电动汽车的系统级EMC设计

　　作者：高新杰 李燕侠 李国珍 李兴华 朱光福 邹明 北京新能源汽车股份有限公司;北京中石伟业科技股份有限公司;北京强度环境研究所;

　　摘要：本文在分析整车EMC设计现状的基础上，以大量部件和整车的设计、测试经验为支撑，借鉴学习国外一些车型的先进设计思路，从EMC工程设计角度，提出了一种电动汽车系统级EMC开发方法。该方法成功应用于各研发车型，改变了以往样车难以顺利通过EMC法规的局面，同时保证了系统内EMC。

　　引言

　　电动汽车车载电器部件要满足相应EMC技术要求，就应考虑其内部元器件和导线的合理布排，并做相应的测试及优化工作。由于整车电气系统为各电器部件及连接线缆的集成体，设备之间的相互影响加剧了电磁环境的复杂性，部件级EMC测试和整车EMC测试关联解析难度大。同时各车型在功能、市场定位、系统架构与布局、零部件电磁特性、集成度等方面可能存在较大差异，很难给出一个或一组统一的定量化指标去适合于所有电动汽车。

　　在EMC设计、管理等方面，国内电动汽车厂普遍存在以下几方面问题：

　　①EMC工作主要由EMC工程师开展，缺乏系统内协作；

　　②EMC工作主要围绕电器部件及整车的EMC测试展开，EMC设计不足；

　　③电器部件EMC设计和整车EMC设计脱节，EMC问题几乎全部由车载电器部件承担责任；

　　④企业历史短，缺乏专业的EMC设计经验，缺乏规范的EMC研发、管理流程。

　　本文参考系统级电磁兼容设计思想，并借鉴国外电动汽车的优秀EMC设计方法，提出一种电动汽车系统级EMC开发方法，该方法建立的系统开发流程贯穿实施于车辆开发各流程中，整车一次性通过EMC法规测试，并做到了系统内的良好兼容性。

　　1、电动汽车系统级EMC设计思想

　　系统电磁兼容问题在分析方法、设计方法、试验方法方面，均为系统工程问题。

　　电动汽车系统级EMC设计思想：综合考虑电器部件性能及功能完整性、可靠性、技术成本、车身轻量化、产品上市周期等各种因素，确定布局和技术控制状态，选取材料、结构和工艺，在车辆研发的各阶段，以最低的成本、最有效的方式将接地、屏蔽及滤波等设计思想及具体措施实施到产品或系统中，在测试阶段做出详细的EMC测试评价、优化及管理，最终形成一套可行性高的正向开发设计方法或流程。

　　在产品质量前期策划（advancedproductqualityplanning，简称APQP）过程中，新产品研发过程一般由5个阶段组成：计划定义和项目、产品设计和开发验证、过程设计和开发验证、产品和过程确认，以及反馈、评估和纠正措施，APQP进度图如图1所示。

　　图1APQP进度图

　　借鉴APQP流程，电动汽车系统级EMC开发流程可包括：EMC规划阶段、EMC系统架构布局阶段、EMC设计阶段、EMC系统测试及状态冻结阶段以及EMC评估、评审和优化阶段。

　　上述各阶段需要车型设计总师、项目经理、EMC专家、EMC工程师、电气工程师、线束工程师、总布置工程师、结构工程师、测试工程师以及各电器部件供应商等协作参与，共同完成。

　　2、电动汽车系统级EMC设计开发流程

　　2.1 EMC规划阶段

　　本阶段工作内容是在分析整车技术规范（VehicleTechnicalSpecificaTIon，简称VTS）初稿的基础上，对表1中列举的内容进行研究，重点掌握现有电器部件EMC特性，并编写整车EMC设计指导书等报告，为EMC系统架构布局提供重要依据。

　　表1 EMC 规划阶段主要工作内容

　　2.2 EMC 系统架构布局阶段

　　本阶段是整车系统级EMC 开发流程中最为关键的一步，其核心工作内容可归结为“先由面建点，再由点连线”。

　　“面”即为由车身、车身支架、12 V 蓄电池负极等建立的参考地。

　　“点”为车载电器部件，以规划阶段编写的《高压部件布局布置指导性设计报告》、《CAN 网络线束布局布置指导性设计规范》等报告为指导，综合考虑车身数模及电器零部件初版数模，对车载关键电器部件进行布局。优先进行动力蓄电池布置；根据驱动方式、冷却系统、可安装位置、质心坐标等确定电机本体大致布置；结合功能性要求、碰撞安全性法规要求、IP 防护、安装便利性、美观等，确定其它电器部件布局。“点”还包括抽象的接地点，随着电器部件布局位置确认而确定。接地点的选取应以就近接地、系统接地网络的合理、可维护为原则。

“线”即为前面建立的各“点”之间的互连线缆，是整车电气系统的重要组成部分。线缆布置的基本原则：尽量短、避免交叉、走向美观、安装固定方便。以i-MiEV 车底盘下线缆布局（见图2）为例，其线缆短、线缆无交叉的特点显而易见。