隨著汽車電控技術的不斷發(fā)展,汽車電子設備數(shù)量大大增加,工作頻率逐漸提高,功率逐漸增大,使得汽車工作環(huán)境中充斥著電磁波,導致電磁干擾問題日益突出,輕則影響電子設備的正常工作,重則損壞相應的電器元件。因此,汽車電子設備的電磁兼容性能(EMC)越來越受重視,目前迫切要求能廣泛應用針對汽車子設備的電磁改進技術。汽車高壓線束分布于整車環(huán)境,是汽車內(nèi)部電磁干擾的主要來源,而其本身也時常受到電磁的抗干擾。所以汽車高壓線束如何應對電磁干擾尤為重要。
什么是EMC?
EMC是ElectroMagneTIcCompaTIbility的簡稱。電磁兼容是研究在有限的空間、時間、頻譜資源條件下,各種用電設備(廣義還包括生物體)可以共存,并不致引起降級的一門學科。通常來說,我們對EMC的期望就是減少對其他電子零部件的干擾,同時自身能抵抗相當程度的外界干擾。
簡單來說,EMC包括了兩個關鍵因素:電磁干擾和電磁敏感性
EMI:電磁干擾(ElectroMagneTIcInterference)。電磁干擾測試是測量被測設備在正常工作狀態(tài)下產(chǎn)生并向外發(fā)射的電磁波信號的大小來反應對周圍電子設備干擾的強弱。EMI是主動性的,即對外界產(chǎn)生的干擾。電磁干擾主要包括輻射發(fā)射和傳導發(fā)射。
EMS:電磁敏感性(ElectroMagneTIcSusceptibility)。電磁敏感度測試是測量被測設備對電磁騷擾的抗干擾的能力強弱。EMS是被動性的,即抵抗外界的干擾。
零部件電磁兼容性是整車電磁兼容性的基礎和前提,用于新能源車上的零部件不僅應滿足零部件電磁兼容性要求,同時在整車電磁兼容性出現(xiàn)問題時,零部件供應商也有義務支持并進行相關整改。
理論與實踐證明,任何電磁干擾的發(fā)生必須具備3個條件:干擾源、傳播干擾的途徑和易敏感設備。
整車范圍內(nèi)首先保證零部件的EMC性能是符合標準要求。新能源汽車整車級屏蔽設計的重點應是高壓系統(tǒng)的布局、屏蔽設計以及CAN通信網(wǎng)絡的抗干擾性處理。所以,在改善EMC的性能上我們應該這么做:
盡量降低干擾的強度
是盡可能地提高抗干擾的能力
適當?shù)膽闷帘卧O計
首先盡量要求高壓線束布置上使小功率敏感電路緊靠信號源,大功率干擾電路緊靠負載,盡可能分開小功率電路和大功率電路,減小線束間的感應干擾和輻射干擾沿著車身布置,優(yōu)化整車電磁輻射的環(huán)路,同時利用車身形成封閉的屏蔽艙。
其次是減小線束接收干擾的面積:線束應設計成最小長度、最小阻抗和最小環(huán)路面積,最好采用雙絞線等回路面積小的供電方式。增大設備到干擾源的距離:在干擾設備布置不變的情況下,改造敏感部件的安裝位置,增大到干擾源的距離。
增加線束濾波:對較長的線束,為減小傳導和輻射干擾,應在線束上增加濾波,比較方便的是套接合適的鐵氧體磁環(huán)。
改進設備的接地:良好的接地布置和改進的地線搭接可以降低高頻阻抗。汽車電子設備接地主要是就近接到車體以及線束屏蔽層接地。
同時屏蔽高壓電纜和連接器也是一種減少不必要的電磁干擾且經(jīng)濟、有效的方法。通過一系列標準的實驗結(jié)果顯示:屏蔽電纜和連接器能夠有效減少在100kHz到200MHz頻率范圍內(nèi)的不必要的干擾。目前國內(nèi)車型全部采用屏蔽高壓線,國外車系也有應用屏蔽網(wǎng)包覆在高壓線外側(cè)實現(xiàn)屏蔽連接的。
為了避免高壓線束傳輸強電電流時產(chǎn)生電磁干擾,導致低壓線束對控制單元供電及信號傳輸受到電磁干擾的風險,一般采用高壓線束與低壓線束分開設計,距離保證在200-300mm左右。
下列是常見幾種電纜對EMC方案介紹
方案1:使用編織屏蔽電纜
覆蓋率大,有利于高頻;
高頻段(>1M)性能較好;
方案2:電纜外套編織網(wǎng)
等效截面積粗有利于低頻
低頻段(<200K)性能較好。
方案3:電纜外套鋁管
全頻段EMI性能都較好。
方案4:鋁管、編織網(wǎng)分段組合
結(jié)合方案2、方案3特點在整車布線時具有良好的兼容性。
下圖為屏蔽方式的結(jié)果和參數(shù)曲線??梢婁X鉻合金管是最好的屏蔽方式之一