电子在车辆中的普及带来了EMI挑战

2019年8月8日//费利克斯·科比特
电子在车辆中的普及带来了EMI挑战
汽车行业的发展趋势,如“联网汽车”、高级驾驶辅助系统(ADAS)的广泛使用,以及半自动甚至全自动汽车的发展,推动了汽车中越来越多的电子设备的集成。因此,电磁干扰/EMC问题的潜在可能性随着电子系统的日益普及和它们在汽车中的物理邻近性而急剧增加。此外,对于依赖大电流系统的电动汽车来说,电磁干扰将是一个更大的问题,汽车动力系统有可能出现重大瞬变。

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今天的现代汽车有超过100个处理器运行系统,从关键的线控功能到车身电子设备(如电动镜子或门锁),到车内功能(如情绪照明、加热座椅或信息娱乐系统)。后者引入了大量来自外部来源的通信信号,包括GPS、无线电广播、蜂窝互联网连接和移动电话通过Wi-Fi或蓝牙传输的数据流(图1)。此外,其他信号来自安全系统,如防撞雷达或轮胎压力监测系统,通常使用射频通信。所有这些都会产生潜在的电磁干扰问题,因此,线驱动功能或ADAS等系统需要信号干扰保护,这可能会导致例如,已经有大量关于通过射频传输触发安全气囊的事件报告。

但这还不是全部:新技术将在未来几年引入,比如“移动物联网”(IoMT)。这将包括车到车(C2C)和车到基础设施(C2I)通信,提供交通状况和潜在危险的视图。这两项技术将使用IEEE802.11p,一种汽车专用的Wi-Fi版本。此外,在车辆内部,数据通过各种总线和协议传输,包括:用于日常功能的CAN(控制器区域网络);最TM(面向媒体的系统传输)多媒体协议;以及FlexRayTM用于关键的控制,如刹车和转向。以太网电缆被用于传输这些通信,但通常使用双线非屏蔽电缆,因为与屏蔽多导体电缆相比,它可以显著节省重量。

电的

在电动汽车中使用大功率电机和驱动器将带来更多的挑战。蓄电池直流母线高频切换,为牵引电机产生交流电;开关模式转换器将辅助设备和其余电子设备的母线电压下变频至12或24V(图1)。

图1。电动车辆动力系统(来源:美国能源部)

为了保持效率,igbt通常会在相对较低的频率下进行直流开关。然而,基于碳化硅(SiC)的器件越来越多地被使用,这些器件能够以良好的效率在更高的频率下工作。这意味着磁性元件和电容器等无源元件的尺寸减小,从而降低成本和重量。但就EMI而言,这是一种惩罚,尤其是在更高的频率上。

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