混合動力汽車在前期設(shè)計階段整改案例

1、合作背景

近年來的新能源混合動力汽車技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟化、商業(yè)化，在為國家節(jié)能減排的同時，也帶來各種電磁兼容問題，特別是混合動力新增加的大電流、高電壓零部件的應(yīng)用，給國內(nèi)眾多混合動力汽車廠家解決電磁兼容問題帶來了很大的難題，從EMC的角度分析,汽車內(nèi)龐大的電子系統(tǒng)必將帶來復(fù)雜的電磁環(huán)境,降低系統(tǒng)的可靠性,增加安全系統(tǒng)的成本。為使汽車電子系統(tǒng)可靠工作,同時降低成本,應(yīng)當更加重視電磁兼容的設(shè)計。

由于某整車廠混合動力汽車在前期設(shè)計階段沒有考慮EMC方面的設(shè)計，同時各個零部件廠家自身設(shè)計能力的不足，單個部件也不能夠滿足要求，因此整車在進行EMC測試階段，也不可避免地遇到不能夠滿足標準GB 18655和GB/T 18387要求，并且超標嚴重。

2、項目原始測試數(shù)據(jù)

在項目整改之前，我們對于原始測試數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)現(xiàn)整個GB 18655的測試頻段0.15-1000MHz比較嚴重，以下為GB 18655標準超標數(shù)據(jù)（低頻0.15-30MHz）：

以下為GB/T 18387標準超標數(shù)據(jù)（0.15-30MHz）磁場測試數(shù)據(jù)超標圖：

以下為GB/T18387標準超標數(shù)據(jù)（0.15-30MHz）電場數(shù)據(jù)測試超標圖：

3、干擾問題分析

從以上測試超標的數(shù)據(jù)來分析，整車車上主要存在的噪聲源為以下兩種類型：

1）、低頻屬于寬帶噪聲，主要為功率電源或者寬帶噪聲源所發(fā)出；

2）、高頻窄帶超標頻點為固定頻率，應(yīng)該為車體控制單元內(nèi)部的時鐘晶振頻率所產(chǎn)生；再從干擾源以及耦合途徑可能來自以下幾個方面：

1）、整車各個零部件是干擾的源頭，這類干擾類型分為持續(xù)性干擾以及短時性干擾，其中持續(xù)性干擾以功率電源模塊以及持續(xù)工作的電機為代表，而短時干擾主要以電火花系統(tǒng)為代表；對于干擾源的定位可以通過上電以及相關(guān)儀器進行定位；

2）、干擾途徑A:零部件自身干擾比較大，自身通過空間輻射發(fā)射出來，然后由車載收音機天線接收到而表現(xiàn)出來超標；

3）、干擾途徑B:零部件是干擾源頭，但干擾通過與零部件相連的電纜線束輻射發(fā)射出來，線束作為發(fā)射天線；

4）、干擾途徑C:A以及B這兩種途徑都兼而有之。實際很有可能就是這種情況，需要一些實驗定位分析；

綜合上述分析的干擾類型以及干擾耦合途徑的分析，因此后續(xù)解決這類干擾的主要方法和手段有以下幾個方面：

1）、降低干擾源發(fā)射的能量，即降低各個零部件對外的干擾能量；

2）、切斷干擾源與敏感設(shè)備之間的耦合；

3）、提高敏感設(shè)備的抗干擾能力；

在針對整車各個零部件進行了解詳細了解和分析以后，對整車主要零部件噪聲源進行分類 ：

1）、寬帶噪聲源：高壓電池、驅(qū)動電機、電機動力控制器、DC/DC供電系統(tǒng)、儀表盤、液壓助力轉(zhuǎn)向控制、車窗電機控制系統(tǒng)、發(fā)動機散熱風(fēng)機、混合動力散熱風(fēng)機等；

2）、窄帶噪聲源：車身控制器、車載CD機、倒車雷達控制器、汽車空調(diào)控制器、防盜控制系統(tǒng)、剎車控制器、發(fā)動機控制、安全氣囊控制器、混合動力控制器等；

4、整改主要問題部件

通過一系列對整車零部件的問題排查和干擾問題分類，對于主要的問題零部件進行了一系列的問題整改，其中主要整改的干擾源頭部件包含：DC-DC電源模塊、驅(qū)動電機、電機動力控制器、發(fā)動機散熱風(fēng)機、混合動力控制器等；

針對各個部件主要的實施的措施如下：

1）、DC-DC電源模塊部件整改措施

<1>.DC-DC內(nèi)部接口輸出電源增加濾波電容線線之間增加濾波電容，用來抑制低頻開關(guān)電源的干擾；

<2>.DC-DC的高壓輸入電源在最靠近接口位置的兩個對地Y電容去掉，用來減少內(nèi)部干擾通過電容

對外的干擾耦合；

<3>.DC-DC內(nèi)部變壓器初次級的地通過電容相連，減少開關(guān)電源的干擾回路面積，降低其對外的干

擾能量；

2）、混合動力電機驅(qū)動控制器整改措施

<1>、混合動力電機驅(qū)動控制器輸出的三組U、V、W動力電纜在靠近接口處增加濾波器件，用來抑制開關(guān)電源模塊對外的干擾能量；

<2>、混合動力電機驅(qū)動控制器與高壓電池連接的電源電纜正負極分別對地需要增加電容，以及正負極之間增加電容，用來抑制其對外的低頻干擾；

3）、散熱風(fēng)機整改措施

<1>、散熱風(fēng)機的電源正極對地需要增加濾波電容，用來抑制風(fēng)機對外的低頻干擾；

<2>、散熱風(fēng)機的控制信號線對地也需要增加濾波電容，用來抑制風(fēng)機對外的低頻干擾；

4）、整車儀表盤整改措施

1、在儀表盤的電機驅(qū)動控制信號、電源信號位置增加對地濾波電容，用來對地泄放干擾，用來抑制線束對外的干擾；

5）、混合動力車整改后驗證結(jié)果

在整車通過一些列針對各個干擾源零部件的整改，其中整改主要針對零部件內(nèi)部干擾源頭以及外圍相應(yīng)的信號、電源電纜的一系列處理，整車最終能夠順利滿足相關(guān)標準GB 18655和GB/T 18387要求，其中GB 18655最終驗證測試結(jié)果如下：

GB/T 18387最終驗證測試結(jié)果如下：

5、總結(jié)

對于整車復(fù)雜系統(tǒng)項目的整改，由于零部件種類和干擾源頭非常多，因此需要一一區(qū)別對待和排查，總結(jié)以下結(jié)論：

1、要保證整車滿足標準要求，必須考慮各個零部件滿足相關(guān)部件電磁兼容指標；

2、對于各個干擾部件需要通過整車的不同工作模式逐步排查，確定各個部件對于哪些頻段有影響，然后針對各個部件所產(chǎn)生不同的問題進行不同的處理方法；

3、確定干擾源頭，從源頭內(nèi)部的PCB以及原理圖設(shè)計考慮其整改方法，盡量考慮其后續(xù)的可生產(chǎn)性；