電動(dòng)汽車電機(jī)控制器的電磁兼容原理解析

其中電動(dòng)汽車的電機(jī)控制器包括IPM及其控制電路，其實(shí)是電動(dòng)汽車的核心部件。伴隨著集成的功能增多。包括車輛操控信號(hào)的處理、輸出，DC-DC模塊、空調(diào)，水泵...驅(qū)動(dòng)功能組件，從而形成整車控制單元（VCU），它是整個(gè)車輛的主要控制電氣部件。 電氣產(chǎn)品，除了軟件設(shè)計(jì)的功能齊全外，其內(nèi)部的電磁兼容EMC也非常重要?。?！ 如果處理不好，會(huì)造成車輛控制不穩(wěn)定。 千萬(wàn)不要認(rèn)為控制器是金屬外殼，有屏蔽效果，那只是對(duì)外的。

其中關(guān)鍵還是控制器內(nèi)部各諸元間EMC問(wèn)題。 第一就是內(nèi)部的強(qiáng)弱電混裝不隔離，會(huì)造成強(qiáng)電的干擾使得控制信號(hào)不穩(wěn)，邏輯錯(cuò)亂，后果嚴(yán)重時(shí)，會(huì)導(dǎo)致車輛剎車失靈，轉(zhuǎn)向助力失效，動(dòng)力缺失等安全問(wèn)題。
其中上述問(wèn)題還不能檢測(cè)出來(lái)。 為了車輛行駛安全性，必須整個(gè)電氣系統(tǒng)特別可靠，除了硬件設(shè)計(jì)包括元器件質(zhì)量及軟件控制要做到合理，內(nèi)部的電磁抗干擾同時(shí)也是需要有特別注意的地方。 vcu電路原理設(shè)計(jì)好后，其安裝布置顯得特別重要，千萬(wàn)不能隨便強(qiáng)弱電混裝而不采取隔離措施，技術(shù)人員比如容易忽視這點(diǎn)。 對(duì)于現(xiàn)有國(guó)產(chǎn)新能源汽車的VCU的設(shè)計(jì)及內(nèi)部安裝布置情況， 我們來(lái)具體進(jìn)行分析一下存在什么問(wèn)題 以某知名汽車廠商新能源車的VCU總成為例

它的底部

整控制器密閉

我們進(jìn)行來(lái)詳細(xì)分析?? ?整個(gè)電路封閉在鋁殼里，可防外界干擾和減少對(duì)外部的干擾，這也符合常規(guī)初步的兼容——EMC的要求。 但是它內(nèi)部也存在EMC的問(wèn)題，比如各控制諸元之間互相干擾嚴(yán)重，會(huì)產(chǎn)生發(fā)生控制紊亂，從而影響車輛可靠運(yùn)行。 上下兩層電路板，中間卻沒(méi)有電磁隔離，而且元器件裸露，很容易相互干擾的。特別是在有功率器件的情況。

各芯片裸露在外，但是未采取任何防護(hù)措施，如屏蔽，涂覆保護(hù)漆等? 另外，主控芯片及其他相關(guān)控制芯片裸露在外，卻未加屏蔽措施

以上更兼控制器外殼為密閉金屬，會(huì)形成微波爐效應(yīng)，工作時(shí)可以想象內(nèi)部的電磁環(huán)境到底是有多惡劣?。?！ 它內(nèi)部的功率器件由于是工作并在開關(guān)狀態(tài)，會(huì)形成大量的高階次諧波，卻無(wú)法向外發(fā)散，干擾內(nèi)部附近的控制電路，會(huì)造成邏輯混亂，對(duì)汽車安全而言是個(gè)較大的隱患，這點(diǎn)也是軟件冗余設(shè)計(jì)無(wú)法根本去除的！ 后果比較嚴(yán)重時(shí)，會(huì)存在車輛剎車失靈，轉(zhuǎn)向助力失效動(dòng)力缺失等等安全問(wèn)題。 根據(jù)以上分析，目前現(xiàn)有典型的新能源汽車的電機(jī)控制器總成，其設(shè)計(jì)布局是不合理，技術(shù)人員未充分考慮內(nèi)部的EMC電磁兼容等因素，雖然其元器件質(zhì)量是合格的，但是會(huì)因?yàn)槌霈F(xiàn)干擾問(wèn)題而產(chǎn)生的控制紊亂，嚴(yán)重時(shí)車輛會(huì)有失控導(dǎo)致危險(xiǎn)！ 所以隨著汽車的智能化，無(wú)人駕駛的發(fā)展，會(huì)對(duì)其控制器提出了更高的要求的 如果只強(qiáng)調(diào)電機(jī)控制器整體對(duì)外及受外的影響，卻沒(méi)有涉及到控制器內(nèi)部的EMC要求，是個(gè)比較大的缺失，隨著控制器集成的功能越來(lái)越多，功能越來(lái)越復(fù)雜，控制器本身內(nèi)部的emc要求是非常重要的，技術(shù)工程師要有足夠的重視。 因此，標(biāo)準(zhǔn)必須完善。 電動(dòng)汽車是個(gè)新鮮事物，各項(xiàng)技術(shù)，特別是電控部分還有待成熟，特別是emc，重視不夠，更要仔細(xì)斟酌，以策安全。 目前有些汽車主機(jī)廠花高昂的代價(jià)建立了EMC的實(shí)驗(yàn)室，如果工程師不了解EMC中的實(shí)質(zhì)內(nèi)涵，僅僅檢測(cè)下電機(jī)控制器外部的各距離點(diǎn)的電磁輻射強(qiáng)度，內(nèi)部的電磁干擾忘記檢測(cè)，實(shí)驗(yàn)室基本就是一個(gè)的擺設(shè)而已，實(shí)際上，將電磁感應(yīng)探頭深入控制器內(nèi)部，其實(shí)就可看出內(nèi)部的電磁輻射強(qiáng)度的大小。 為了減少內(nèi)部串?dāng)_現(xiàn)象，我們需要采用隔離措施：比如控制器的殼體設(shè)置隔離安裝腔，將各部的分電路隔離，特別是大功率輸出模塊，一定要加強(qiáng)屏蔽措施，使其泄露的電磁波減小到最小。

? 其實(shí)在功率模塊的輸出線端加套高頻磁環(huán)，來(lái)改善波形消除脈沖尖波，同時(shí)可減少大電流對(duì)功率器件的沖擊，延長(zhǎng)其壽命，增加性。 看下圖所示：

? 同時(shí)，在關(guān)鍵的控制芯片上加設(shè)屏蔽罩，看下圖所示：

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?? ? 甚至電路板都需要噴涂環(huán)氧保護(hù)漆，增強(qiáng)抗震防潮的能力，同時(shí)增加微小電子元件的散熱。 看下圖所示：

新能源電動(dòng)汽車的電機(jī)控制器總成，在設(shè)計(jì)安裝時(shí)，要求綜合考慮各因素，合理布置的安裝，才能消除各種不利因素，控制車輛才能更加可靠。 這里需要特別指出的是！ 目前普遍對(duì)電磁兼容EMC 理解為：電控單元組件能不受外界干擾，同時(shí)不影響外界兩大概念，這個(gè)是非常淺顯的認(rèn)識(shí)，實(shí)際上，其內(nèi)部的各子系統(tǒng)之間的EMC問(wèn)題造成的影響會(huì)更大。 目前一些新能能源車的一些問(wèn)題已經(jīng)顯現(xiàn)！ 有時(shí)失去前行動(dòng)力，油門會(huì)無(wú)效，剎車回收會(huì)失靈，擋位錯(cuò)亂（混合動(dòng)力車型），但是待重啟后又回復(fù)正常，售后檢測(cè)卻無(wú)法確定原因，這里可以判斷內(nèi)部的電磁干擾導(dǎo)致誤動(dòng)作可能是一個(gè)很大的誘因！ 總的來(lái)說(shuō)，電動(dòng)汽車的整車控制器（或電機(jī)控制器）會(huì)直接影響車輛的行車安全，重要性不言而喻。 目前，各主機(jī)廠設(shè)計(jì)上各自為政，特別是最近放寬新能源車的準(zhǔn)入條件后，更應(yīng)擺脫粗放式經(jīng)營(yíng)，而轉(zhuǎn)向集約化管理，來(lái)符合統(tǒng)一設(shè)計(jì)規(guī)范。

編輯：黃飛

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