新能源汽车电控系统电磁干扰故障分析与检修方法

2021-03-05张清郁

现代盐化工 2021年5期

张清郁

（河南工业贸易职业学院，河南郑州 450000）

目前，新能源汽车中的电控系统已经向着现代化、多元化的方向进步，能提升汽车整体性能、改善汽车的应用现状。但是，新能源汽车电控系统在应用过程中经常发生电磁干扰故障问题，对系统的安全运行造成危害。应结合电控系统的情况研究预防电磁干扰的措施，提升检修维护的效果，确保各项操作的高质量、可靠执行。

1 新能源汽车电控系统电磁干扰故障的原理

新能源汽车电控系统在电磁环境中正常运行时，不会出现不能承受外界环境电磁干扰的现象，被称为电磁兼容。然而，在电控系统中的电子设备与电气设备运行过程中，组件处于正常的运行状态，可能会对其他电子设备或电气设备产生电磁干扰，或是受到外界电磁影响发生干扰性问题。这就是电磁兼容性差，简而言之，就是电控系统中的电子设备或电气设备缺少抗电磁干扰的性能与防护模式，不仅无法预防外界电磁干扰造成的影响，还可能对其他设备造成干扰。近年来，在我国智能化网络技术快速发展的进程中，电子化技术与ADAS技术等不断更新，新能源汽车的电子设备、电气设备可能会成为电磁干扰的主要来源，尤其是控制台面板部分、车载娱乐设备等，而新能源汽车的动力一般直接来源于电驱动系统，所设置的开关部件属于功率很大的半导体，开启、关闭的阶段会出现高电压与高电流的瞬变现象，形成一定的电磁干扰，对新能源汽车的安全性造成危害。尤其是系统中如果存在较为敏感的电子组件，电磁兼容性能与相关标准不符，就会导致电子设备受到干扰，甚至引发设备恶化的严重后果，车辆在行驶的过程中突然停车，导致安全性降低。在此情况下，应结合新能源汽车电控系统的特点与情况，详细、准确地研究和分析电磁干扰源的特点、敏感设备的情况、传输路径的特征等，着重分析辐射、传导类型的电磁干扰模式，通过设置屏蔽层的方式预防电磁干扰。值得一提的是，电路设备的电磁干扰问题主要是自传导干扰造成的，产生于电路内部。在多数情况下，干扰源都是内部晶体振荡器设备、脉冲设备等产生的。噪声信号是借助导体实现传播，最终与其他电路设备相互连接，形成共模类型、差模类型的干扰。其中，共模干扰主要是因为两个半导体传输的干扰信号具备能量相位相同、幅度相同的特点，而差模干扰问题是两个半导体传输的信号幅度处于相同状态，会对反向信号形成一定的干扰。

2 新能源汽车电控系统电磁干扰故障分析

2.1 充电系统的电磁干扰问题

在汽车电控系统的交流电机充电系统运作过程中，只要发电机设备、充电系统在相互接触的过程中出现略微的变化，就会产生电火花，最终引发电磁干扰的问题。由于发电机设备中的控制器部件会自动将激励电流调节至相应的输出电压水平和标准，而且电子控制器的部件设置为立即关闭形式，励磁线匝很容易出现磁感应电动势的现象，而作为其中的频率峰值，电动势会被转变成电磁干扰波，影响新能源汽车相关系统的安全水平、稳定性能[1]。

2.2 电动机的电磁干扰问题

一般情况下，新能源汽车中出现电磁干扰的电动机设备主要是起动机设备、风扇和刮水器电动机设备、加热电动机部分与自动调节门窗玻璃电动机部分等。此类电动机都属于自带碳刷与换向器的直流永磁类系统，如果操作期间出现了高速运转的现象，就很容易产生电火花，最终引发电磁波干扰的问题。从具体状况而言，启动器部分出现的电磁干扰问题，其干扰的频率和运行速度存在直接联系，电流的峰值很高，干扰性的危害也很严重，大多在发动机启动环节出现故障问题，而其他引擎运作期间的频率与峰值一般比启动器的频率低，并且峰值处于较弱的状态，但是所形成的电磁干扰也很容易导致新能源汽车驾驶期间安全性能和稳定性降低。

2.3 继电器方面的电磁干扰问题

目前，在研究和分析的过程中，主要将新能源汽车电磁干扰问题划分为内部类型与外部类型两种形式。外部类型干扰问题对电控系统正常运行产生的影响很小，而内部电磁干扰问题产生的危害性很大，尤其是在继电器触点快速开启与关闭的情况下，晶体管处于正常的工作电压状态，线圈出现了瞬态干扰源，频谱很高、能量也很强，在其他系统运作期间电流超出15 A数十倍的情况下，高速的运行状态会形成强电磁波辐射，峰值振荡的电压很高，在继电器设备和部件的周围形成电磁干扰信号，主要通过空气或电线辐射。若不能在系统运作的过程中对干扰信号进行严格的屏蔽处理，由于发动机的运行频率不同，会对新能源汽车电控系统的正常、稳定运作产生危害和影响[2]。

2.4 控制板开关电源的电磁干扰问题

一般情况下，新能源汽车控制板开关电源形成的电磁干扰，是由开关管高频开关与相关二极管反向恢复引发的，而其中的晶体振荡器设备在应用期间，结构、运行的原理主要是在石英晶片上设置电极，然后将其和振荡器电路的输入信号相互连接，用于独立生成振荡频率。若不能保证PCB设计的科学性与合理性，在晶体振荡器与信号相互靠近的情况下连接导线，电源端口会出现干扰问题，或者在没有完全接地的情况下，也会形成电磁干扰问题。在调制模式下，晶体振荡器设备与部件形成的电磁干扰一般是通过辐射发射的形式生成的，且频率多为工作频率或者倍频，干扰过程中的波形也是尖峰，更有助于测量、控制与分析处理[3]。

2.5 点火系统的电磁干扰问题

新能源汽车在环境方面的电磁干扰源一般是形成电磁能的车辆部件，例如点火线圈的部分、发电机的部分、启动器的部分、磁场附件的区域。在高压点火线圈实际的点火操作方面，通常会在火花塞间隙形成脉冲类型的高压电击穿，形成火花之后能正常释放能量，动力来源于汽缸内的燃油、空气混合物燃烧。具体而言，高压线圈会在外部环境中形成强大的电磁干扰，在点火线圈为初级电路断开状态的情况下，形成阻尼振荡，一次电压的最高幅度一般是300～500 Ⅴ，如果没有设置有效的抑制方式对瞬态电压进行抑制，可能会导致电子设备被绑在一起，形成一定的威胁，对其他电子设备造成严重的干扰性[4]。

3 新能源汽车电控系统电磁干扰的检修方法

3.1 合理使用干扰点的检测方法

在实际检修的过程中，应结合电控系统电磁干扰问题的发生规律与特点，采用阶段性的检测方法。第一个阶段就是利用解码器设备分析电磁干扰的情况，合理进行错误代码的读取，完成读取操作之后进行更改处理，同时需全面研究和分析更改原因、具体情况，设定分析的范围和重要参数，便于有效应对、处理电磁干扰的各类问题。第二个阶段就是通过示波器设备执行测试工作，按照传感器原理、特点等检测组件波形，获取相应的波形信息内容，对比检测出来的波形与正常波形，及时发现可疑点，明确是否有其他干扰的现象。一旦发现存在其他干扰点，立即维修处理，从根本上避免电磁干扰造成的影响和威胁[5]。

3.2 严格控制干扰源

电控系统内的干扰源防控属于非常关键的工作，只有严格进行电磁干扰源的控制，才能保障新能源汽车的安全性。因此，检修工作应结合电控系统的电磁干扰问题发生规律和特点，有针对性地执行相应的干扰源控制工作。首先，应全面考虑干扰源传播的路径情况，采用金属零件设置外壳的方式或屏蔽接地的方式处理，尤其是使用接地措施，属于预防电磁干扰最为科学的方式，且金属零件在连接汽车接地的过程中，会对静电充电路径进行控制，以免出现静电积累的现象。其次，根据电控系统的电磁干扰状况进行屏蔽处理，形成金属绝缘的良好模式，同时配合设置金属零件的外壳，预防电磁干扰扩散的现象，从干扰路径方面形成良好的干扰源控制模式。

3.3 完善故障排除与排查的方案

当前，我国新能源汽车电控系统的技术不断更新、升级，虽然能提升电控的先进性，但是容易引发更多的电磁干扰问题和现象，生成新的非代码错误、伪代码错误，导致维护的难度增大。在此情况下，相关的维护工作人员应结合电控系统的运行状态，严格分析和了解传感器电路的特点和情况，经常对电路进行检查，明确有无损坏或接触不良的问题，盘点相应的传感器信号线是否可以良好接触，若只是屏蔽电缆损坏，就要进行细致的维修处理。同时，在排查的工作中还需检查信号屏蔽线的情况、ABS的警告指示灯情况等，预防可能会出现的问题。

3.4 做好参数的分析工作

在参数的分析过程中，应结合电控系统的情况、特点，研究电磁干扰的情况，检测相应的错误参数与数据，安排技术人员通过解码器设备读取其中已经出现错误的代码，明确各个参数范围，了解波动的范围特点，同时针对发动机设备的转速合理检测处理，掌握具体的曲轴位置状况、凸轮轴的位置状况等。另外，要求相关的技术人员形成正确观念，归纳总结相应的工作经验，在日常电控系统检查、维修、管理过程中，利用先进的软件系统、计算机系统等分析参数信息内容，按照参数的特点、情况等，完善电控系统的检修、维修计划，借助有效的检修方式提升电控系统电磁干扰控制的有效性。