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新能源汽車(chē)EMC車(chē)載收音機(jī)異常問(wèn)題

2022-01-12 08:45:29·  來(lái)源：電磁兼容EMC  
　
隨著新能源產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，如今大城市隨處可見(jiàn)“綠牌車(chē)”，特別是物流車(chē)和公交車(chē)，份額已經(jīng)相當(dāng)?shù)母吡?。然而，新能源?chē)帶來(lái)的EMC問(wèn)題，遠(yuǎn)比傳統(tǒng)燃油車(chē)要嚴(yán)峻的
隨著新能源產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，如今大城市隨處可見(jiàn)“綠牌車(chē)”，特別是物流車(chē)和公交車(chē)，份額已經(jīng)相當(dāng)?shù)母吡恕Ｈ欢?，新能源?chē)帶來(lái)的EMC問(wèn)題，遠(yuǎn)比傳統(tǒng)燃油車(chē)要嚴(yán)峻的多。
之前，筆者已經(jīng)遇見(jiàn)過(guò)一次車(chē)載收音機(jī)異常的問(wèn)題，最近這次出差，又解決了一個(gè)物流車(chē)上收音機(jī)異常的問(wèn)題，感覺(jué)收音機(jī)在整車(chē)上出現(xiàn)問(wèn)題，特別是純電動(dòng)車(chē)上出問(wèn)題，目前來(lái)說(shuō)還挺常見(jiàn)的。
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)人員反映，該車(chē)打在ACC檔時(shí)收音機(jī)正常，但打在ON檔（主驅(qū)及輔驅(qū)上低壓電）時(shí)收音機(jī)雜音較大出現(xiàn)異常。
現(xiàn)場(chǎng)有多臺(tái)車(chē)，我先后試了三臺(tái)車(chē)，收音機(jī)效果分別如下：
整車(chē)ACC
整車(chē)ON
整車(chē)START
1號(hào)車(chē)
良好
較差
較差
2號(hào)車(chē)
良好
良好
良好
3號(hào)車(chē)
良好
良好
一般

首先在1號(hào)車(chē)（收音機(jī)嚴(yán)重異常）進(jìn)行處理。
經(jīng)過(guò)分析，我初步判斷干擾是四合一控制器（輔驅(qū)、DCDC、高壓配電）的低壓線束引出的。隨后我先后拔掉控制器的35PIN低壓線束的插頭，整車(chē)打到ON檔時(shí)收音機(jī)正常，35PIN插頭插上后收音機(jī)雜音較大。說(shuō)明35PIN低壓線束上的某根或者多根線干擾較強(qiáng)。
我先在35PIN低壓線束的24V正負(fù)輸入線加磁環(huán)（繞6圈）并串入20mH共模電感，整車(chē)再次打到ON檔時(shí)，收音機(jī)并沒(méi)有明顯的改善。后來(lái)，又在CAN_H和CAN_L線上加一個(gè)磁環(huán)（繞6圈），再次上電，收音機(jī)效果竟變得更差了，磁環(huán)匝數(shù)減少到1圈或者直接斷開(kāi)CAN線，效果依舊很差，說(shuō)明改動(dòng)CAN線，有增強(qiáng)收音機(jī)信號(hào)的作用。

后來(lái)，從整車(chē)外部觀察，我考慮將整車(chē)的天線適當(dāng)延長(zhǎng)后，收音機(jī)工作已無(wú)雜音，完全正常，打到整車(chē)ON檔或START檔啟動(dòng)后收音機(jī)也完全正常。
但此方案對(duì)整車(chē)改動(dòng)較大，不可行，所以只能繼續(xù)嘗試其他方案。

重新梳理思路，我們準(zhǔn)備從四合一控制器出發(fā)，內(nèi)部斷開(kāi)某些模塊，但我們打開(kāi)四合一控制器的上蓋，發(fā)現(xiàn)這些想法在現(xiàn)有的條件下很難實(shí)現(xiàn)。
為了準(zhǔn)確驗(yàn)證收音機(jī)的異常問(wèn)題是否與四合一控制器直接相關(guān)，我們將差車(chē)（1號(hào)車(chē)）和好車(chē)（2號(hào)車(chē)）的兩臺(tái)四合一控制器對(duì)調(diào)，也就是從差車(chē)（1號(hào)車(chē)）的電壓線束插頭引出11根線（經(jīng)過(guò)35PIN端子定義篩選得出最有可能產(chǎn)生干擾的11根線）到好車(chē)（2號(hào)車(chē)）的四合一控制器的低壓插座，每根線約3.5米，來(lái)驗(yàn)證差車(chē)（1號(hào)車(chē)）的收音機(jī)效果。同樣反過(guò)來(lái)再試好車(chē)（2號(hào)車(chē)）收音機(jī)效果。結(jié)果分別如下表：
整車(chē)ACC
整車(chē)ON
整車(chē)START
差車(chē)+好車(chē)控制器
良好
較差
較差
好車(chē)+差車(chē)控制器
良好
良好
良好

很明顯，將差車(chē)（1號(hào)車(chē)）和好車(chē)（2號(hào)車(chē)）的四合一控制器互換，完全不影響收音機(jī)的收音效果。也就是說(shuō)，差車(chē)（1號(hào)車(chē)）和好車(chē)（2號(hào)車(chē)）的收音機(jī)效果相差較大與這兩臺(tái)車(chē)的四合一控制器基本上沒(méi)有關(guān)系，主要還是跟四合一控制器連接的35PIN低壓線束在整車(chē)內(nèi)的走線布置有關(guān)，可能是差車(chē)（1號(hào)車(chē)）車(chē)頭處有易受干擾的敏感信號(hào)線在某一位置與35PIN低壓線束太靠近了。
經(jīng)過(guò)多番排查，我們發(fā)現(xiàn)收音機(jī)效果與行車(chē)記錄儀有關(guān)。在駕駛座前方，行車(chē)記錄儀與收音機(jī)是挨在一起放置的，將行車(chē)記錄儀從收音機(jī)上面移開(kāi)，整車(chē)打到ON檔和START檔收音機(jī)都正常，但只要行車(chē)記錄儀外殼挨著收音機(jī)，就會(huì)出現(xiàn)雜音。
后來(lái)，我取掉行車(chē)記錄儀的兩個(gè)天線，將行車(chē)記錄儀和收音機(jī)都放回原位置，整車(chē)打到ON檔和START檔，收音機(jī)也都正常。
出現(xiàn)這種現(xiàn)象，原因可能是：行車(chē)記錄儀本身帶有金屬外殼，且連接了兩根天線，這兩根天線接收到非必要的干擾信號(hào)，再通過(guò)行車(chē)記錄儀的金屬外殼傳導(dǎo)到了收音機(jī)的金屬外殼上，這些雜訊，干擾到了收音機(jī)的正常收音效果。
基于上述分析，我在行車(chē)記錄儀和收音機(jī)之間，墊了厚度約1cm的絕緣物，再次驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)收音機(jī)功能正常了。


最后將差車(chē)（1號(hào)車(chē)）和好車(chē)（2號(hào)車(chē)）兩臺(tái)車(chē)分別進(jìn)行了路試。
差車(chē)在行車(chē)過(guò)程中，只要行車(chē)記錄儀與收音機(jī)保持一定距離（1cm），或干脆將行車(chē)記錄儀拆掉，收音機(jī)基本上就沒(méi)有問(wèn)題，只是在個(gè)別地理位置由于外部環(huán)境復(fù)雜的信號(hào)干擾、障礙物阻擋以及天氣因素影響下，偶爾出現(xiàn)輕微的雜音。
將其他車(chē)都做相同的處理，也沒(méi)有再出現(xiàn)異常問(wèn)題。
EMC整改小技巧:
一、差模干擾與共模干擾
差模干擾：存在于L-N線之間，電流從L進(jìn)入，流過(guò)整流二極管正極，再流經(jīng)負(fù)載，通過(guò)熱地，到整流二極管，再回到N，在這條通路上，有高速開(kāi)關(guān)的大功率器件，有反向恢復(fù)時(shí)間極短的二極管，這些器件產(chǎn)生的高頻干擾，都會(huì)從整條回路流過(guò)，從而被接收機(jī)檢測(cè)到，導(dǎo)致傳導(dǎo)超標(biāo)。
共模干擾：共模干擾是因?yàn)榇蟮嘏c設(shè)備電纜之間存在寄生電容,高頻干擾噪聲會(huì)通過(guò)該寄生電容，在大地與電纜之間產(chǎn)生共模電流，從而導(dǎo)致共模干擾。
下圖為差模干擾引起的傳導(dǎo)FALL數(shù)據(jù)，該測(cè)試數(shù)據(jù)前端超標(biāo)，為差模干擾引起：

下圖為開(kāi)關(guān)電源EMI原理部分：

圖中CX2001為安規(guī)薄膜電容（當(dāng)電容被擊穿或損壞時(shí)，表現(xiàn)為開(kāi)路）其跨在L線與N線之間，當(dāng)L-N之間的電流，流經(jīng)負(fù)載時(shí)，會(huì)將高頻雜波帶到回路當(dāng)中。此時(shí)X電容的作用就是在負(fù)載與X電容之間形成一條回路，使的高頻分流，在該回路中消耗掉，而不會(huì)進(jìn)入市電，即通過(guò)電容的短路交流電讓干擾有回路不串到外部。
對(duì)差模干擾的整改對(duì)策：
1. 增大X電容容值
2. 增大共模電感感量，利用其漏感，抑制差模噪聲（因?yàn)楣材ｋ姼袔追N繞線方式，雙線并繞或雙線分開(kāi)繞制，不管哪種繞法，由于繞制不緊密，線長(zhǎng)等的差異，肯定會(huì)出現(xiàn)漏磁現(xiàn)象，即一邊線圈產(chǎn)生的磁力線不能完全通過(guò)另一線圈，這使得L-N線之間有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，相當(dāng)于在L-N之間串聯(lián)了一個(gè)電感）
下圖為共模干擾測(cè)試FALL數(shù)據(jù)：

電源線纜與大地之間的寄生電容，使得共模干擾有了回路，干擾噪聲通過(guò)該電容，流向大地，在LISN-線纜-寄生電容-地之間形成共模干擾電流，從而被接收機(jī)檢測(cè)到，導(dǎo)致傳導(dǎo)超標(biāo)（這也可以解釋為什么有的主板傳導(dǎo)測(cè)試時(shí)，不接地通過(guò)，一夾地線就超標(biāo)。USB模式下不接地時(shí)，電流回路只能通過(guò)L-二極管-負(fù)載-熱地-二極管-N,共模電流不能回到LISN，LISN檢測(cè)到的噪聲較小，而當(dāng)主板的冷地與大地直接相連時(shí)，線纜與大地之間有了回路，此時(shí)若共模噪聲未被前端LC濾波電路吸收的話，就會(huì)導(dǎo)致傳導(dǎo)超標(biāo)）
對(duì)共模干擾的整改對(duì)策：
1. 加大共模電感感量
2. 調(diào)整L-GND，N-GND上的LC濾波器，濾掉共模噪聲
3. 主板盡可能接地，減小對(duì)地阻抗，從而減小線纜與大地的寄生電容。
二、產(chǎn)品電磁兼容騷擾源有：
1、設(shè)備開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)回路：騷擾源主頻幾十kHz到百余kHz，高次諧波可延伸到數(shù)十MHz。
2、設(shè)備直流電源的整流回路：工頻線性電源工頻整流噪聲頻率上限可延伸到數(shù)百kHz；開(kāi)關(guān)電源高頻整流噪聲頻率上限可延伸到數(shù)十MHz。
3、電動(dòng)設(shè)備直流電機(jī)的電刷噪聲：噪聲頻率上限可延伸到數(shù)百M(fèi)Hz。
4、電動(dòng)設(shè)備交流電機(jī)的運(yùn)行噪聲：高次諧波可延伸到數(shù)十MHz。
5、變頻調(diào)速電路的騷擾發(fā)射：開(kāi)關(guān)調(diào)速回路騷擾源頻率從幾十kHz到幾十MHz。
6、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)切換的開(kāi)關(guān)噪聲：由機(jī)械或電子開(kāi)關(guān)動(dòng)作產(chǎn)生的噪聲頻率上限可延伸到數(shù)百M(fèi)Hz。
7、智能控制設(shè)備的晶振及數(shù)字電路電磁騷擾：騷擾源主頻幾十kHz到幾十MHz，高次諧波可延伸到數(shù)百M(fèi)Hz。
8、微波設(shè)備的微波泄漏：騷擾源主頻數(shù)GHz。
9、電磁感應(yīng)加熱設(shè)備的電磁騷擾發(fā)射：騷擾源主頻幾十kHz，高次諧波可延伸到數(shù)十MHz。
10電視電聲接收設(shè)備的高頻調(diào)諧回路的本振及其諧波：騷擾源主頻數(shù)十MHz到數(shù)百M(fèi)Hz，高次諧波可延伸到數(shù)GHz。
11、信息技術(shù)設(shè)備及各類自動(dòng)控制設(shè)備的數(shù)字處理電路：騷擾源主頻數(shù)十MHz到數(shù)百M(fèi)Hz（經(jīng)內(nèi)部倍頻主頻可達(dá)數(shù)GHz），高次諧波可延伸到十幾GHz。
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