大會為期三天, 22日上午的會議圍繞“整車及關(guān)鍵零部件標(biāo)準(zhǔn)解讀,可靠性、安全性、效率、電磁兼容測試評價及降成本創(chuàng)新技術(shù)路線”邀請業(yè)內(nèi)專家、學(xué)者與國內(nèi)領(lǐng)先的主機(jī)廠、核心零部件企業(yè)等各領(lǐng)域精英展開探討。北京新能源汽車股份有限公司整車EMC開發(fā)科科長高新杰做題為“電動汽車電磁兼容性設(shè)計理解”的演講。以下是他演講的主要內(nèi)容:
一、電動汽車電磁兼容性測試案例分析
1.整車測試案例1獲取的信息:電機(jī)系統(tǒng)和DC/DC變換器導(dǎo)致。
2.整車測試案例2獲取的信息:僅由電機(jī)控制器低壓電路導(dǎo)致。
3.整車測試案例3獲取的信息:僅由某一低壓部件導(dǎo)致。
4.整車測試案例4
該案例是一個車速40,20兆左右,一個普遍的問題,這個問題是由誰導(dǎo)致的呢?測試發(fā)現(xiàn),與電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)是否使能以及DC/DC變換器是否工作無關(guān),這是一個普遍的問題。
5.整車測試案例5:后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)會執(zhí)行,應(yīng)引起關(guān)注。
這個執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)負(fù)責(zé)做充電機(jī)的公司需要注意這一塊。獲取的信息:OBC的EMC特性及布置、交流輸入線束及低壓控制線束布局、布置及長度。
6.小結(jié):目前有很多做零部件的企業(yè),包括DC/DC、高壓部件、整車EMC、線束。整車EMC有一個設(shè)計是由動力電池回路導(dǎo)致的。整車EMC設(shè)計即涉及到高壓零部件,低壓部件。
二、電動汽車電磁兼容性優(yōu)化案例分析
1.優(yōu)化案例1
這是一個磁場測試,仔細(xì)觀察,左側(cè)、前側(cè)磁場測試在1.39MHz均出現(xiàn)一個諧振點(普遍問題),以左側(cè)作為磁場和電場優(yōu)化的位置,且著重研究諧振點優(yōu)化。
2.優(yōu)化案例1(續(xù))
采取六種措施后,左側(cè)X、Y方向磁場測試對比(車速16km/h)發(fā)現(xiàn),六種措施實施后,左側(cè)X方向幾乎沒明顯變化,Y方向降低很低。
3.優(yōu)化案例1(續(xù)):高壓直流端增加“Y”電容方案
增加“Y”電容后左側(cè)X、Y方向磁場分別和摸底測試對比(車速16km/h)發(fā)現(xiàn),磁場諧振點處于降低或接近本底的趨勢,從而驗證了措施的有效性。
4.優(yōu)化案例2:屏蔽層斷開,缺乏搭接線
搭接優(yōu)化前后,電場測試對比(車速16km/h)發(fā)現(xiàn),前后左右四側(cè)電場測試超標(biāo)嚴(yán)重,同時進(jìn)行了一個簡單優(yōu)化,屏蔽層接上,增加搭接措施,效果明顯。必須要搭接?未必。
5.優(yōu)化案例3:CAN屏蔽地該有嗎?
這個案例是一個集成器內(nèi)有兩個OBC,OBC也屏蔽層,如果加上屏蔽層拆分信號是OK的,做一個簡單的優(yōu)化,將OBC在屏蔽層斷開,但是不能懸空。從測試結(jié)果中可以看出,CAN屏蔽地連接,CAN波形不符合技術(shù)要求,措施4后CAN波形非常好,無錯誤幀。
6.優(yōu)化案例4:某傳感器信號優(yōu)化前后對比
當(dāng)一個BR部件受到了一個干擾,做一個簡單的優(yōu)化,這個優(yōu)化與動力電池有關(guān)。可以看到,優(yōu)化前海傳感器信號的波形對比非常明顯。
7.優(yōu)化案例5:倒車影像優(yōu)化前后對比
倒車影像測試做優(yōu)化后,找一個曲別針短接攝像頭視頻地和中控負(fù)極觀察,可以對比一下發(fā)生了什么。
8.小結(jié):厚積薄發(fā),研究出《電動汽車電磁兼容性質(zhì)量管控規(guī)范及方法》、《電動汽車電磁兼容性設(shè)測試標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》、《電源及信號完整性分析及工程實踐》、《電動汽車開關(guān)電源設(shè)計原理及實用技術(shù)》、《電動汽車高低壓線束及結(jié)構(gòu)設(shè)計》。
三、電動汽車電磁兼容性設(shè)計難點
1.電動汽車電磁兼容性測試研究的迫切性:繼水源污染、空氣污染和噪聲污染之后,電磁輻射已成為當(dāng)今社會第四大環(huán)境污染源,且具有聞不見、看不見、聽不見的特點,帶有神秘的色彩。
2.電動汽車電磁兼容性研究的深度
對于整車的高低壓部件,實際上的波形是不準(zhǔn)的,永遠(yuǎn)處在一個修整的狀態(tài)。其中特斯拉、寶馬、比亞迪都做過這個測試,只有特斯拉的車是沒有問題的。對于寶馬和比亞迪的車,抽查兩個車型,去一個非常高壓的環(huán)境下,然而測試效果也不是很可觀。
首先標(biāo)準(zhǔn)的法規(guī)是車企必須要關(guān)注的,其次系統(tǒng)內(nèi)兼容、人體防護(hù)、動力電池或者是做BMS供應(yīng)商,都是大家注意的。那么BMS為什么采集總是不準(zhǔn)呢?國內(nèi)新能源汽車企業(yè)研究的深度是哪一個?
3.難點1:布局與空間的矛盾
電動汽車電磁兼容設(shè)計其實最關(guān)鍵的只是電動汽車的布局,電動汽車空間狹小,電氣架構(gòu)復(fù)雜,布局緊湊的情況下,發(fā)現(xiàn)EMC特性只是整車電氣系統(tǒng)中重要的特性之一,在如此狹窄的空間中而非平面上搞設(shè)計,難度肯定大。一旦電器部件布局及狀態(tài)凍結(jié),整車EMC就變?yōu)楣逃刑匦浴?/p>
4.難點2:DC/DC輸出端需要關(guān)注
分析:眾所周知車身作為負(fù)極搭鐵的一部分,車身各個表面存在電流,由汽車車身可知其和平面上電路設(shè)計存在差異,DC/DC變換器功能也說明了DC/DC變換器輸出端EMC設(shè)計非常重要。
5.難點3:高壓零部件系統(tǒng)集成技術(shù)能力亟需提升
(1)DC/DC變換器&車載充電機(jī)
(2)DC/DC變換器&電機(jī)控制器
(3)DC/DC變換器& 電機(jī)控制器 &車載充電機(jī)
電路拓?fù)洌瑤缀鯖]差異,但在殼體結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料、電路布局等方面存在較大差異,帶來的EMC等性能差異非常大!同時國內(nèi)多數(shù)方方正正的殼體設(shè)計,為整車電氣架構(gòu)積木式搭建埋下了伏筆!
6.難點4:V2G、無線充電等新興技術(shù)應(yīng)用-標(biāo)準(zhǔn)制定及實施
V2G會納入到EMC的充電標(biāo)準(zhǔn),V2G的案例是國內(nèi)做得比較少,V2G傳導(dǎo)是非常難的。過去很多整車廠把所有的EMC的責(zé)任加DC/DC有問題,那么控制器有問題,那樣是不利于整車廠的EMC的設(shè)置,那個思路是完全依賴于零部件的供應(yīng)商。
7.小結(jié):打破過去過于依賴供應(yīng)商提升從而追求標(biāo)準(zhǔn)通過的思路;提升研究的深度,建立具有自主知識產(chǎn)權(quán)的研發(fā)知識體系;加強(qiáng)行業(yè)內(nèi)技術(shù)交流以及檢測機(jī)構(gòu)的合作。
四、電動汽車電磁兼容性設(shè)計思路
1.EMC設(shè)計原則:EMC設(shè)計思想融入到部件和整車設(shè)計中
考慮:上市周期、高壓安全、輕量化、IP防護(hù)、成本、NVH、維護(hù)便利性、可靠性、電磁兼容性、美觀度...
EMC只是整車電氣系統(tǒng)重要屬性之一,是個“軟”特性,基于車這個實體。綜合考慮整車電器部件功能完整性、可靠性、技術(shù)成本、輕量化、產(chǎn)品上市周期等各種因素,來確定布局和技術(shù)控制狀態(tài),選取材料、結(jié)構(gòu)和工藝,在車輛研發(fā)的各階段,并以最低的成本、最有效的方式將接地、屏蔽及濾波等設(shè)計思想及具體措施實施到產(chǎn)品或系統(tǒng)中。
2.整車EMC設(shè)計可行方法:基于合理的開發(fā)流程
規(guī)劃階段——系統(tǒng)架構(gòu)布局階段——設(shè)計階段——系統(tǒng)測試及狀態(tài)凍結(jié)階段——評估、評審及優(yōu)化階段
3.整車EMC量化設(shè)計前提:井然有序的電氣架構(gòu)布局
為什么說布局是最關(guān)鍵的,如果ABCDEF6個區(qū),所有的區(qū)EMC的設(shè)計,包括線束布局的,就像手機(jī)一樣,為什么做不好屏蔽,它在各個部件都會有很多濾波電容之類的。布局是一個完整的設(shè)計,實際上是應(yīng)該控制在A區(qū),不應(yīng)該是這個整車的線束是交叉在一塊。
4.電機(jī)控制器EMC設(shè)計優(yōu)化關(guān)鍵:驅(qū)動隔離電源EMC設(shè)計
做電機(jī)控制器的廠商大家要注意的,整車在20到30兆普遍都導(dǎo)致超標(biāo),但是通過改進(jìn),主要由驅(qū)動隔離電源改進(jìn),干擾實際上影像了整車的框架。
5.小結(jié)
EMC設(shè)計其他非常簡單,EMC最關(guān)鍵的是設(shè)計思想。EMC的開發(fā)流程這塊國內(nèi)比亞迪流程文件控制得比較好,實際上EMC設(shè)計國內(nèi)和國外最大的差距在哪呢?國外的合資品牌掌控環(huán)節(jié)、評估環(huán)節(jié)特別的復(fù)雜和詳細(xì),從事新能源汽車設(shè)計的,想想大家能為EMC建立那么多的復(fù)雜流程軟件嗎?什么叫屏蔽,如果大家在開會,打擾到對面,這個屏蔽就不好。EMC應(yīng)該建立自己的開發(fā)流程,當(dāng)然EMC的設(shè)計方法更多了。