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行车安全摆榜首 车辆EMI问题不行轻忽

目前车辆产业蓬勃发展,对于车辆之舒适性、便利性及安全性都相当讲究,并与各电子、电机产业相继结合使用,因此有许许多多的车辆电子电…

  现在车辆工业蓬勃开展,关于车辆之舒适性、便利性及安全性都恰当考究,并与各电子、电机工业相继结合运用,因而有许许多多的车辆电子电机产品如3C产品、通讯产品、电动马达、影音体系、车载信息与通讯体系,或是主、被迫安全体系如电动转向体系、防撞雷达、视野盲区侦测器等等都被广泛运用,乃至成为标准装备且以体系化办法整合于车辆内,开展出所谓轿车电子产品。

  这些轿车电子产品以如今开展趋势来看,现已不只是以往的单一功用,而是多种功用的体系。此类体系产品复合性功用越来越强壮且传输速度越来越快,体系内部电子线路也越来越密布与杂乱,而所发生的车辆电磁搅扰(EMI)首要来历往往都是存在于车内电子产品内,使车辆发生较以往更严峻的电磁搅扰问题,将直接或直接藉由车辆衔接线路影响整车体系。

  假如不恰当处理电磁搅扰问题,不只简略使内部电装部品彼此搅扰,更会危及到行车安全,因而车辆电磁搅扰问题变成了规划上的首要作业及应战。除了产品功用性进步且对电路规划的技能水准要求越来越高外,也有必要开端对产品中各个印刷电路板(PCB)与电路上集成电路IC)的电磁搅扰问题,打开研讨及运用量测技能加以防制。

  正视轿车电子产品EMI问题

  以往处理这些车辆电磁搅扰的问题,往往是都是当车辆规划完结并拼装后通过整车测验,才发现存在不少电磁搅扰问题,因而盲目针对车内有或许形成电磁搅扰问题之电装部品进行按捺对策,而短少全盘体系性的整车电磁搅扰规划规画,以至于无法有共通性及有用地处理电磁辐射问题,乃至越趋于严峻。

  车辆在处理电磁搅扰问题方面,需要在规划单一功用电路或整合体系之初即考虑电磁搅扰问题,并加以因应或是下降搅扰源。事前的防备比完结开发后进行弥补所花费的本钱更为下降。

  现在车辆中心帮忙厂商进行整车改进时,将电磁搅扰问题首要区别为通讯类产品中的「无线通信体系搅扰」、进行PCB板布局(Layout)时的「电路 PCB板电磁搅扰」、电子零件自身的「主被迫电子零件电磁搅扰」及电源输入端上所带来的「电源搅扰」四种,这些都是会发生在车辆上的电磁搅扰原因且较严峻。

  ? 无线通信体系搅扰

  跟着无线通信的产品开展与运用,逐步地导入车辆电子产品的领域,各个体系之间皆会发生搅扰噪声而形本钱体或是其他通讯频段的信号接纳与传输功用不良,如数据速率(Data Rate)下降、传输间隔变短等或许问题。此种无线通信的载台噪声(Platform Noise)首要由于多个意图发射的组件或模块一同严密建置于体系内时,一起动作或是在规划不良的情况下所形成彼此搅扰。其搅扰源现已形成电装部品与电装部品或是体系与体系之间的电磁搅扰问题,严峻的话,更会影响到体系内功用模块与模块之间的传输功率下降。因而,针对数字无线通信产品除了应加强下降自身发生噪声外,而且须进一步透过仪器及仿真软件对自身体系渠道(如中央处理器、内存)、外部衔接器(如USB)和内部无线芯片组/模块(如802.11a/b /g/n、蓝牙、GPS)加以剖析核算,找出较佳的电路规划与传输途径,避免彼此搅扰,尽或许将搅扰程度下降。

  ? 电路PCB板的电磁搅扰

  现在车用电子产品功用性杂乱化且操作频率不断地进步,印刷电路板由前期的单面板演变成多层板,体积也由大变小,可进行布局空间及主被迫电子零件摆放方位缺乏,使电路中的单位密度组件添加,形成印刷电路板的电磁搅扰问题越来越严峻。在多元及体系化功用的规划之下,电路上添加恰当多的主动性组件,如振荡器、微控制器(MCU)等等,且传输速度及数据添加,作业频率上升,所形成电磁搅扰现象也愈来越大。此外,曩昔的单一方向模仿传输信号,转变成数字差模传输,如 CAN及RF PCB传输线,也逐步在车用产品上被很多选用。所以,印刷电路板上搅扰问题须透过组件恰当摆置、合理导线安置及接地体系规划、信号频型的区隔等办法,进一步进行优化规划,如运用印刷电路板仿真软件进行体系化剖析,藉此修正布局的走线办法。

  ? 主被迫电子零件电磁搅扰

  现在车用IC功用越来越强、操作速度越来越快、运用越来越广泛,使得现在信息通讯与车辆工业在体系整合时所形成的电磁搅扰问题也越来越严峻,IC电路已成为车用电子体系之全体电磁搅扰的首要来历之一,运用体系芯片来完结整合混合信号(Mixed-signal)功用与高速I/O接口将是未来趋势,一起由于低电压制程技能的遍及,IC封装后,使得IC内部体系与芯片层级的信号与电源完好性易遭到电磁噪声搅扰。因而在开发规划产品时,如能要求芯片厂供应IC 电磁搅扰数据参阅,并选用低噪声的IC组件,将可减小后续带来的电磁搅扰问题。

  ? 电源搅扰

  现在车辆各种电装部品,都各自规划所属专用电源,耗电量较大之电装部品选用切换式电源规划办法,如运用脉冲宽度调变(PWM)IC驱动金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)到达可调变及安稳电压供应产品运用,但在电压的转化进程中,由于高速的电压切换频率及由PWM IC基频所引起的谐波噪声,这些噪声便是首要的电磁搅扰来历,会经由本体或线路以辐射或传导办法,形成产品电磁搅扰问题,最典型比如便是电动车上的直流对直流(DC-DC)转化器,首要的功用为高电压转成低电压供应车内部品运用,而于整车电磁搅扰测验时易遭到因直流对直流转化器零部品而形成量测值过高现象 (图1)。因而,不管是车内电装部品或是独自的车用电源转化器,在电源端的电路规划参加恰当滤波对策组件(如一、二阶以上的π型滤波器、电容、电感等)或是屏蔽以避免电源噪声,都能有用下降产品电磁搅扰

  

  图1 由直流对直流转化器发生的搅扰值

  揪出整车电磁搅扰来历

  由上述得知,现代电子技能在车辆上的很多运用,各种3C、通讯及影音等多样化产品已占有车辆总本钱的40%以上,乃至更多,而且车用电子通讯设备日渐遍及化,宽带年代的定位体系、天线、主动泊车体系、多媒体文娱体系、车载信息整合、远间隔医疗、主动转向等高科技的电子产品都成为车内装备。

  另一重要环节便是行车安全部分,主被迫安全体系的电子产品开发,也成为车辆标准装备之一。车用电子开发技能或是各种车种的开发与运用,提高了车辆的功用及价值,也大大满意人类需求上的方便性、舒适性,一起也带来日渐严峻及杂乱电磁搅扰问题。

  在车辆狭小空间中存在不同类型电装部品,彼此之间就很简略彼此发生电磁搅扰,不是成为搅扰源,便是被搅扰导致损失首要功用性,因而怎么找寻电磁搅扰源,而且达到契合电磁搅扰标准要求,是现在首要须战胜的难题之一。

  如今台湾法规已履行的车辆电磁兼容验证法规,为交通部「车辆安全检测基准第五十六之一、电磁兼容性」(以下简称56-1法规),内容包括各种车辆之测验办法,且在辐射搅扰测验上共分两大类,包括宽带搅扰与窄频搅扰。

  根据56-1法规界说,车辆在测验进程中有必要敞开车辆引擎或是车辆内电装零部品进行测验, 如表1所示分类。

  ? 宽带搅扰测验

  首要为敞开车辆的引擎、焚烧体系、电动马达、等进行测验,量测出由电动机内之换相设备因触摸通电而发生的搅扰,如有刷马达在换向进程是极快速之电流及电压的改换,而发生宽带搅扰。

  ? 窄频搅扰测验

  首要敞开车辆上具有数字信号或是通讯体系的电装部品,如影音体系或昂首显示器等进行测验,意图在于量测出由高速数字回路的0与1高速交换所引发的窄频搅扰。上述此两种噪声搅扰都会经由辐射或传导的办法彼此影响,并发生不行预期的电磁搅扰异常现象。

  在履行整车电磁搅扰测验时,车辆宽窄频搅扰测验的量测办法不同,而车辆的动力因驱动办法不同,设定测验条件参数亦会不同,如以内燃机为动力的车辆,量测时车辆引擎转速须视汽缸数量来区别,如表2设定条件。

  

  以电动车辆进行量测时,动力驱动体系中的电动马达工作须定速40km/h。而窄频噪声测验首要量测由车上内部电装部品中微处理器电路或是窄频发射源,如灯具、仪表板等,所发生的窄频电磁扰动且引擎为停止状况,如表3所示。

  

  图2 整车量测装备示意图

  车辆中心整车电磁兼容(EMC)实验室整车电磁搅扰的量测天线距车辆为10公尺(m),并对准车辆引擎中心进行测验,如图2为整车量测装备示意图,其检测基准的宽窄频辐射搅扰约束值如图3所示。

  

  图3 车辆内装体系的开展

  对症下药 扫除EMI

  

  图4 电磁搅扰改进验证流程

  由上述所说到车辆内部加载很多电装部品,但要在这些电装部品平分辨出辐射搅扰较高的部品并加以防制,以契合整车电磁搅扰标准的要求,须先进行整车电磁搅扰量测;在测验效果中如有宽带与窄频之量测值超出约束值时,可运用图4之电磁搅扰改进验证流程中过程1~3,先行找出辐射搅扰的电装部品再进行改进。此验证流程首要是以车内电装部品电源敞开的时刻不同,而进行量测测验剖析,或是运用零组件测验效果进行剖析,皆可有用找出相对应搅扰源的电装部品。

  在进行整车电磁搅扰测验后,常有量测效果超出约束值时,有必要寻觅搅扰源并进行改进,其改进的办法不外乎运用阻隔、屏蔽,但往往都是治标不治本,关于往后量产形成困扰。

  

  图5 车厂电装部品开发流程

  为了能简略且有用处理电磁搅扰问题,及保证电装部品电磁搅扰特性,正规车厂均会参阅各商场或是法规、标准等实验办法,自行拟定更谨慎及契合车厂需求之车辆零组件测验标准,并要求零组件厂商进行测验,从而承认产品契合相关电磁搅扰特性要求(图5),以便未来进行整车开发与测验时,可下降体系问题与处理问题时之参阅根据,如图6所示的车辆开发流程。

  

  图6 车辆开发流程

  EMC实验室供应对策良方

  由上述得知,车辆电磁兼容问题存在整车体系或是车内单一电装部品,一般来说都有必要经由 恰当测验验证后,才能够得知搅扰源,而测验办法须依循法规或国际标准,使产品取得重要的认证及产品电磁兼容特性要求,因而具有车厂认可、履行法规及设备完善的电磁兼容实验室更显得重要性。

  车辆中心于2003年首要完结车辆零组件验证实验室能量后,已连续取得交通部、全国认证基金会(TAF)、德国TUV、西班牙IDIADA、美国 A2LA与美国三大车厂(GM、Ford、Chrysler)认可实验室,于2013年,更进一步完结大巴士等级整车电磁兼容实验室建置,参加国内整车电磁兼容检测服务队伍,故车辆中心从车辆零组件至各类型车辆都有完善的测验验证能量。实验室并供应先进改进确诊设备与设备可让客户运用及运用,如光电转化器、示波器网络剖析仪、印刷电路板扫描仪(PCB Scanner)等等。

  车辆中心于车用产品电磁兼容问题改进上亦有丰厚经历及效果,包括车用多媒体主机、电动机车、电动车等,因而电磁兼容改进工程师可帮忙供应客户测验咨询、产品侦错及改进主张,并可供应电磁仿真软件先为客户的产品进行剖析后,再进一步改进,处理电磁搅扰问题。

  轿车相关电子产品需求大增,车辆电装部品及整车的电磁兼容测验更显重要,如今透过车辆研讨中心的整车/零组件电磁兼容实验室,可供应全体从产品开发到验证完好测验,及产品侦错改进技能咨询与对策计划,有助于提高厂商自主技能的树立与经历,并可节约研制及测验时刻,下降开发测验本钱,以把握产品上市的时效性,争夺更多订单。

  在国际上,车辆电磁兼容皆已有相关法规及标准等规则,因而成为车辆开展的重点项目之一,不管是整车或是电装部品都须透过完善的实验室测验,以保证契合相关标准的约束要求,以保证驾驶人行车安全。

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