比亚迪武云龙：电动客车EMC技术应用与研究

原创
2017-08-01 11:14
来源：电动汽车资源网岳绍雪

摘要：EMC是依托于产品的前端设计工作，不推荐以后端整改为主体方向。目前很多车企和供应商不重视该问题，当产品出现问题才想着去解决，而此时需要花费的人力、物力将会非常多。

“EMC是依托于产品的前端设计工作，不推荐以后端整改为主体方向。目前很多车企和供应商不重视该问题，当产品出现问题才想着去解决，而此时需要花费的人力、物力将会非常多。” 7月27日，在重庆车辆检测研究院有限公司、电动汽车资源网联合主办的“2017中国新能源汽车测试评价技术发展高峰论坛”上，比亚迪汽车工业有限公司客车EMC小组组长武云龙表示。

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比亚迪汽车工业有限公司客车EMC小组组长武云龙

电磁兼容（EMC）介绍

电磁兼容性（EMC）指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境的任何设备产生无法忍受的电磁干扰能力。主要包括电磁骚扰（EMI）和电磁抗干扰（EMS）。生活中处处存在关于电磁兼容的现象。

EMC问题的形成主要依靠三元素：敏感源、传播途径与干扰源。武云龙表示，所有关于 EMC的设计优化全部基于上述三者进行。只要解决三者中的一个，便可改善EMC问题。

BYD电磁兼容主要有三大构成：第一是全面检测能力，有整车10米法半电波暗室，整车充电实验室和多项零部件实验室。第二是标准开发体系，从零部件开发到整车测试、验证以及最后的批产，均有一套比较完善的标准和规范。第三是技术专家团队，每一个项目在开发过程中，始终会有一个专业的EMC工程师参与其中。

与整车相关的电磁兼容标准，武云龙按频段对它进行分类，比较重视的标准是电磁环境控制限值，这是与人体安全直接相关的标准，有待继续测试。

整车电磁兼容性开发

整车电磁兼容性开发方面，武云龙介绍，比亚迪实行EMC工作小组制。即项目设计时，组建EMC小组，小组成员包括EMC专家、电器系统、产品经理/管理、法规检测与供应商，定期进行小组总结，对相关技术问题进行分析。

整车开发方面，比亚迪的操作流程需要经过概念、定义、开发、验证、发布五个阶段。首先，准确地理解电磁兼容性对于车辆的作用特性，依据市场、客户、法规等因素，定义车辆的电磁兼容性指标要求。然后，根据整车要求，量化对应的产品指标、测试方法等；在产品设计过程中，利用一定的技巧和额外的技术手段使产品的EMC性能（EMI和EMS）提高。EMC设计依附于各部分设计，不能单独存在，良好的EMC设计来源于实践，需要充分全面地测试，修正技术方案。最后，整合全方位的部件与整车测试验证，综合发布最终状态。

整车在各市场的法规指标方面，武云龙表示，不同的国家和地区对于车辆的标准法规均有所不同的，不过，有个大部分市场都认可的标准——ECE R10.05。

产品EMC技术条件开发方面，产品技术要求依据特性制定，必须保证整车法规，功能与性能；CE、RE为电动汽车最主要EMI指标，武云龙推荐的指标是CLASS 3，这是最低的要求；针对电动车高低压系统，武云龙表示，一定要进行浪涌与EFT测试，在零部件测试时，除要求指标以外，更重要的是关键系统的布置，此外，零部件测试工况须参考整车。

测试的核心原理方面，武云龙认为，EMI测试核心就是测试样件（EUT）通过空间、线束等途径发射的骚扰在测试天线，人工网络上产生的电流大小是否满足限值要求。EMS也是一致，设备通过空间、线束等途径传递至测试样件（EUT）PCB上的电流是否导致产品不能接受而误动作。在产品设计的思路上，EMI本质在于降低由于测试样件（EUT）所产生并且流过发射天线模型和人工网络的骚扰电流，EMS本质则在于降低流过PCB的骚扰电流。

典型案例分析

比亚迪建立了车辆级EMC干扰问题模型。在电动汽车上，最主要的骚扰源产生是共模电压dU，产生后沿线路形成共模电流，如果产品接地不佳将会形成二次电压；通过共模电流空间传递形成辐射发射，共电源、共地连接形成传导骚扰；对于高频信号，器件与线缆的分布电容，线缆互感是有效地传播途径。

武云龙举例表示，目前电机驱动控制器主流都是IGBT，电控到电机，电控到高压配电盒的母线对地都有分布电容。如果屏蔽层接地不佳，母线上的共模电流通过分布电容达到屏蔽层，通过共模电压到达整车以后，形成低压干扰问题。目前驱动系统引起的干扰问题较多，而且驱动系统一般布置在车辆的后侧，但是工作以后，车辆前端的低压器械就会被干扰。所以，很难用辐射去解释，二者距离非常远。

此外，武云龙还对车载监控系统影像花屏的现象进行了分析了，某车型在上高压电后，监控显示屏出竖条彩色纹，横条虚线纹，雪花点干扰。通过对整车的布局以及相关系统的检测，武云龙表示，发现问题点在接线位置。主要包括：①长线缆布线靠近高压系统，引发耦合；②摄像头线缆屏蔽层单点接地，线缆插件处屏蔽层断连，屏蔽层成辐射天线；③产品板级设计不足，阻抗匹配存在差异。对于这样的问题，武云龙提出了三大改进措施：①线缆单独走线，距离高压系统300mm，其他低压系统100mm；②采用专用视频线缆，屏蔽层实行多点接地，接地阻抗＜5mΩ；③产品设计升级，BCI和RFI满足ISO 11452。

另外就是雨刮系统，车辆上电并驱动后，未按雨刮拨杆时，雨刮异常自启动，经过实际测试雨刮电机供电干扰，武云龙表示这是雨刮电源及地线被驱动系统共模噪声传导干扰的原因。解决的办法是：①雨刮供电增加共模电感；②洗涤电机单独搭铁。

规范与优化建议

武云龙表示，EMC是依托于产品的前端设计工作，不推荐以后端整改为主体方向。目前很多车企和供应商不重视该问题，当产品出现问题才想着去解决，而此时需要花费的人力、物力将会非常多。

武云龙建议，EMC应定位为整车性能，实行跨系统合作项目负责制，建立规范化的技术管理团队；标准方面，应定义完善的整车设计规范，整车测试与评价规范，部件性能指标与技术条件；执行层面，产品设计重要阶段应定义一次EMC系统评审；最后，不管是整车还是零部件，都应该加强企业EMC技术力量建设的投入成本，快速积累技术经验，最直接的方式是与相关的技术公司进行合作。

在整车设计方面，武云龙提出了三点建议：1. 产品布局，系统内模块尽可能靠近布置；产品靠近底盘/车身骨架布置；高压骚扰类器件与低压敏感类器件实现隔离布置。2. 线缆，高压线缆使用屏蔽线，建议多点接地；信号线使用屏蔽双绞线，多点接地；共回路线缆靠近布置，尽可能短；高低压线缆远距离布置。3.接地：高压屏蔽接地使用编织线等，扁平端子面搭接，线长尽可能短；高低压搭铁分离，功率与信号搭铁分离。

产品EMC提升方面，武云龙分成了两个方向，一是防守派，二是躲避党。“防守派”利用高阻抗器件将噪声以热能等的形式消耗，操作方式简单，但效果较差且成本高；“躲避党”在特定关键点添加低阻抗器件，将噪声短路，免其流过敏感器件，操作需要全面分析系统，效果较好且成本较低。考虑到整车综合性能，武云龙建议使用“躲避党”。