电动汽车的系统级EMC设计

　　图2 i-MiEV车底盘下线缆布局（网络资料）

　　优先考虑系统布局这一策略是成本最划算的一种EMC设计方法，对系统进行布局划分，使对干扰电流的控制成为可能。

　　整车EMC架构布局需要综合考虑各种技术要求，并将EMC技术融入到产品架构设计中去。图3为某型号电动汽车布局差异对比图，与图3（a）相比，图 3（b）所示布局方案更合理，线缆走向更规范，整车碰撞安全性也更高。两种布置方案下电器部件壳体设计、连接器选型等均存在较大差异，说明若布局阶段 “点”规划不合理，会导致整车电气系统架构布局的变更，其对整车设计成本、上市周期等均带来较大变化。整车设计初期，不建议所有电器部件都做出开模计划，同时从整车设计角度，“点”也应该符合“面”的规划，即使一些电器部件前期已开模且适用于一些车型，也应该根据本车型布置要求，在评审后重新制定开模计划。

　　（a）布局凌乱

　　（b）布局整齐

　　图3某型号电动汽车布局差异对比（网络资料）

　　图4为某车型不合理的电机系统（电机和电机控制器）布局图，该布局导致U、V、W线缆过长，根据设计经验，该方案存在辐射发射超标风险，EMC评审不通过，该布局方案未获批准。

　　布局合理最基础，其经济性也最高。车内电子通信设备的日益增多使互连系统的排布密度大幅度增加，加上车载系统狭小的内部空间，因而对前期系统架构布局提出了更高的要求。

　　表2列举了本阶段主要输出报告。

　　2.3 EMC设计阶段

　　EMC设计虽然不是什么新鲜技术，但其需要大量专业设计、制造工艺以及管理等知识的支撑，并要参考一切可以指导团队和员工决策或行动的信息、标准、规范、法则及经验，最终形成用于指导生产的设计知识体系，研发过程中知识流动和转换框图如图5所示。

　　图5新产品研发中知识的流动和转换框图

　　EMC设计阶段主要围绕EMC三个措施（即接地、屏蔽和滤波）展开，本阶段主要的设计输出报告如表3所示。

　　表 3 EMC 设计阶段主要输出报告

　　图4某车型前期不合理的电机系统布局图

　　布局合理最基础，其经济性也最高。车内电子通信设备的日益增多使互连系统的排布密度大幅度增加，加上车载系统狭小的内部空间，因而对前期系统架构布局提出了更高的要求。表2列举了本阶段主要输出报告。

　　接地设计主要包括接地线的工艺、接地螺栓和螺母选型、接地点防腐蚀处理工艺设计等。图 6为某型号电动汽车接地设计细节，可作为参考。

　　（a）接地线和接地螺栓

　　（b）接地线和接地螺母

　　图6 某型号电动汽车接地设计（网络资料）

　　屏蔽设计的关键之一在于高低压电器部件壳体设计，如何将工业设计等技术和壳体屏蔽设计技术巧妙结合在一起，体现EMC设计技术和艺术的完美结合，是本部分的难点。由于壳体开模成本较高，建议全新开模在评审通过后确定。

　　应当指出，在选用屏蔽线缆时，不仅要考虑其屏蔽性能，还要考虑成本、机械强度等特性。当整个电缆受到过多的机械、天气和潮湿的影响时，影响最严重的屏蔽部分就是连接处，通常使用5年之后性能将下降一个数量级（20dB）。

　　对于多电缆入口的机箱壳体，为保证屏蔽连接的连续性，电缆屏蔽连接方法可参考图7。

　　（a）线缆屏蔽层和壳体端接

　　（b）线缆端连接夹具

　　图 7 多电缆屏蔽层和壳体电连接（网络资料）

　　（a）电机本体 （b）电机及集成控制器

　　图8 某型号电动汽车电机系统设计（网络资料）

　　若考虑成本，部件屏蔽设计难以做到完美，可考虑系统级解决措施。图8为某型号电动汽车电机系统设计，为降低 U、V、W 线缆可能带来的辐射发射问题，其在电机端增加一金属屏蔽盒，在提高 EMC 设计的同时提高了IP防护等级。

　　2.4 EMC 系统测试及状态冻结阶段

　　系统电磁兼容试验技术包括：试验规范制定、标准制定、项目选择、实施方法、场地建设、误差处理等技术和过程。为保证EMC测试的一致性，系统测试必须在标准的试验环境下进行。根据自身条件建立相应测试环境或选择测试机构，都是不错的选择，为节省测试费用而牺牲零部件或整车EMC性能的做法必将付出沉重的代价。

若脱离整车测试验证环节，零部件EMC设计很可能出现设计不足或过设计问题。EMC 系统测试是系统级EMC设计流程中重要的环节，既用于验证整车 EMC 设计的合理性，又为设计方案优化、评审及冻结提供依据。在验证各电器部件EMC设计符合性的前提下，验证零部件EMC测试数据和整车测试数据的关联性，根据整车测试中暴露出来的问题，首先对整车系统内接地措施