By Cadence
本文要點
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電動汽車中的電磁干擾不利於車載外部電子設備或器件的正常運行。 |
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電動汽車傳導輻射的特點是在一個頻帶內，從基本開關頻率開始，達到高頻譜。 |
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車輛底盤中的共模電流會引起輻射電磁干擾 (EMI)。 |
電動汽車 代表了交通運輸工具的未來，基於長期展望，傳統的內燃機 (ICE) 汽車正在被電動汽車所取代。與傳統汽車相比，電動汽車的駕駛體驗明顯更好，具有 出色的扭力、功率、速度和加速性能。與內燃機汽車相比，電動汽車還具有其他優勢，如 零油耗、環保、維護需求小、高效和可靠。
以上優勢背後有一個關鍵原因：電動汽車的機械運動來自於 電能的轉換。電池、充電器和電機彼此配合，使電動汽車成為現實。但由於電動汽車的電氣和電子結構中涉及到高電壓，因此很容易受到電磁干擾 (EMI)。電動汽車中的電磁干擾對其中的電氣和電子系統是非常有害的，因此 屏蔽電動汽車的電磁干擾至關重要。
電動汽車中的電磁干擾
電動汽車中採用了革命性的資訊通信技術 (ICT)，其應用包括電力控制、導航服務、資訊移動、道路安全、交通擁堵預測、連接等。車上還安裝了各種電子設備，以支援智慧技術的使用。儘管電子系統有助於提升電動汽車的駕駛舒適性，但也增加了對電磁干擾的敏感性。電子系統既是電磁輻射的來源，又會受其影響。車上的訊號系統和電源系統共用一個相對較小的空間，使得情況更加糟糕，增加了電磁輻射，也使系統更容易受到電磁輻射的干擾。電動汽車中的電磁干擾製造了一個不利的環境，有礙外部電子設備或器件在電動汽車內正常運行。
電動汽車中的電磁干擾可以分為兩類。
電動汽車中的傳導性電磁干擾
電動汽車中的傳導性電磁干擾與 逆變器 有關。電動汽車中的直流-交流轉換器或逆變器通常使用絕緣柵雙極電晶體 (IGBT) 或金屬氧化物半導體場效應電晶體 (MOSFET) 作為開關器件。這些器件是在高頻下進行開關的。高頻開關旨在減少磁性元件 (相關元件，如變壓器、電感器、篩檢程式等) 的尺寸、電流紋波和噪音。然而，這種快速開關會導致電壓 (dVdt) 和電流 (dIdt) 突然發生變化，從而產生傳導性電磁干擾。
電動汽車傳導輻射的特點是在一個頻帶內，從基本開關頻率開始，達到高頻譜。電動汽車中的傳導性電磁干擾可以概括為任何通過傳導路徑，從源頭轉移到目標的電磁干擾。傳導路徑可以是直流電源匯流排、交流電源匯流排、電纜、電線或走線。在逆變器產生傳導輻射的情況下，電磁干擾透過直流電源匯流排傳播。
直流電源匯流排是連接車輛後端電化學電池和前端逆變器的傳導路徑。逆變器的電磁干擾透過交流電源匯流排到達電動馬達。交流電源匯流排連接逆變器和電機，長度通常在幾十公分之內。交流電源匯流排通常比直流電源匯流排要短。電纜長度越短，電磁干擾的影響就越小。因此，交流電源匯流排的電磁干擾比直流電源匯流排的電磁干擾要弱。
電動汽車中的輻射性電磁干擾
電動汽車在逆變器中快速切換電源電子設備時的電壓波動會產生傳導輻射。通常情況下，傳導性電磁干擾會在車輛的金屬底盤中產生共模電流。底盤中的共模電流會引起輻射性電磁干擾。電磁干擾輻射會從汽車底盤干擾內部系統，以及外部的車輛和電子設備。
如前文所述，來自逆變器的傳導輻射透過直流電源匯流排電纜和交流電源匯流排電纜分別傳播到電池和電機。這種傳導性電磁干擾以串擾的形式與電子電路耦合，干擾訊號互連。車輛電子結構中使用的數位訊號系統通常在高低電壓域之間使用隔離。隔離所提供的高阻抗路徑阻礙了傳導性電磁干擾到達二次側，電流被迫回到源頭。這些電流覆蓋了大的迴路區域，並開始產生會影響訊號電子的輻射性電磁干擾。
無論屬於哪種類型，電動汽車中的電磁干擾都會損害車載電子系統的正常運作。最常發生故障的位置是音訊系統、發動機控制單元、GPS 導航系統、防鎖死煞車系統、安全氣囊控制、汽車警報器、碰撞警告和預防系統。隨著電動汽車中電磁干擾場的強度不斷增加，電磁相容問題的嚴重性也有增無減。
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