电动车整车EMC设计规范引言电动汽车车载电器部件要满足相应EMC技术要求，就应考虑其内部元器件和导线的合理布排，并做相应的测试及优化工作。由于整车电气系统为各电器部件及连接线缆的集成体，设备之间的相互影响加剧了电磁环境的复杂性，部件级EMC测试和整车EMC测试关联解析难度大。同时各车型在功能、市场定位、系统架构与布局、零部件电磁特性、集成度等方面可能存在较大差异，很难给出一个或一组统一的定量化指标去适合于所有电动汽车.GB/T 18655-2010 车辆、船和内燃机 无线电骚扰特性 用于保护车载接收机的限值和测量方法GB/T19951-2005 (ISO10605-2001)道路车辆-静电放电产生的电骚扰试验方法GB 17799.3-2012 电磁兼容 通用标准 居住、商业和轻工业环境中的发射标准GB/T 17626.8-2006 电磁兼容 试验和测量技术 工频磁场抗扰度试验GB/T 18387-2008 电动车辆的电磁场发射强度的限值和测量方法，宽带，9kHz30MHzECE R10.05 欧盟汽车电磁兼容法规ISO 7637-1 道路车辆由传导和耦合引起的电骚扰 第1 部分：定义和一般要求ISO 7637-2 道路车辆由传导和耦合引起的电骚扰 第2 部分：沿电源线的电瞬态传导ISO 7637-3 道路车辆由传导和耦合引起的电骚扰 第 3 部分：除电源线外的导线通过容性和感性耦合的电瞬态发射ISO 10605 道路车辆静电放电测试方法ISO 11452-1 道路车辆电子器件抗窄带辐射骚扰测试方法 第一部分：一般定义及术语ISO 11452-2 道路车辆电子器件抗窄带辐射骚扰测试方法 第二部分：自由场法ISO11452.2-2004 道路车辆 窄频辐射电磁能电气干扰的部件测试方法 第二部 分：吸收器 带护衬屏蔽式外壳ISO 11452-4 道路车辆电子器件抗窄带辐射骚扰测试方法 第四部分：大电流注入法ISO 11452-8 道路车辆电子器件抗窄带辐射骚扰测试方法 第八部分：抗电磁场干扰ISO/IEC 17025检测和校准实验室能力认可准则CISPR 25 用于保护车载接收机的无线电骚扰特性的限值和测量方法 CISPR 16 无线电骚扰和抗扰度测量设备和测量方法规范1电磁兼容性的影响因素在一个特定的环境中，电磁兼容性可以分成三部分考虑：干扰源，传播途径和敏感源。干扰源是指任何产生电磁干扰的元件，可以是环境中的任何电器也可以是人活着自然环境。干扰的传播途径是指干扰通过可能的方式触达敏感源的全过程，其传播方式只有传导和辐射两种，但路径可以有很多种。敏感源是指一切易受到电磁干扰的元件或者系统。1.1干扰源电动汽车的电磁干扰源大致可以分为两类，自然干扰源和人为干扰源。自然干扰源是指由自然现象引起的电磁干扰，包括静电放电、闪电等。人为干扰源是指由人工装置产生的电磁干扰。1.2自然干扰源，对于电动汽车来说，主要是静电放电和雷雨天气的闪电。静电放电，在电动汽车已经组装完成的状态，并不会给整车带来太大影响。但在电气组装阶段，电气元件没有接地，如果组装操作人员没有静电去除措施，就直接触摸电路板等敏感元件，极高电压的静电放电，就可能直接造成元件损坏。1.3人为干扰源，指的主要是电动汽车上所有电气设备。理论上，他们都可以发射干扰，或者被其他电磁信号所干扰。车载干扰源主要有电机、动力电池、电力电子装置、电动辅助系统等等。电压和电流的剧烈波动，产生电磁场的变化，感生电磁场和电流、电压，对环境里的其他电气产生影响。设备的功率越大，频率越高，则产生的传导和辐射的干扰信号就越强烈，影响的范围和程度就越大。按照干扰信号的存在模式不同，车载干扰源主要分为差模干扰源和共模干扰源；按照告饶信号的传播方式分， 有传导干扰和辐射干扰两种形式。1.4传播路径在连接电机控制器和动力电池及车上其他用电设备的直流母线和高低压电缆上，驱动电机控制器，电动转向泵控制器、刹车助力控制器等具备逆变功能的电气产生的噪声以传导的形式将噪声传至远端。电机控制器等电气参数波动频繁的设备，中间如果以长导线形式连接，则设备本身加上导线的天线作用，把辐射干扰散播到周围空间。1.5敏感源电动汽车上的敏感源很多。高压系统，每一个依靠波形控制的高压电器，如果受到电磁干扰，可能输出错误的控制信号。低压系统，比如整车控制器VCU、CAN通讯系统、电池管理系统BMS（尤其开关触发电路和传感器），能量管理单元，制动控制器等等，几乎每一个具备控制调节功能的电气都是敏感源。电磁兼容设计在电动汽车上的重要性可见一斑。2 电磁干扰抑制噪声的方法总体上看，电动汽车的电磁兼容性可以从电磁兼容的三要素来分析，干扰源、传播途径和敏感源， 三要素中任何一个条件被控制， 系统的抗电磁干扰性能都将得到改善。2.1通常的抑制干扰方法有三类：屏蔽，滤波和搭铁2.11屏蔽，主要解决辐射干扰，防止干扰源向周围环境传播干扰或者被环境中的电磁信号干扰。屏蔽的效果与屏蔽层材料，屏蔽层厚度，环境中的信号类型、信号强度，屏蔽层的完整性等因素有关。2.12滤波，主要解决传导干扰，通过电路传导的干扰，无法依靠屏蔽手段避免，只有在电路中设置滤波装置。滤波器的参数设置与被保护回路及干扰源的频率有直接关系，可以根据两者之间的差距选择滤波器类型和参数。动力系统中的导线，具有很强的天线特性，既可以接收外来干扰信号，也可以发射干扰信号到环境中。2.13搭铁，是针对共模干扰采取的抑制措施，联通干扰源与系统地，可以减小干扰信号的电流或者电压。但并不是直接使用导线连接就能完全起到抗干扰的作用，接地的效果与接地模式密切相关。不合适的接地，反而会将汽车搭铁系统中的干扰信号传输给原本屏蔽措施非常完善的系统。2.14屏蔽，同时实现阻断传播通道和消灭干扰源或者敏感源的目的；滤波，基于阻断传播通道的理论；搭铁，基于消灭干扰源理论。3电动汽车抗电磁干扰的设计原则3.1敏感源必须布置在远离主要干扰源的位置(间距500MM以上)，电动汽车上最大的干扰源就是电机和电机控制器，功率大，频率高。3.2整车控制器、制动控制器等关键控制系统，必须远离电机系统；（间距达到400MM以上）。3.3电机和电机控制器之间，尽量靠近摆置，避免扩大骚扰范围，降低连接导线的发射能力。3.4 注意线束走线方式和尽量选用适当的线束类型。3.5线束本身具有天线的性质，导线的长度尽量短，最好不要大于干扰信号波长的0.1倍；3.6高压线束和低压线束不能密集固定在一起，必须保持一定的距离（300MM以上）；3.7高低压之间避免平行走线方式，如果无法保证可靠的距离，则尽量垂直布置；在条件允许的情况下，选择屏蔽线和双绞线。3.8对强干扰源采取屏蔽措施，加强对大功率高频率的IGBT模块及变压器等的屏蔽措施，可以单独对这些模块先施加一层屏蔽层，再在电机控制器外部整体屏蔽一次；3.9屏蔽层的小的缝隙和孔洞，使用导电衬垫填补缝隙，用金属丝网遮蔽较大的窗口，避免电磁波泄漏；3.10差模干扰在电动汽车上的比例较小， 可以在信号线和电源线上串差模扼流圈，或者干扰源和敏感源之间并联电感，组成低通滤波器。3.11对于共模干扰，可以在工作电路中串联共模扼流圈，或者在地与导线之间并联电容，组成LC滤波电路，过滤掉共模干扰噪声。3.12如果系统已经组装文成，无法轻易做进一步的改动，而电磁干扰检测无法通过时，可以考虑在整个线束上增加一个共模扼流环。3.13合理设计电动汽车整个电气系统的搭铁，常见的接地方式有：单点接地，多点接地，混合接地和悬浮地。接地需要注意以下几点。1) 根据不同的工作信号频率范围选择接地方式；2) 接地线的种类对接地效果有很大影响，一般选用扁平线；3) 设计的接地点尽量靠近接地电气，缩短接地线长度。4 元器件布局4.1印刷电路板进行EMC设计时，首先要考虑布局。4.1.1考虑印刷电路板的结构尺寸大小，考虑如何对器件进行布置。因此根据电路的功能单元，对电路的全部元器件进行总体布局。同时考虑到电磁兼容性、热分布、敏感器件和非敏感器件、I/O接口、复位电路、时钟系统等因素。4.2一般来说，整体布局时应遵守以下基本原则：4.2.1、当线路板上同时存在高、中、低速电路时，应该按逻辑速度分割：布置快速、中速和低速逻辑电路时，高速的器件（快逻辑、时钟振荡器等) 应安放在靠近连接器范围内，减少天线效应、低速逻辑和存储器,应安放在远离连接器范围内。这样对共阻抗耦合、辐射和交扰的减小都是有利的。4.2.2、在单面板或双面板中，如果电源线走线很长，应每隔3000mil对地加去耦合电容，电容取值为10uF1000pF，滤除电源线上高频噪声。4.2.3、在单面板和双面板中，滤波电容的走线应先经滤波电容滤波，再到器件管脚，使电源电压先经过滤波再给IC供电，并且IC回馈给电源的噪声也会被电容先滤掉。至于去耦电容安放位置要根据实际情况来定，并不是绝对放在电源正极处，也可能放在电源负极处，原则上保证接地阻抗最小。4.2.4、时钟线、总线、射频线等强辐射信号线远离接口外出信号线至少1000mil，避免强辐射信号线上的干扰耦合到外出信号线上向外辐射，晶体、晶振、继电器、开关电源等均为强辐射器件布局时应着重考虑。4.2.5、滤波器（滤波电路）的输入、输出信号线不能相互平行、交叉走线，避免滤波前后的走线直接噪声耦合。4.2.6、对于始端串联匹配电阻，应靠近其信号输出端放置，即驱动源放置。 4.2.7、为IC滤波的各滤波电容应尽可能靠近芯片的供电管脚放置，减少高频回路面积，从而减少辐射。4.2.8、在PCB板上，接口电路的滤波、防护以及隔离器件应该靠近接口放置，并且遵循先防护后滤波的原则。4. 2.9、线路板电源输入口的滤波电路应靠近接口放置。 4.2.10、当接口电路采用隔离方式进行滤波设计时，且隔离区其他层不允许有其他走线。4. 2.11、靠近PCB板边缘4mm以内不允许放置元器件。4.2.12、按照电路信号的流向安排各个功能电路单元的位置，使布局便于信号流通，并使信号尽可能保持一致的方向，信号走线最短、不产生回流。4.2.13、以每个功能电路的核心元件为中心，围绕它来进行布局。元器件应均匀、整齐、紧凑地排列在PCB上，尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连线。4.2.14、高频工作的电路，要考虑元器件之间的分布参数。一般电路应尽可能使元器件同一方向排列。4.2.15、尽可能缩短高频元器件之间的参数，减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。易受干扰的器件不要相互挨得太近，输入和输出元件应尽可能远离。4.2.16、元器件的位置应按电源电压、数字及模拟电路、速度快慢、电流大小等进行分组，以免相互干扰。根据元器件的位置可以确定印制板连接器各个引脚的安排。所有连接器应安排在印制板的一侧，尽量避免从两侧引出电缆，减少共模辐射。4.2.17、高频滤波电容必须放在每个IC电源的引脚附近，减少对地回路，且要求每个电源引脚放一个高频小电容。4.2.18、存在较大电流变化的单元电路或器件（如电源模块的I/O，风扇及继电器）附近应放置储能电容和高频滤波电容。5、印制板布线5.1、在印制板布线时，应先确定元器件在板上的位置，然后布置地线、电源线，再安排高速信号线，最后考虑低速信号线。应先布地线，这条规则很重要，地线最好布成网状布置。 5.1.1、电源线：在考虑安全条件下，电源线应尽可能靠近地线，以减小差模辐射的环面积，也有助于减小电路的交扰。5.1.2、时钟线、信号线和地线的位置：信号线与地线