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探访上汽通用泛亚电磁兼容实验室 新能源汽车电磁辐射越来越多?

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第2580期

据乘联会信息,2024年国内狭义乘用车市场零售销量累计达2289.2万辆,同比增长5.5%,其中新能源汽车累计销量1089.8万辆,同比增长40.7%,新能源汽车产销首次达成年度1000万辆,市场零售渗透率47.6%,相比2023年(35.7%)增长11.9个百分点,按照目前发展趋势,2025年新能源汽车全年渗透率将突破50%,有望达到55%,甚至60%。

 

车辆电磁辐射成车企关注重点

  随着新能源汽车的高速发展,车内电子件也越来越多,汽车产生的电磁辐射也越来越多,受电磁干扰的影响也越来越大,车辆电磁辐射(EMR)也受到越来越多消费者的关注,启动电磁兼容(EMC)试验相关工作也成为车企关注的重点。

  简单来说,电磁兼容指的是电子、电气设备或系统不会因周边的电磁环境而致使性能降低、功能丧失或损坏,也不会在周边环境中产生过量的电磁能量,从而影响周边设备的正常运作。例如我们乘坐飞机时需要开启飞行模式或关机,就是为了避免受到电磁波干扰而影响飞机正点起飞。

  当前新能源汽车相较于传统车型,具有更多的电磁辐射源头,涵盖了高压电池系统、驱动电机和控制器以及更多的车载电子设备等。此外,新能源汽车采用电驱动系统来驱动车辆,大功率半导体开关器件的动作会引发高电压、大电流的突变,进而发出强烈的电磁辐射。

  需注意的是,大多数电子设备的辐射水平都在安全标准范围内,正常使用情况下一般不会对人体造成明显的危害,市面上销售的新能源车型也符合国家标准。只是有的车企会突破国家标准规定,进行更多的测试内容,以实现健康安全冗余设计。

  一般而言,电磁辐射存在多种情况,例如充电时受到电网外部的异常干扰;车内电磁辐射对车内及车外设备产生影响;车辆用电器受到外界电磁干扰;车辆在各种工况下产生电磁辐射对人群产生影响;人体静电可能会对车内电子器件造成损坏等。

 

上汽通用率先成立整车电磁兼容试验室

测试标准远超国标

  目前在电磁安全方面做得比较好的是上汽通用,其所建立的泛亚本地化电磁兼容试验室(零部件及子系统级)在2010年开始投入使用,是GM面向全球的第一个紧凑型EMC(电磁兼容测试)试验室。2024年7月,全新整车电磁兼容试验室落成并投入使用,测试项目全面覆盖EMI电磁辐射与EMS抗扰度两大核心领域,共计19项测试内容,包括高压充电抗扰测试、电磁辐射骚扰试验、电磁辐射抗扰试验、静电放电测试、人体磁场暴露试验等,测试车型涵盖旗下所有新能源汽车,其中别克GL8 PHEV是重点。

  其中高压充电抗扰测试国标没有强制规定,试验测量在充电工况下要经历各种抗干扰的测试,通过测试设备对充电口向测试车辆注入各种干扰波形,检查车辆设计上是否能抵抗这些干扰。确保车辆在充电时不对电网及周边用电设备造成不良影响,以及当电网发生异常电压波动和浪涌电流时,不会对接入此电网的充电车辆造成不好的影响。

  电磁辐射骚扰试验,检测汽车上的电子系统在工作时向外发射的电磁辐射。该测试国标仅做左右方向,别克GL8陆尊PHEV在左右外还增加前后方向,确保车辆辐射不对车内电子零件产生干扰,也不会对车外环境产生不良的电磁辐射污染。

  电磁辐射抗扰试验,测试车辆行驶情况下,模拟车上所有用电器在各种工况时通过各种不同的超大型形状各异天线,不同频段不同强度的信号,观测电器工作状态是否被 干扰。该测试国标只测一个方向,场强30V/m,别克GL8 PHEV需经历4个方向,场强高达100V/m,确保乘客驾驶的车辆在经过各种电子设备装备的区域都能行车安全。

  静电放电测试国标也不强制,其主要在温湿度控制的试验室内,使用校准过的静电枪对车内外所有乘客能碰触到的地方(如门把手,操作面板、显示屏、按键等)进行静电放电测试,以测试车上所有乘客能碰触到的零件都能经受苛刻的静电影响。

  至于人体磁场暴露试验,测试覆盖车辆静止、匀速行驶、加速、减速、充电等不同工况下磁场辐射值,其中别克GL8 PHEV会经过国际和国内双重标准的三种评价标准,确保乘客所乘坐的区域或者会触及的车辆部分在任何工况都电磁安全。

  不过,电磁辐射安全在消费者的感知方面相对较弱,属于吃力不讨好的工作。据了解,全新启用的整车电磁兼容试验室的总投资超过1亿元人民币,重金投资在一个消费者看不见、摸不着的地方,也侧面印证上汽通用对于安全健康方面的重视。在现场,我也与多位工程师交流过这个问题,他们均表示:虽然在感知力上会比较弱,但值得做,希望消费者能够越来越重视电磁安全。

  值得一提的是,在2024年11月底,别克GL8 PHEV荣膺中汽研“五健康车”认证,其车内空气质量、抗菌防霉、低碳节能、续航保持、车辆电磁辐射等均获得全五星成绩。

 

别克GL8系列蝉联2024年中大型MPV销冠

  作为了解,别克GL8 PHEV于2024年4月24日上市,目前共在售3款配置车型,售价区间为35.99-41.99万元,其搭载上汽通用汽车全新一代PHEV智电插混系统(1.5T+P1+P3+2挡DHT变速箱),系统综合功率292千瓦,系统综合扭矩580牛·米,官方百公里加速时间为7.8秒,WLTC馈电油耗6.97L/100km,CLTC纯电续航138km,综合续航达1370km。

  在2024年,别克GL8系列全年累计销量超109,200辆,蝉联中大型MPV销量冠军,其中别克GL8 PHEV累计销量超2.3万辆,在新能源MPV市场名列前茅。自1999年面世以来,别克GL8历经26年6代产品创新进化,累计赢得超过200万用户的青睐,是目前国内市场最受欢迎、最畅销的MPV车型。别克GL8能够成为常青树,得益于其“宜宜家”的属性、良好的品质、舒适的乘坐体验以及超高的安全性等优势。(文:太平洋汽车 吴启星)



来源:电磁兼容之家
电磁兼容半导体通用汽车电子新能源电机控制试验电气
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首次发布时间:2025-01-23
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PCB板设计过程中如何进行EMC分析?

第2559期有人说过,世界上只有两种电子工程师:经历过电磁干扰的和没有经历过电磁干扰的。伴随着PCB信号频率的提升,电磁兼容设计是我们电子工程师不得不考虑的问题。1、EMC分析时需考虑的5个重要属性面对一个设计,当进行一个产品和设计的EMC分析时,有以下5个重要属性需考虑:1、关键器件尺寸:产生辐射的发射器件的物理尺寸。射频(RF)电流将会产生电磁场,该电磁场会通过机壳泄漏而脱离机壳。PCB上的走线长度作为传输路径对射频电流具有直接的影响。2、阻抗匹配:源和接收器的阻抗,以及两者之间的传输阻抗。3、干扰信号的时间特性:这个问题是连续(周期信号)事件,还是仅仅存在于特定操作周期(例如单次事件可能是某次按键操作或者上电干扰,周期性的磁盘驱动操作或网络突发传输)。4、干扰信号的强度:源能量级别有多强,并且它产生有害干扰的潜力有多大。5、干扰信号的频率特性:使用频谱仪进行波形观察,观察问题出现在频谱的哪个位置,便于找到问题的所在。另外,一些低频电路的设计习惯需要注意。例如我惯用的单点接地对于低频应用是非常适合的,但是和公司大牛聊天,发现不适合于射频信号场合,因为射频信号场合存在更多的EMI问题。相信有些工程师会将单点接地应用到所有产品设计中,而没有认识到使用这种接地方法可能会产生更多或更复杂的电磁兼容问题。我们还应该注意电路组件内的电流流向。由电路知识我们知道,电流从电压高的地方流向低的地方,并且电流总是通过一条或更多条路径在一个闭环电路中流动,因此有个很重要的规律:设计一个最小回路。针对那些测量到干扰电流的方向,通过修改PCB走线,使其不影响负载或敏感电路。那些要求从电源到负载的高阻抗路径的应用,必须考虑返回电流可以流过的所有可能的路径。我们还需要注意PCB走线。导线或走线的阻抗包含电阻R和感抗,在高频时有阻抗,没有容抗。当走线频率高于100kHz以上时,导线或走线变成了电感。在音频以上工作的导线或走线可能成为射频天线。在EMC的规范中,不容许导线或走线在某一特定频率的λ/20以下工作(天线的设计长度等于某一特定频率的λ/4或λ/2)。如果不小心设计成那样,那么走线就变成了一根高效能的天线,这让后期的调试变得更加棘手。2、PCB布局最后说说PCB的布局问题:第一:要考虑PCB的尺寸大小。PCB的尺寸过大时,随着走线的增长使系统抗干扰能力下降,成本增加,而尺寸过小容易引起散热和互扰的问题。第二:再确定特殊元件(如时钟元件)的位置(时钟走线最好周围不铺地和不走在关键信号线的上下,避免干扰)。第三:依据电路功能,对PCB整体进行布局。在元器件布局上,相关的元器件尽量靠近,这样可以获得较好的抗干扰效果。来源:电磁兼容之家

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