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为什么电动汽车需要优质的电磁兼容设计?

技术中心

Technology

为什么电动汽车需要优质的电磁兼容设计?

分类:
电源技术
作者:
广州市爱浦电子科技有限公司
来源:
原创
发布时间:
2022/03/03
浏览量

电磁兼容性(EMC)并不是一般汽车公司考虑的问题。然而,如果你的职业生涯涉及设计它们,这就是一个持续的问题。

电磁兼容设计包括三个主要领域:

•    发射: 指有意或意外地向环境中发射电磁能量。

•    敏感性: 指电气设备受到电磁辐射的影响而发生故障或不能按预期运行的可能性。

•    耦合: 与电磁能量如何到达电气设备有关。

研究这三个方面有助于电气工程师学习最有效的方法来减轻电动汽车电磁辐射的影响。这里有一个关于为什么 EMC 设计是如此重要的细节。

汽车必须通过电磁排放测试

在电动汽车研发的各个阶段,未能做出深思熟虑的 EMC 设计决策,可能意味着电动汽车上市所需的时间比预期的要长。在严重缺陷的情况下,它可能永远不会出售。

世界上不同的地方都有具体的测试要求,证明汽车不会因为电磁排放和相关影响而对司机、乘客或其他人造成危害。当汽车无法满足 EMC 设计的最低要求时,汽车制造商可能会失去可观的盈利能力。此外,他们还有可能让焦急地等待购车机会的潜在客户失望。

测试开始时,汽车放置在一个半消声室内,以消除外部排放干扰,并确保准确的结果。在评估期间,该车辆以某些速度在功率计上运作。它还受到20兆赫兹到20兆赫兹的辐射,这些辐射包括车灯和挡风玻璃雨刷。
这种特殊的汽车也有两种驱动模式。测试需要在每个电路中运行它,以检查逆变器和其他硬件是否正常工作。如果初步试验发现任何问题,车辆将被完全拆卸,工程师将在再次试图进行评估之前解决已查明的问题。

电磁兼容设计是充电选择的一个考虑因素

专家认为,到2030年,美国将有多达1870万辆电动汽车上路。与2018年的100万辆相比,这是一个巨大的增长。然而,如果消费者相信他们的电动汽车能在不耗尽电力的情况下到达他们需要去的地方,那么这种增长就更有可能发生。毕竟,找一个加油站比找一个电动车充电站要容易得多。不过,各种各样的努力正在进行,以增加电力基础设施。

研究人员想知道与电动汽车相关的电磁干扰是否会干扰植入式心脏起搏器。他们招募了104名拥有这些医疗设备的人参与一项研究,以找出答案。所有参与者都接受了与四种最常见的电动汽车模型相关的电磁场辐射。研究人员解释说,随着电磁场变得更强,EMI 电位也会上升。与此相关的是,电磁场与发动机的动力成正比。

其中一个测试阶段是让参与者坐在汽车的前排座位上,把汽车放在测功器上模拟驾驶。在某些情况下,他们的起搏器在5厘米的电磁场范围内,人们按照指示达到最大的加速和减速率。研究的另一部分要求测试对象在充电站拔下电源插头,握住电缆。与此同时,科学家们检查了任何心脏起搏器异常或心脏事件。

幸运的是,研究人员没有发现驾驶或充电电动汽车会影响心脏起搏器的编程或功能。然而,他们澄清说,给汽车充电时电磁场最强。他们还注意到,电缆沿着场强度得到强大的电流充电。因此,研究人员建议继续监测罕见的不良事件,并在工程师寻找更快的充电方法时谨慎行事。

高品质电磁兼容设计支持公众健康

许多年前,甚至在电动车流行之前,人们就开始担心电磁场是否会危害人类健康,比如增加患癌症的风险。大量的研究表明,在电动汽车周围开车是安全的。然而,汽车结构的某些改变可能会改变磁场暴露水平。

2019年的一项研究通过检测与电动汽车相关的极低频(ELF)磁场暴露来调查这个问题。研究人员在两年时间里研究了三辆这样的汽车的相关统计数据。他们测量了汽车前后座在加速和保持速度恒定时的磁感应强度。

研究人员提到 EMC 的设计考虑往往要求使用特定的舱室材料来影响磁场分布,并利用屏蔽机制来达到预期的结果。

研究结果表明,驾驶和定期维护并没有明显改变磁感应强度。然而,让汽车经历广泛的改变,例如碰撞后的重建项目,可能会引起更大的变化,值得关注。作者建议在汽车的整个使用寿命中始终保持对极低频磁场暴露测量的了解。

然而,为市场准备电动汽车的工程师可以通过提及更换某些部件时人们应采取的具体预防措施来提供帮助。也许是某个工程团队做出了一个特殊的 EMC 设计决定,一个重大的改动可能会对其产生负面影响。在这种情况下,他们可能会在用户手册或维修车间的说明书中为维修人员提供指导。

深思熟虑的电磁兼容设计支持电动汽车的成功

这篇综述解释了为什么电动汽车电磁兼容设计的优先顺序对于使这些汽车按照它们应有的性能至关重要的许多原因。采取正确的步骤达到电磁兼容性意味着他们不太可能出乎意料的行为,对用户构成短期或长期的风险。
EMC 设计必须成为新计划和新技术的核心。否则,这个看起来很棒的发展可能会推迟一辆新车的上市意外后果,或者削弱公众对其制造商的信任。

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