随着车辆向电动化、智能化、网联化、共享化的发展,车辆搭载的电子模块数量越来越多,高、低压控制器,高、低压线缆布置在紧凑的车辆空间,使得整车电磁环境趋于恶化,同时为了让用户有更好的网联化、智能化体验(例如:语音识别、多屏联动,V2X等功能),又对车载电子电气配置的抗干扰性能提出了更高的要求。因此,近年来,车辆的电磁兼容性越来越受到国内整车制造商和电子电气零部件供应商的重视。
随着车辆向电动化、智能化、网联化、共享化的发展,车辆搭载的电子模块数量越来越多,高、低压控制器,高、低压线缆布置在紧凑的车辆空间,使得整车电磁环境趋于恶化,同时为了让用户有更好的网联化、智能化体验(例如:语音识别、多屏联动,V2X等功能),又对车载电子电气配置的抗干扰性能提出了更高的要求。因此,近年来,车辆的电磁兼容性越来越受到国内整车制造商和电子电气零部件供应商的重视。
那么,对于整车厂,如何设计才能保证车辆满足预定的电磁兼容性要求呢?本文将系统介绍车辆电磁兼容性正向设计开发的一般流程。
一、确定整车EMC性能指标。
项目立项后,EMC工程师应根据车辆目标销售市场的EMC法规(整车公告认证标准电磁兼容性要求)、行业标准、竞品车辆的EMC性能、整车应用外部电磁环境要求、项目车辆的市场定位等因素,确定整车EMC性能指标。表1是整车EMC性能要求相关的国家标准列表,仅供参考。
二、确定零部件EMC性能指标
EMC工程师根据整车EMC性能指标、零部件国家标准、行业标准及零部件供应商的设计开发能力等,确定零部件EMC性能指标。表2是零部件EMC性能要求的国家标准列表,仅供参考。

电子电气零部件根据工作原理分为不同的类型,不同类型的零部件要求的EMC测试项目不同。比如BM类部件,一般要求做辐射发射、传导发射、电源线瞬态传导发射三项测试;而A类零部件,一般要求做辐射发射、传导发射(电压法&电流法)、辐射抗扰度、传导抗扰度(BCI)、电源线瞬态传导抗扰度、信号线瞬态传导抗扰度以及静电放电测试。电子电气零部件分类方法如表3所示,仅供参考。

此外,电子电气零部件区分部件功能重要性,不同功能重要性的零部件,抗扰度测试的要求会有不同。I类是与车辆安全相关的功能,抗扰度要求较高。零部件功能重要性分类如表4所示,不同企业会略有差异,仅供参考。

三、零部件EMC性能管控
首先,根据项目BOM,梳理需要管控的零部件清单。之后,EMC工程师要与各零件工程师逐个确认零部件的工作原理,确定零部件类型和功能重要性等信息,EMC工程师基于此,给各个零部件分配对应的EMC性能要求,并协助各工程师完成DV样件EMC测试要求的编制。
对于正向开发的零部件,在零部件开发过程中需对零部件EMC设计方案进行评审,提前识别EMC设计问题。EMC设计评审内容主要包括以下几方面:
-
外壳屏蔽
-
电路布局设计
-
电源滤波电路设计和布局
-
I/O接口防护和滤波设计
-
连接器针脚分配
-
PCB层叠设计
-
屏蔽线缆的屏蔽及搭接设计
在零部件做DV试验的EMC测试前,供应商需填写“零部件EMC测试计划”,EMC测试计划即测试方案。主要包含两部分:一部分是零部件的信息,例如产品工作原理、结构信息、安装位置灯、部件类型、功能重要性分类、各个功能的功能状态定义、测试线束和负载信息等;另一部分是零部件EMC测试要求,包括具体的测试要求、测试布置方案、测试判断标准等。“零部件EMC测试计划”需EMC工程师评审和签发。
第三方实验室基于签发的“零部件EMC测试计划”对零部件进行EMC测试。测试完后,EMC工程师需对EMC测试报告中的测试数据进行评审。对不符合的项目,EMC工程师协助零部件供应商对测试问题进行定位,并讨论整改方案。整改后对零部件进行复测,直至测试通过。
对于选型的零部件,EMC工程师需评估各零部件的EMC测试报告,确认符合性,对于不符合的项目,进行EMC风险评估,并制定应对措施。
四、整车EMC设计审核及风险评估
车辆的EMC性能不仅仅与零部件的EMC性能有关,同时也与零部件的布局、线束的走向、接地设计等紧密相关。因此整车在设计阶段,EMC工程师从EMC角度,对整车电气布置、高压线束走向、高低压线束的耦合风险等方面形成整车EMC设计检查表,及时发现整车EMC设计中存在的问题,避免因前期设计不合理导致后期出现难以解决的电磁兼容性问题,降低整车EMC风险。整车EMC设计审核的内容,见表5,仅供参考。

五、整车EMC性能仿真分析
整车EMC性能仿真,可以对整车EMC辐射发射性能、辐射抗扰度性能、天线特性、线束串扰等性能进行仿真分析,在整车EMC摸底测试前对整车EMC性能进行预测,并针对发现的问题进行优化,有效提升整车EMC设计的有效性。整车EMC性能仿真主要包含以下几方面的工作:
根据整车3D模型,忽略内、外饰等非金属部件、空腔结构的内层板和空腔结构的外层板厚,对整车3D模型进行简化。对简化后的整车3D模型,进行进一步的自动集合清理和模型简化,通过Hypermesh软件进行有限元网格划分,输出网格文件。将网格文件导入电磁仿真软件,进行网格检查,为进一步仿真做好预备工作。

整车辐射发射主要分为低频辐射发射(针对GB/T
18387)仿真和高频辐射发射(针对GB 34660)仿真。
该部分的工作内容主要包括:骚扰源的建模、高压线束的建模、高压部件阻抗特性的等效电路建模,低频辐射发射和高频辐射发射试验环境的建模、高频和低频辐射发射的仿真分析。
整车辐射抗扰度仿真,是模拟车辆静止状态下,在车外部施加自由场抗扰度信号,在车内重点关注的区域放置场强监测探头,测量实际的电场强度,通过对比零部件抗扰度实测数据,预测仿真结果。

在简化后的整车3D模型上,建立天线模型,从而形成天线仿真模型。天线特性仿真包括收音天线、4G/5G天线、WIFI天线、无钥匙进入PEPS天线、胎压监测TPMS天线等,主要仿真天线的工作频率、天线在不同位置的接收性能、天线方向性。针对仿真识别出的问题,对天线的布置位置、朝向、天线端口阻抗匹配电路参数进行优化。

六、整车EMC摸底测试
进行整车EMC摸底测试前,EMC工程师需根据整车EMC性能目标、车辆电气配置、整车EMC标准等编制“整车EMC测试计划”,以对车辆的EMC性能进行全面系统的测试。“整车EMC测试计划”,主要包含车辆信息、车辆的EMC测试要求,各项测试布置方式、各项测试时车辆工况、开启的电气配置和监控的参数及各参数的监控方式、各项测试详细的判定标准等。

整车EMC摸底测试一般分为两轮,第一轮摸底测试,目的是全面了解整车EMC性能,完成所有试验项目并分析数据,对测试中出现的问题进行定位,识别问题源。定位问题后,通过分析零部件特性及零部件EMC测试报告,并针对零部件和整车制定整改方案。第二轮摸底测试,是回归测试,对整改方案进行回归验证,保证车辆达到预定的整车EMC性能指标。
以上就是整车EMC开发的的一般流程,欢迎大家点评和补充
声明:本站内容资源均来源于网友分享及网络公开合法渠道,但我们不对这些内容的观点、描述的准确性负责,也不保证所有信息的原创性、真实性、完整性及即时性。对于本站所含文章或资料的版权问题,如您发现有侵犯版权的情况,请联系我们进行处理。同时,我们提倡将本站内容用于个人学习交流,严禁未授权的商业用途,否则由此产生的法律后果由使用者自行承担。感谢支持!
谢谢分享