新能源混合動(dòng)力汽車電控系統(tǒng)電磁干擾故障分析與檢修方法

張利

摘 要：近年來，環(huán)境問題逐漸引起人們的關(guān)注，油耗與環(huán)境問題之間的矛盾日益加劇。作為一種不需要消耗燃料的節(jié)能汽車，新能源混合動(dòng)力汽車吸引著人們關(guān)注的目光，并呈現(xiàn)出良好的發(fā)展趨勢(shì)。新能源混合動(dòng)力汽車污染低，具有良好的應(yīng)用前景，但也有缺點(diǎn)。因此，即使在當(dāng)今的新能源混合動(dòng)力汽車的應(yīng)用中也存在某些限制。由于電動(dòng)車輛的高度電集成而引起的電磁兼容性問題變得越來越突出。根據(jù)理論設(shè)計(jì)方案，優(yōu)化電機(jī)控制器的電磁兼容性，文章在故障分析的基礎(chǔ)上，提出相應(yīng)的檢修策略，以期在未來，能夠有效改善新能源混合動(dòng)力汽車電控系統(tǒng)電磁干擾的相關(guān)問題。

關(guān)鍵詞：新能源混合動(dòng)力汽車 電磁干擾 分析檢測 檢修策略

1 前言

在過去的十年中，日益增長的燃料消耗與環(huán)境問題之間的矛盾已引起越來越多的關(guān)注，并且為了改善這些問題，節(jié)省能源并減少排放，越來越多的人開始倡導(dǎo)綠色旅行。低能耗、基本無污染的新能源混合動(dòng)力汽車正變得越來越流行，具有良好的應(yīng)用前景。與傳統(tǒng)汽車相比，新能源混合動(dòng)力汽車具有更嚴(yán)重的EMI問題。隨著新能源混合動(dòng)力汽車使用越來越多的電子設(shè)備，汽車的電磁環(huán)境越來越復(fù)雜，干擾源和敏感設(shè)備的數(shù)量增加，在電子設(shè)備之間產(chǎn)生這種干擾和相互干擾，從而改善了新能源混合動(dòng)力汽車的EMC，安全運(yùn)行這已成為重要的研究課題。

2 新能源混合動(dòng)力汽車電控系統(tǒng)電磁干擾機(jī)理分析

電磁兼容（ElectromagneticCompatibility，簡稱EMC），它是指設(shè)備或系統(tǒng)在電磁環(huán)境中正常運(yùn)行而不會(huì)引起無法承受環(huán)境中任何事物的電磁干擾的能力。但是，只要擁有電子和電氣設(shè)備，當(dāng)電子和電氣組件正常工作時(shí)，它們就會(huì)對(duì)其他電子和電氣設(shè)備造成電磁干擾以及周圍電磁的干擾，因此您將面臨電磁兼容性問題。而EMC能力，說白了，就是電子設(shè)備或系統(tǒng)要修煉一個(gè)“防護(hù)結(jié)界”，既防外面“武器攻擊”，也讓自己的“武器”不能出去禍害別人。隨著智能網(wǎng)絡(luò)，電氣化和ADAS等技術(shù)的進(jìn)步，汽車電子設(shè)備和電子控制設(shè)備可能成為EMC干擾的來源，例如控制臺(tái)面板、車載娛樂設(shè)備等。由于新能源混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力使用直接電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，因此在大功率半導(dǎo)體開關(guān)器件的開關(guān)過程中，由于高電壓和高電流瞬變而產(chǎn)生強(qiáng)烈的輻射和電磁干擾。因此，在正常情況下，新能源混合動(dòng)力汽車要求CLASS3或更高級(jí)別才能獲得敏感電子組件的EMC。如果敏感電子組件的EMC性能不符合該標(biāo)準(zhǔn)，則干擾的電子設(shè)備會(huì)降級(jí)并起作用。干擾電子設(shè)備惡化，車輛突然停車，嚴(yán)重影響車輛安全。

電磁兼容性的三個(gè)主要研究目標(biāo)是干擾源、傳輸路徑和敏感設(shè)備，干擾傳播模式可分為輻射發(fā)射和傳導(dǎo)發(fā)射，可以通過添加屏蔽層等來抑制輻射干擾。對(duì)電路設(shè)備的主要干擾影響來自傳導(dǎo)干擾，它是在電路內(nèi)部產(chǎn)生的，干擾源通常是內(nèi)部晶體振蕩器、脈沖產(chǎn)生等。噪聲信號(hào)通過導(dǎo)體傳播，并最終連接到其他電路設(shè)備。傳導(dǎo)干擾有兩種類型：共模干擾和差模干擾。共模干擾是在兩個(gè)導(dǎo)體上傳輸?shù)木哂邢嗤芰肯辔缓头鹊母蓴_信號(hào)，差模干擾在兩個(gè)導(dǎo)體中的傳輸幅度相同，但是它會(huì)干擾反向信號(hào)。

3 新能源混合動(dòng)力汽車電控系統(tǒng)電磁干擾故障分析

在新能源混合動(dòng)力汽車中，電機(jī)逆變器系統(tǒng)是主要的干擾源之一，因此分析系統(tǒng)的傳播路徑并找到干擾源是分析和解決該領(lǐng)域電磁干擾的基礎(chǔ)。要執(zhí)行此步驟，有必要分析由內(nèi)部組件和寄生參數(shù)產(chǎn)生的電磁干擾的頻譜特性，以及特定電動(dòng)機(jī)逆變器系統(tǒng)的傳播路徑[1]。

3.1 點(diǎn)火系統(tǒng)電磁干擾

車輛對(duì)環(huán)境的電磁干擾源主要來自可產(chǎn)生電磁能的車輛部件。例如點(diǎn)火線圈，發(fā)電機(jī)，啟動(dòng)器和其他使用磁場的附件。它主要來自高壓點(diǎn)火線圈的點(diǎn)火過程。點(diǎn)火線圈通過火花塞間隙產(chǎn)生脈沖式高壓電擊穿，以產(chǎn)生火花并釋放能量，以點(diǎn)燃?xì)飧字械娜加?空氣混合物以提供動(dòng)力。在點(diǎn)火過程中，高壓線圈會(huì)對(duì)外部環(huán)境產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁干擾。當(dāng)點(diǎn)火線圈的初級(jí)電路斷開時(shí)，在初級(jí)電路中產(chǎn)生阻尼振蕩。通常，一次電壓的最大幅度通常為300至500V。在沒有有效的抑制措施來抑制此瞬態(tài)電壓的情況下，電子設(shè)備可能會(huì)綁在一起并構(gòu)成威脅，并通過以下方式嚴(yán)重干擾其他電子設(shè)備。

3.2 交流發(fā)電機(jī)充電系統(tǒng)電磁干擾

在交流發(fā)電機(jī)充電系統(tǒng)運(yùn)行期間，只要兩者之間的接觸稍有變化，就會(huì)產(chǎn)生電火花并產(chǎn)生電磁波。由于發(fā)電機(jī)控制器自動(dòng)將勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)到輸出電壓水平，并且電子控制器使用的設(shè)置方法是立即關(guān)閉，因此勵(lì)磁線圈中會(huì)產(chǎn)生磁感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，作為頻率和峰值。電動(dòng)勢(shì)也轉(zhuǎn)換為電磁干擾波。

3.3 控制板開關(guān)電源及晶振的電磁干擾

DC/DC開關(guān)電源產(chǎn)生的電磁干擾主要是由開關(guān)管的高頻開關(guān)和二極管的反向恢復(fù)引起的[2]。對(duì)于晶體振蕩器，其結(jié)構(gòu)和工作原理是可以通過將電極鍍?cè)谑⒕?，然后將其連接到振蕩電路來輸入信號(hào)。它用于單獨(dú)產(chǎn)生振蕩頻率。如果PCB設(shè)計(jì)不合理，則當(dāng)晶體振蕩器靠近信號(hào)時(shí)，連接導(dǎo)線，電源端口或未完全接地時(shí)會(huì)發(fā)生電磁干擾。在調(diào)制模式下。干擾頻率帶寬和其他特性，晶體振蕩器產(chǎn)生的電磁干擾通常以輻射發(fā)射的形式出現(xiàn)，頻率通常是工作頻率或倍頻，并且干擾波形表現(xiàn)為尖峰，更易于測量、分析和控制。

4 新能源混合動(dòng)力汽車電控系統(tǒng)電磁干擾故障檢修策略

4.1 明確干擾點(diǎn)檢測思路

解決新能源混合動(dòng)力汽車電子控制系統(tǒng)中電磁干擾問題的基本思路可以分為幾個(gè)階段。第一個(gè)方面是解碼器的必要分析，在解碼器讀取和更改錯(cuò)誤代碼的過程中。為了闡明更改的主要原因，我們將分析范圍以及一些更重要的參數(shù)。第二方面是使用示波器執(zhí)行必要的測試。示波器會(huì)根據(jù)實(shí)際的傳感原理對(duì)特定組件執(zhí)行波形檢測。確認(rèn)將檢測后獲得的波形與正常條件下的組件波形進(jìn)行比較。檢查可疑點(diǎn)，然后尋找其他干擾點(diǎn)。

4.2 合理分析參數(shù)

解決新能源混合動(dòng)力汽車電子控制系統(tǒng)中的電磁干擾問題是非常必要的。在錯(cuò)誤檢測過程中，技術(shù)人員必須首先使用解碼器分析并讀取錯(cuò)誤代碼，以確定每個(gè)參數(shù)的范圍、波動(dòng)范圍和靈敏度，在此過程中，錯(cuò)誤檢測的重點(diǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，曲軸位置，凸輪軸位置傳感器信號(hào)[3]。其他此外，考慮到示波器測試是最有效，最全面的誤差測試方法，技術(shù)人員可以通過將被測組件的波形與正常波形進(jìn)行比較，從而根據(jù)測試結(jié)果快速找到受電磁干擾影響的可疑組件。有。必須有效地檢查和修理可能受到電磁干擾的可疑干擾源的一部分。

4.3 從干擾源入手，解決干擾源頭

在電子控制系統(tǒng)中，解決干擾源是關(guān)鍵，而解決電子控制系統(tǒng)對(duì)其他電子設(shè)備的干擾是關(guān)鍵[4]。它應(yīng)該從干擾源和傳播路徑開始。大多數(shù)公司都為金屬零件加殼和屏蔽接地設(shè)計(jì)。一方面，接地是遏制騷擾源的最有效方法，而金屬零件在連接至車身接地時(shí)會(huì)泄漏。靜電充電路徑，防止靜電積累;另一方面，屏蔽是通過金屬絕緣原理來控制的。電磁干擾向外擴(kuò)散，金屬外殼可用于圍繞電子控制系統(tǒng)中的干擾源。電子控制裝置對(duì)其他電子設(shè)備的電磁干擾路徑。

4.4 做好故障排除工作

目前，新能源混合動(dòng)力汽車電子技術(shù)越來越先進(jìn)，也引起越來越多的電磁干擾問題，并且一些非代碼錯(cuò)誤和偽代碼錯(cuò)誤大大增加了維護(hù)難度[5]。因此，維護(hù)人員應(yīng)專注于傳感器電路，以檢查電路是否損壞，接觸不良等。因此，維系人員的重點(diǎn)任務(wù)是檢查每條傳感器信號(hào)線的連接是否良好，如果僅嚴(yán)重?fù)p壞了屏蔽電纜，由于傳感器信號(hào)屏蔽線損壞而引起的故障將導(dǎo)致強(qiáng)烈的電磁干擾，并且整個(gè)ABS都會(huì)異常運(yùn)行，并且ABS警告指示燈將點(diǎn)亮。

5 結(jié)語

隨著電氣化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化等新技術(shù)深度融合的趨勢(shì)，它不僅為汽車行業(yè)帶來了巨大的創(chuàng)新和想象力，而且為消費(fèi)者帶來了更多的舒適和便利。特別是，不要小看高精度、快速響應(yīng)的功能，例如車輛識(shí)別、導(dǎo)航、功率控制等，由于電磁干擾而無法正常運(yùn)行將不可避免地導(dǎo)致車輛安全事故。因此，汽車電子的EMC功能是汽車制造質(zhì)量體系的重要組成部分，也是各個(gè)汽車公司和零部件公司不可避免的研發(fā)重點(diǎn)。隨著新能源混合動(dòng)力汽車研發(fā)水平的不斷提高，本文“拋磚引玉”，以期為后期車輛研究人員提供相應(yīng)的理論參考。

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