重庆车检院刘青松：电动汽车EMC问题整改及正向开发

点击数：15072017-12-15 09:23:34　来源: 重庆哥尔摩科技有限公司、电波暗室、电磁兼容暗室、汽车电子暗室、EMI系统测试、EMS系统测试、EMC测试附件、EMC测试天线

由电动汽车资源网与重庆车辆检测研究院有限公司联合主办的“2017中国新能源汽车测试评价技术发展高峰论坛”上，重庆车辆检测研究院汽车电子部部长、博士刘青松从电动汽车电磁兼容(EMC)问题、电动汽车与传统汽车的EMC标准、电动汽车EMC问题整改、开展车辆EMC测试研发的基础、汽车EMC性能正向开发五大方面系统阐述了电动汽车EMC问题。

汽车的机动性决定它会行驶在不同的电磁环境，而随着车载电子电器设备数量和种类越来越多，工作频率不断提高，相互间干扰越来越大。对电动汽车来说，其动力源、驱动电机及控制系统与传统车辆差异较大，工作电压高、电流大，所以电磁环境更恶劣。

在接入外部电网充电时，其电磁骚扰可能会降低电网电能质量，EMC问题还可能影响到电动汽车的安全驾驶，引起驾驶人员对自身健康的担忧或抱怨。

电动汽车资源网整理刘青松演讲的主要内容如下：

一、电动汽车电磁兼容问题

1.汽车EMC的定义

EMC：车辆或零部件或独立技术单元在其电磁环境中能令人满意地工作，又不对该环境中任何事物造成不应有的电磁骚扰的能力。即在汽车及其周围空间中，在一定时间内（运行的时间），在可用的频谱资源条件下，汽车本身及其周围的用电设备可以共存，相互间不致引起降级的状况。

EMC涉及电磁干扰（EMI）和电磁抗干扰（EMS）两项内容。

2.车辆行驶中EMC问题的表现形式

（1）某轿车ABS装置误触发的问题；

（2）某豪华客车电控门自动打开的现象；

（3）柴油客车在雷达站附近自动熄火的现象；

（4）某混合动力客车的电磁骚扰现象；

（5）销售到澳门的某客车被投诉的问题。

刘青松表示，由于电磁场/波信号看不见、闻不到、摸不着、听不着，令人难以察觉和防范，一旦干扰信号消失，车辆行驶就恢复正常，所以容易被误认为是其它方面造成的问题。

他表示，前两个例子是车内部件干扰，引起整车的问题，第三个例子是车外的干扰引发的整车问题。

3.试验过程中EMC问题案例

刘青松举出多个电动汽车在试验过程中出现EMC问题的案例。如，某纯电动车在做出口认证宽带辐射骚扰试验时，出现不同荷电状态下，对外发射的电磁骚扰电平不一致；某纯电动客车在做出口认证辐射抗干扰测试时出现组合仪表液晶屏闪烁，双气压表显示柱上下窜动；某纯电动客车在进行辐射抗干扰试验时出现车内监控摄像头闪烁中断，空调控制器面板闪烁，停止工作等故障；某电动车在试验过程中出现CAN通讯信号被干扰的现象。

二、电动汽车与传统汽车的EMC标准

1.车辆EMC标准化组织

目前国际化标准主要有国际标准化组织、道路车辆技术委员会、电子电气技术委员会、电磁干扰工作组（ISO/TC22/SC3/WG3）；欧洲共同体 ECE、欧盟 EEC、美国汽车工程师协会 SAE；我国有国家标准化管理委员会 SAC、全国汽车标准化技术委员会 SAC/TC114、汽车电子与电磁兼容分标委SC29、电动车辆分标委SC27。

2.汽车EMC性能的测试评价项目

刘青松介绍，汽车EMC性能测试评价项目包括整车和零部件。整车主要包括辐射发射、辐射抗扰度、静电放电项目；零部件包括辐射发射、传导发射、辐射抗扰度、传导抗扰度、静电放电项目。

刘青松介绍，国内部分整车厂家（长安、福田、宇通、比亚迪等）已意识到对车载电子电器部件EMC性能进行测试评价的必要性，并建立起企业标准和质量管控体系，对电子电器部件的EMC性能执行第三方强制性试验评价要求。

三、电动汽车EMC问题整改

1.汽车行业EMC问题的现状

刘青松表示，大多数企业对EMC了解不够，在新产品的研发设计时未考虑EMC问题，只知道哪些频率点/段“超标”了，但电磁骚扰是从哪里来的，是如何产生和传播的并不清楚。同时，企业缺乏EMC设计人员和分析测试的设备设施。

他介绍，由于车辆工况频繁变化、整车电气部件种类多、连接线缆繁杂和车身结构的复杂性，电器部件相互之间联系密切，往往很难判断电磁骚扰信号的具体来源，需要花费大量时间来进行试验排查和定位分析。

2.EMC问题整改思路

刘青松表示，解决电磁电路问题，要在确定骚扰源、耦合通道后，根据各个骚扰源的安装位置、线束走向以及骚扰源的工作特性等，综合采用接地、屏蔽、滤波等技术措施，或切断骚扰传播路径，或降低骚扰信号电平等，或提高敏感设备的抗干扰能力，以期降低骚扰能量。

3.整改材料及工具

刘青松介绍，EMC整改需要用到滤波器、屏蔽设备、分析整改工具、诊断测试工具、分析仪、焊接设备等。

随后，刘青松介绍了多个电动汽车整车EMC与零部件EMC整改案例。整车主要对电磁干扰和电磁兼容问题进行整改；零部件的EMC整改涉及电子燃油泵、ABS产品、车载电子路牌、刮水器电机、DC/DC变换器、驱动电机和控制器等电磁干扰。

四、开展车辆EMC测试研发的基础

刘青松认为，人才队伍是车辆EMC测试研发的基础，但大部分整车企业缺乏一支专业的人才队伍。

其次，进行整车与零部件测试，必须具备能够进行动态模拟测试的电波暗室。刘青松建议，如果是零部件测试，暗室3米左右就够了。

第三，进行瞬态项目、传导项目、脉冲只需要一个屏蔽室就可以进行测试，不一定要暗室。

第四，针对高压网络、电动车传导、充电桩以及纳米脉冲等需要其他专用仪器设备。

五、汽车EMC性能正向开发

1.行业EMC正向开发现状

刘青松介绍，目前行业EMC正向开发面临着不少问题，主要表现为：EMC开发工作主要由电装/电气工程师实施，缺乏专业的EMC工程师；车载电子电器部件EMC设计和整车EMC设计脱节，缺乏相互间的协作；企业普遍没有EMC正向开发管控流程，缺乏专业的EMC设计评审体系；大多数企业采用整改样车的方式，使得产品通过率低，测试成本和时间成本高，产品一致性存在问题。

2.解决EMC问题的方法

刘青松表示，从国外的发展经历来说，解决EMC问题主要分为三个阶段：

（1）问题解决法：先研制产品，然后针对样车试验中出现的电磁干扰问题，再采用相关电磁干扰抑制技术去逐个解决。

（2）规范法：按照产品需满足的EMC标准和规范进行相关零部件和整车的开发设计。

（3）系统法：利用计算机和数值计算技术根据预测程序针对某个特定系统或产品的设计方案进行电磁兼容预测和评估。

3.EMC正向开发思路

刘青松表示，产品一旦立项，就要有电磁兼容设计的概念，企业要明确目标的市场定位，把电磁兼容的性能、技术指标一级一级分解，分解到子系统、部件、板级。

他认为，解决汽车EMC问题应从车载零部件入手，各个零部件都达到EMC指标要求，是实现整车电磁兼容达标的必要条件。

因部件级EMC测试和整车EMC测试关联解析难度极大，他建议，尽量将主要车载零部件安装在整车上进行EMC性能匹配测试评价，以便于降低整车不符合EMC标准法规的风险。

他表示，整车厂家需制定一套完善的车载零部件和整车的电磁兼容管控流程，在明确整车需要达到的EMC技术指标后，对零部件和整车的开发设计制定对应的测试评价规程，在各个开发阶段进行零部件和整车的EMC设计评审，使整车EMC性能符合相关标准法规的要求。

4.EMC正向开发内容

（1）EMC概念设计

刘青松表示，根据新车型可能遇到的最恶劣电磁环境和市场定位，梳理出需满足的EMC标准法规，调研零部件的EMC性能现状，了解主要电器零部件的EMC特性（分类整理高低压零部件），确定EMC设计人员，提出总体EMC设计指标。

（2）EMC架构布局

对整车电气系统架构进行规划布局，将骚扰源和敏感设备尽量隔离分区，特别是关键电器零部件的分区定位，结合制造工艺来确定相关电器部件、线缆线束、动力电池等的安装位置，制定EMC控制流程和试验评价计划。

（3）零部件EMC性能正向开发及管控

根据各部件和子系统的配置方案及EMC指标要求，进行电子电器零部件选型，实施EMC控制计划，进行系统间EMC预测分析和测试评价，验证零部件EMC测试数据和整车测试数据的关联性。对不满足标准法规的EMC指标进行定位分析和针对性整改，预留足够的设计裕量，开展工程化优化，以降低整车EMC性能不达标的风险。

（4）整车的EMC工艺设计

对零部件或子系统在整车上进行工艺设计，制定各零部件在整车上的接地、屏蔽和滤波等技术措施，EMC装配检测方案，以便于检查工艺质量。比如接地的工艺设计，接地螺栓和螺母选型、接地点防腐蚀处理工艺设计等。

（5）整车EMC性能设计评审及管控

开展整车对外辐射发射骚扰测试评价、车内电磁骚扰发射测试评价、电场磁场发射强度测试评价、辐射抗扰度测试评价、静电放电抗扰度评价等。根据整车测试中暴露出来的问题，对整车系统内接地、屏蔽、滤波等措施进行整改优化。随机抽取多台样车进行电磁干扰安全裕度设计评审，在测试数据达到整车EMC总体控制指标后，冻结整车的EMC设计方案和工艺。

（6）建立EMC设计规范

根据项目开展情况，建立起企业级整车和零部件EMC标准规范或进行企业标准规范的更新升级。在EMC开发设计中，逐阶段开展测试分析、设计评审和工程优化，尽量保证零部件设计和整车设计的协同性。

刘青松认为，优秀的产品或者良好的产品一定是设计出来的，EMC设计的目标就是符合EMC标准规范的要求，同时要考虑产品否达到了设计指标。在产品设计各个阶段都需要用试验来检验/验证每一个设计思想、设计措施是否正确、有效、可靠。

他认为，EMC标准要靠测试来执行，EMC测试则以标准为依据。