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新能源汽車EMC車載收音機異常問題
2022-01-12 08:45:29· 來源：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“綠牌車”，特別是物流車和公交車，份額已經(jīng)相當?shù)母吡恕Ｈ欢?，新能源車帶來的EMC問題，遠比傳統(tǒng)燃油車要嚴峻的
隨著新能源產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，如今大城市隨處可見“綠牌車”，特別是物流車和公交車，份額已經(jīng)相當?shù)母吡?。然而，新能源車帶來的EMC問題，遠比傳統(tǒng)燃油車要嚴峻的多。
之前，筆者已經(jīng)遇見過一次車載收音機異常的問題，最近這次出差，又解決了一個物流車上收音機異常的問題，感覺收音機在整車上出現(xiàn)問題，特別是純電動車上出問題，目前來說還挺常見的。
根據(jù)現(xiàn)場人員反映，該車打在ACC檔時收音機正常，但打在ON檔（主驅(qū)及輔驅(qū)上低壓電）時收音機雜音較大出現(xiàn)異常。
現(xiàn)場有多臺車，我先后試了三臺車，收音機效果分別如下：
首先在1號車（收音機嚴重異常）進行處理。
經(jīng)過分析，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，整車打到ON檔時收音機正常，35PIN插頭插上后收音機雜音較大。說明35PIN低壓線束上的某根或者多根線干擾較強。
我先在35PIN低壓線束的24V正負輸入線加磁環(huán)（繞6圈）并串入20mH共模電感，整車再次打到ON檔時，收音機并沒有明顯的改善。后來，又在CAN_H和CAN_L線上加一個磁環(huán)（繞6圈），再次上電，收音機效果竟變得更差了，磁環(huán)匝數(shù)減少到1圈或者直接斷開CAN線，效果依舊很差，說明改動CAN線，有增強收音機信號的作用。
后來，從整車外部觀察，我考慮將整車的天線適當延長后，收音機工作已無雜音，完全正常，打到整車ON檔或START檔啟動后收音機也完全正常。
但此方案對整車改動較大，不可行，所以只能繼續(xù)嘗試其他方案。
重新梳理思路，我們準備從四合一控制器出發(fā)，內(nèi)部斷開某些模塊，但我們打開四合一控制器的上蓋，發(fā)現(xiàn)這些想法在現(xiàn)有的條件下很難實現(xiàn)。
為了準確驗證收音機的異常問題是否與四合一控制器直接相關(guān)，我們將差車（1號車）和好車（2號車）的兩臺四合一控制器對調(diào)，也就是從差車（1號車）的電壓線束插頭引出11根線（經(jīng)過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（2號車）的四合一控制器的低壓插座，每根線約3.5米，來驗證差車（1號車）的收音機效果。同樣反過來再試好車（2號車）收音機效果。結(jié)果分別如下表：
很明顯，將差車（1號車）和好車（2號車）的四合一控制器互換，完全不影響收音機的收音效果。也就是說，差車（1號車）和好車（2號車）的收音機效果相差較大與這兩臺車的四合一控制器基本上沒有關(guān)系，主要還是跟四合一控制器連接的35PIN低壓線束在整車內(nèi)的走線布置有關(guān)，可能是差車（1號車）車頭處有易受干擾的敏感信號線在某一位置與35PIN低壓線束太靠近了。
經(jīng)過多番排查，我們發(fā)現(xiàn)收音機效果與行車記錄儀有關(guān)。在駕駛座前方，行車記錄儀與收音機是挨在一起放置的，將行車記錄儀從收音機上面移開，整車打到ON檔和START檔收音機都正常，但只要行車記錄儀外殼挨著收音機，就會出現(xiàn)雜音。
后來，我取掉行車記錄儀的兩個天線，將行車記錄儀和收音機都放回原位置，整車打到ON檔和START檔，收音機也都正常。
出現(xiàn)這種現(xiàn)象，原因可能是：行車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，再通過行車記錄儀的金屬外殼傳導到了收音機的金屬外殼上，這些雜訊，干擾到了收音機的正常收音效果。
基于上述分析，我在行車記錄儀和收音機之間，墊了厚度約1cm的絕緣物，再次驗證，發(fā)現(xiàn)收音機功能正常了。
最后將差車（1號車）和好車（2號車）兩臺車分別進行了路試。
差車在行車過程中，只要行車記錄儀與收音機保持一定距離（1cm），或干脆將行車記錄儀拆掉，收音機基本上就沒有問題，只是在個別地理位置由于外部環(huán)境復雜的信號干擾、障礙物阻擋以及天氣因素影響下，偶爾出現(xiàn)輕微的雜音。
將其他車都做相同的處理，也沒有再出現(xiàn)異常問題。
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進入，流過整流二極管正極，再流經(jīng)負載，通過熱地，到整流二極管，再回到N，在這條通路上，有高速開關(guān)的大功率器件，有反向恢復時間極短的二極管，這些器件產(chǎn)生的高頻干擾，都會從整條回路流過，從而被接收機檢測到，導致傳導超標。
共模干擾：共模干擾是因為大地與設備電纜之間存在寄生電容,高頻干擾噪聲會通過該寄生電容，在大地與電纜之間產(chǎn)生共模電流，從而導致共模干擾。
下圖為差模干擾引起的傳導FALL數(shù)據(jù)，該測試數(shù)據(jù)前端超標，為差模干擾引起：
下圖為開關(guān)電源EMI原理部分：
圖中CX2001為安規(guī)薄膜電容（當電容被擊穿或損壞時，表現(xiàn)為開路）其跨在L線與N線之間，當L-N之間的電流，流經(jīng)負載時，會將高頻雜波帶到回路當中。此時X電容的作用就是在負載與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，而不會進入市電，即通過電容的短路交流電讓干擾有回路不串到外部。
對差模干擾的整改對策：
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（因為共模電感幾種繞線方式，雙線并繞或雙線分開繞制，不管哪種繞法，由于繞制不緊密，線長等的差異，肯定會出現(xiàn)漏磁現(xiàn)象，即一邊線圈產(chǎn)生的磁力線不能完全通過另一線圈，這使得L-N線之間有感應電動勢，相當于在L-N之間串聯(lián)了一個電感）
下圖為共模干擾測試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，從而被接收機檢測到，導致傳導超標（這也可以解釋為什么有的主板傳導測試時，不接地通過，一夾地線就超標。USB模式下不接地時，電流回路只能通過L-二極管-負載-熱地-二極管-N,共模電流不能回到LISN，LISN檢測到的噪聲較小，而當主板的冷地與大地直接相連時，線纜與大地之間有了回路，此時若共模噪聲未被前端LC濾波電路吸收的話，就會導致傳導超標）
對共模干擾的整改對策：
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、設備開關(guān)電源的開關(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、電動設備直流電機的電刷噪聲：噪聲頻率上限可延伸到數(shù)百MHz。
4、電動設備交流電機的運行噪聲：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：開關(guān)調(diào)速回路騷擾源頻率從幾十kHz到幾十MHz。
6、設備運行狀態(tài)切換的開關(guān)噪聲：由機械或電子開關(guān)動作產(chǎn)生的噪聲頻率上限可延伸到數(shù)百MHz。
7、智能控制設備的晶振及數(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MHz。
8、微波設備的微波泄漏：騷擾源主頻數(shù)GHz。
9、電磁感應加熱設備的電磁騷擾發(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MHz，高次諧波可延伸到數(shù)GHz。
11、信息技術(shù)設備及各類自動控制設備的數(shù)字處理電路：騷擾源主頻數(shù)十MHz到數(shù)百MHz（經(jīng)內(nèi)部倍頻主頻可達數(shù)GHz），高次諧波可延伸到十幾GHz。
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