏向。这是新能源从业者的一个寻衅,同时也是机遇。

责任编辑;zl

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