業務部
聯系人:陳平
聯系電話:0769-23131676
傳真號碼:0769-23131096
移動電話:15989633801(微信同號)
Email:ZS1717@163.com
QQ:782352024
地址:東莞市莞城街道東城路莞城段33號405室
公司網址:http://www.mailinna.com
氫燃料電池系統電磁兼容性能提升解決方案及實踐
氫燃料電池汽車相比純電動車和燃油車在替代燃料與零排放方面具有無可比擬的優勢。近兩年,國內對于氫能和燃料電池汽車的關注度極大的提升,目前已發布多個工作規劃,系統推進氫燃料電池汽車的研發與生產。氫燃料電池作為車內的電氣部件,與氫燃料電池汽車的續駛里程、**性 息息相關,車企同樣會要求其EMC性能,如何進行EMC設計,成為了氫燃料電池電氣工程師必須考慮的問題。
1、 氫燃料電池系統分析
燃料電池系統與傳統車相比,主要特點是零部件比較多且整體布置復雜緊湊,為了使得系統中各零部件互不干擾,盡量在零部件設計源頭上就要充分做好相應的電磁兼容措施。當電磁干擾產生時,首先排除干擾源來自哪里,然后分析接地、濾波、屏蔽等是否可以優化以及是否能將干擾隔離等,其次再考慮被 干擾設備抗擾能力。
1.1 大功率DC/DC類開關部件
燃料電池系統內含高壓DC/AC和高壓DC/DC轉換器,以及動力控制單元FCU內的DC/DC轉換器,IGBT功率管的高速切換導致高速變化的電壓(dv/dt)和電流(di/dt)以及浪涌電流和尖峰電壓,這會引起大量的輻射干擾。另外功率開關管開通和關斷瞬間,由于分布電感和分布電容的存在,電感電流容易發生高頻振蕩,系統內控制單元內部的時鐘晶振頻率也會產生高頻噪聲,這些因素都會產生強大的電磁干擾,這種電磁干擾處理不好會嚴重影響整車控制器與CAN通信,導致CAN通訊頻繁報錯,無法正常通訊。
1.2 空壓機、水泵、氫循環泵等電機、電控類零部件
直流電機換向器的電流換向時會引起電流瞬間的大幅波動,產生強烈的電磁干擾。高頻干擾噪聲沿著電源線傳播,影響其他設備正常工作,形成傳導干擾。一定長度的電源線存在天線效應,能量通過線纜發射到周圍空間,形成輻射發射,對周邊電磁敏感設備造成影響。同時電機有線圈繞組,呈現感性,電機開啟與關停會引起電流突變,在感性線路中會產生劇烈的電壓脈沖,這種瞬間電壓突變會影響某些敏感器件正常工作,甚至具有破壞性。
1.3 FCU、CVM等控制類以及組合閥、背壓閥等閥類零部件
控制器內都是采用單片機為核心的處理電路,處理各種數字電路,這些電路均工作于開關狀態或者利用脈沖寬度調制(PWM)進行控制,這種數字脈沖電壓和電流中包含了許多高次諧波干擾,這種干擾會通過空間或者公共電源或者公共地干擾其他設備。
零部件是干擾源,但干擾信號也會通過與零部件相連的電纜線束直接耦合傳導或者通過空間耦合發射出來,此時,線束作為天線。系統設備使用的低壓供電線束為非屏蔽線束,非屏蔽線會導致干擾通過電源線和信號線(雖然信號線屏蔽但其兩端未接地,且無法實施整根信號線屏蔽,并無屏蔽效果)向外耦合。高壓屏蔽線也不能實現360°可靠接地且接地阻抗較大,導致本該起屏蔽效果的屏蔽線成為驅動天線,且對外通過空間耦合方式產生輻射干擾。
2、案例分析
某氫燃料電池系統進行輻射發射測試,產品狀態為:低壓DC24V,高壓DC450V,不涉氫,系統處于點火狀態,上位機通過CAN光隔與產品進行連接監控,燃料電池系統不發電;測試方法依據參考GB/T 18655-2010,測試限值采用GB/T 18655-2010等級3要求。測試數據結果發現:在低頻段,峰值與平均值為寬頻帶鼓起,無單個頻點突起,數據特點呈現寬帶噪聲;在高頻段(主要矛盾),峰值與平均值超出限值為固定頻率,單個頻點突起,數據特點呈現窄帶噪聲。超標數量:0.1MHz~2500MHz超出限值,低頻超標較為嚴重,*大超標三十多dB。