电动汽车的EMC设计浅析

电磁兼容EMC问题同一需要分为EMI（本身产生的电磁波向外发射的发射源）和EMS（抗电磁波干扰），目前国内车企大多是在处理EMI问题，毕竟自己的产品不能影响社会，过不了法规，影响到市场的投放。由于屏蔽EMS的频谱范围要远远的大于EMI，因此EMI如果做不好，更没办法把EMS的问题考虑到位。

 有关零部件级和整车级别的EMC引用到的标准有很多，本文特意收集相关标准如下：

另外，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很大的差异，因此很难给出同一的测试方案及量化标准。电磁兼容是系统工程问题，因此在测试阶段需要做出详细的测评、优化及管理，形成一套可行性高的正向开发设计方法。因此为了配合正向开发，类似APQP的系统化EMC设计流程显得必不可少：EMC开发流程：EMC规划阶段、EMC系统架构布局阶段、EMC设计阶段、EMC系统测试及状态冻结阶段、EMC评估、评审和优化阶段；

EMC设计需要大量专业设计、工艺以及各系统的多方参与，并标准、规范法则及经验进行决策和执行。EMC设计阶段，通常根据整车电气的布局，电子器件的接地、屏蔽和滤波展开；

布局：整车电气、电子部件布局设计要求

     1.各电气电子部件在整车上的布置位置、方向等，要遵循其走线顺畅、走线的距离最短、走线形成的环路面积最小的原则，以降低线缆作为等效天线向外辐射电磁波的效率，且降低耦合外界干扰信号而影响其本身正常工作。整车上的强干扰源（如电源、电控、OBC 等高压零部件）与敏感设备（如车载天线、接收机、功放、VCU、中控屏、雷达等）在整车上布置时需保证其在空间上隔离开，推荐空间直线距离 10cm 以上，避免敏感设备被干扰而影响正常工作，部分敏感设备可以通过调整其布置方向来减小与强干扰设备之间的空间耦合，亦可以借助整车结构的优势（金属格挡、凹槽等）进行布置，同样可以减小被干扰几率。

     2.高压线束是否使用屏蔽线缆设计可根据整车和零部件实际情况决定。如若整车高压线束（高压直流母线、电机三相线、充电电源线等）使用屏蔽线，推荐使用屏蔽编织密度不低于

85%的单层屏蔽线或者双层屏蔽线（编织网+编织网或者编织网+铝箔）。线缆屏蔽层在与接插

件或者车身、零部件机壳搭接时建议 360°全搭接。低压控制线、信号线、通信线等可根据整车和零部件实际情况确认是否使用屏蔽线、双绞线、同轴线等。对于整车 CAN 通信线，电机旋变线，信号采样线等敏感信号线如若使用屏蔽线，建议使用双绞单层或者双层屏蔽线，以增加线束的抗干扰能力；对于音视频信号线，建议使用同轴线在保证信号质量的前提下提高其抗干扰能力；对于部分强干扰低压线束，也可使用屏蔽双绞线以降低线束本身的噪声发射水平。

高压线束与低压线束应分层设计走线，以降低高低压之间的耦合干扰，高压线束与低压线束尽可能不要平行走线，应垂直交叉走线，若不可避免平行走线时，要保证平行走线尽可能短，且间隔>20cm 或中间加金属隔离结构，以降低高低压之间的耦合干扰。另外，高压线束和低压线束的走线路径应尽可能短、环路面积最小，以减小线束对外的辐射发射及耦合到外部干扰；低压线束集中走线时，应把低压敏感信号线与强干扰源的低压线分开走线，避免相互之间的耦合干扰。

接地：车载电气部件壳体接地设计要求

     1.为了保证干扰噪声环路可控，电气设备的壳体都推荐进行专门的搭铁接地设计，从而保证零部件壳体和车身等电势，保证部件上的干扰信号具有低阻抗的泄放路径，降低对外的电

磁辐射发射。推荐整车必要进行接地的部件有：电机驱动器，电机本体，高压电池包，车载

电源，发动机，空调压缩机等其它包含电机的部件。壳体接地设计需要考虑的几个方面：接地线，接地位置（电气部件本体和车身端），紧固螺钉，车身搭接面处理。接地线，在满足高压安全要求的前提下，可使用铜编织带或者线缆形式实现，线缆长度推荐不超过 20cm；接地线本身需要保证较低的直流阻抗与交流阻抗。接地位置要求分为电气部件本体和车身端，电气部件本体的接地位置需要尽可能靠近高压线束接插件端口，可以保证较低噪发射水平和较高的抗干扰能力，例如动力电池包壳体接地位置，靠近高压出线口位置（近端）接地优于远端接地，近端可以有效减小噪声环路面积；车身端接地位置要求尽量靠近部件本体位置，以缩短接地线长度。紧固螺钉要求，接地线紧固螺钉本身需要导电设计，并且需要做防腐蚀处理，否则会影响接地效果；螺钉规格推荐使用M8（含以上），以增大接触面积。接地线车身搭接面需要导电处理，并且需要防腐蚀工艺处理；搭接面面积需要超过紧固螺栓头（或螺母）面积。

另外，高压电气部件至少 1 根搭铁线，强干扰源零部件建议 2 根以上搭铁线，搭铁线尽

可能短、粗（建议：长度≤20cm，长宽比小于 5，保证接地阻抗最小）。

屏蔽：整车系统屏蔽设计要求

1 零部件机壳屏蔽设计

高压电气部件的机壳应做屏蔽设计，以降低零部件对外的电磁辐射发射，同时也降低其

受到外部电磁辐射干扰。具体设计要求如下：

（1）上下壳搭接处得密封胶不能影响搭接阻抗，用导电密封胶条最佳，建议上下机壳

搭接阻抗≤5mΩ ；

（2）机壳螺钉搭接处不能喷漆、涂胶等影响搭接效果；

（3）机壳上螺孔的间距建议≤7cm；

（4）若机壳有开孔需求，孔缝最长边的尺寸建议≤5cm；

2 高压线缆总成屏蔽设计

高压线缆总成是否屏蔽设计，应根据整车及零部件 EMC 设计策略确定。

若高压线缆总成为屏蔽设计，则屏蔽层在端口 3600 搭接，不建议悬空和猪尾巴形式搭

接，且屏蔽层需双端接地，建议屏蔽层的直流电阻≤25mΩ /m，连接器两端屏蔽层直流电阻

≤5mΩ /m，屏蔽层（靠近连接器尾部）到产品壳体或适配件的搭接电阻≤10mΩ 。

3 低压线缆屏蔽设计

针对通信信号线、旋变信号线，其对干扰信号比较敏感，且会影响整车的安全性能；因

此必要时应做专门的屏蔽设计，以降低此类信号受到的耦合干扰。

敏感的通信线建议使用屏蔽双绞线，屏蔽层双端接地，接地线应通过低压端子的管脚接

至板子内部的信号参考地平面。

滤波：车载电气和电子部件端口滤波及防护设计要求

1 滤波设计

车载电气、电子设备产生的电磁干扰信号会通过端口传导至线束后：一方面，线束的天

线效应会产生对外的辐射发射，引起辐射发射超标及辐射干扰其它车载电器；另一方面，干

扰信号经线束传导至其他车载电器，对其产生直接的传导干扰。因此，对车载电气、电子设

备的端口建议根据实际情况做滤波设计，具体设计要求如下：

（1） 高压母线端口：可采用电容、磁环组合的方式进行差模、共模滤波；

（2） DCDC 电源的低压（12V）输出端口：建议采用电感、电容组合进行滤波；

（3） 低压电源输入端口：建议可采用电感、电容组合进行差模滤波设计；

（4） 通信端口：建议采用电感、电容组合进行差模、共模滤波设计。

以上所有的滤波电路设计时均需根据各电气、电子部件的噪声频率特性进行，对特定噪

声的频段进行选型设计，必要时可利用仿真软件进行辅助参考，但不能仅依靠仿真的结果，

必须要进行实际测试验证。

2 防护设计

低压电源输入端口、通信端口等低压敏感信号端应进行防护设计，防护设计除了选用本

身抗干扰性较强的芯片或器件外，也可增加像共模电感、电容、TVS（瞬态抑制二极管）、压敏电阻等器件进行防护设计，具体使用可根据各部件或整车实际的干扰波形的特性来选型确定。