高压电电磁兼容概述专场三

来源：线束世界•作者：线束世界-Jimmy•2022-05-23 11:03

随着车辆智能化和网联化的迅猛发展，车辆功能对信号数据传输速率的要求逐渐提高，对能够影响驾乘体验和驾乘安全的信号线有了越来越高的屏蔽要求。

车辆的运行、安全信息都需通过低压通信线束(CAN、以太网线等)准确传递，如果车辆电磁兼容性差，电磁辐射将导致CAN总线信息的延误、错误甚至无法传输，将引起电动汽车安全事故。

影响信号品质的问题根源在于反射，而阻抗匹配是避免反射的关键，导线材料和内部结构，屏蔽，绞距、分支等……这些影响阻抗的因素都会最终影响到EMI和EMS。

选择特殊导线避免电磁兼容问题

收音机天线、导航天线、视频线、USB线等都属于高频信号线。对于这些易受电磁干扰的线缆，需要进行屏蔽保护，通常使用增加屏蔽层和导线双绞两种方式。

屏蔽层要根据具体需求进行双端接地或单端接地，有时也直接与设备壳体相连，通过设备进行接地。屏蔽的作用不仅在于防止线束受到外界干扰的影响，也能避免线束上的信号对外部设备造成干扰。

对于高压线束而言，选用带屏蔽层的高压线束和连接器，也是极其有效的一种减少不必要电磁干扰的方法。实验显示，带屏蔽层的高压线束和连接器能够有效减少100kHz到200MHz频率范围内的不必要的干扰。

双绞线的作用主要为了抑制共模干扰。双绞线中感应的电磁场相互抵消，从而降低了外界电磁场对绞线的干扰以及绞线间的干扰。屏蔽双绞线常用在CAN线、Flexray、ABS线、逆变电源和接地线等零件上。

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方案1：使用编织屏蔽电缆

覆盖率大，有利于高频；

高频段（＞1M）性能较好；

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方案2：电缆外套编织网

等效截面积粗有利于低频

低频段（＜200K）性能较好。

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方案3：电缆外套铝管

全频段EMI性能都较好。

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方案4：铝管、编织网分段组合

结合方案2、方案3特点在整车布线时具有良好的兼容性。

屏蔽层和双绞线的设计可参考如下规则：

(1) 特殊导线的屏蔽层应尽可能延伸至芯线末端；

(2) 双绞线在末端或连接钉处的脱绞距离不能过长，否则将失去屏蔽作用；

(3) 屏蔽线或双绞线在通过耦合连接器时应使用相邻的针脚，避免拉长脱胶距离；

(4) 气囊、碰撞传感器的信号线和点爆线都必须使用绞线；

(5) 对低频对称的音频信号要使用双绞线；

(6) 对非对称的音频信号要使用屏蔽线。

对于非特殊导线而言，还可以通过减小线束接收干扰的面积来提高抗干扰能力，线束应设计成最小长度、最小阻抗和最小环路面积，最好采用双绞线等回路面积小的供电方式。增大设备到干扰源的距离:在干扰设备布置不变的情况下，改造敏感部件的安装位置，增大到干扰源的距离。

电磁兼容的研究对象和基本测量方法

电磁兼容的研究对象无处不在。

①各种人为噪声，如输电线电晕噪声、汽车噪声、接触器自身噪声及导体开台时放电引起的噪声、电气机车噪声、城市噪声等

②共用走廊内各种公用事业设备（输电线、通信、铁路、公路、石油金属管线等）相互间的影响。

③超高层建筑、输电线、铁塔等大型建筑物引起的反射问题。

④电磁环境对人类及各种生物的作用。其中包括强电线等工频场，中、短波及微波电磁辐射的影响。

⑤核电磁脉冲的影响。高空核爆炸产生的电磁脉冲能大面积破坏地面上的指挥、控制、通信、计算机及报系统。

⑥探谱（TEMPEST）技术。其实质内容是针对信息设备的电磁辐射与信息泄漏问题，从信息接收和防护两方面所开展的一系列研究工作。

⑦电子设备的误动作。为了防止误动作，必须采取措施以提高设备的抗干扰能力。

⑧频谱分配与管理。无线电频谱是一种有限的资源，但不是消耗性的，既要科学地管理，又要充分地利用。

以上这些都是电磁兼容的研究对象。

电磁兼容测量的基本方法

1、电磁辐射发射测量系统电磁场辐射测量是测量电气、电子设备的电磁辐射强度

2、电磁辐射敏感度测试系统：

其测量方法主要由以下几种

1）用发射天线产生骚扰电磁场，

2）用TEM小室或GTEM小室产生骚扰电磁场，3）用混响室产生骚扰电磁场，

4）用亥姆霍兹线圈产生磁场

3、传导发射测量系统：

有以下几种测量方法

1）通过线路阻抗稳定网络LISN，

2）用电流探头测量电源线上的干扰电源，

3）通过功率吸收钳来测量电源线上的干扰功率

4、传导敏感度测试系统：

往入干扰信号有以下几种方法

1）通过变压器向被测线路往入干扰信号，

2）通过耦合/去耦网络向被测线路往入干扰信号，

3）通过注入探头向被测线往入干扰信号。

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整车EMC所面临的挑战和相关国标

高压部件的集成化会带来更严重的电磁干扰，高压部件的电磁兼容设计挑战更大——电磁干扰强度高，部件之间耦合路径复杂。

汽车智能与网联化功能的拓展，给全面准确的进行工况模拟，探测EMC问题带来新的挑战，因为目前EMC 测试需要布置在暗室里，场地及测试设备的限制，如何在施加骚扰或者接收车辆部件辐射的前提下，使用模拟工况激发车辆的众多传感器做出贴近真实工况的反应是目前的难点，而且目前应对电磁干扰问题，并无十分清晰的标准界定容忍程度，各项标准仍在完善中。

EMC测试和整改均牵涉到系统级的改善，改善周期长花费大，给车企带来较大成本压力。而伴随更多电气部件和控制功能在车辆上的集成，零部件与整车EMC标准需要交互。

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汽车行业对车辆指定了严格的电磁兼容方面的标准，零部件首先需要通过电磁兼容性测试，集成到整车后，整车也要通过电磁兼容的全面考核。

随着新能源车的发展，国内外相关的标准及试验方法也在不断完善，目前国际上相关的标准系列都进行了更新。

国内相应的电动车辆标准体系也在快速更新中。然而，由于传统方法的惯性，多数人对车辆电磁兼容的理解和常规做法是以标准为导向的，即电磁兼容设计验证的目标通常是满足标准或法规要求；对于新能源车而言，技术的发展和应用技术是超越标准发展的，已有的标准虽然提出了试验设施要求和产品的试验要求，但细节方面还有待补充完善；对于产品开发和设计的指导作用尚有欠缺，以现有标准为导向的做法并不能保证新能源车辆的电磁兼容性。

对于高压电驱系统而言，现有标准在动态模拟状态、试验布置、充放电模式、转速、功率等参数选取定义方面还有待进一步规范;在设计指导方面对屏蔽、滤波、接地系统集成后的共模干扰抑制、安全性准则等方面应建立相关的标准规范体系。

以下罗列的是现行的国际标准和国标，供大家参考。

A. 国际标准

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