新能源混合动力汽车电控系统电磁干扰故障分析与检修方法

张利

摘 要：近年来，环境问题逐渐引起人们的关注，油耗与环境问题之间的矛盾日益加剧。作为一种不需要消耗燃料的节能汽车，新能源混合动力汽车吸引着人们关注的目光，并呈现出良好的发展趋势。新能源混合动力汽车污染低，具有良好的应用前景，但也有缺点。因此，即使在当今的新能源混合动力汽车的应用中也存在某些限制。由于电动车辆的高度电集成而引起的电磁兼容性问题变得越来越突出。根据理论设计方案，优化电机控制器的电磁兼容性，文章在故障分析的基础上，提出相应的检修策略，以期在未来，能够有效改善新能源混合动力汽车电控系统电磁干扰的相关问题。

关键词：新能源混合动力汽车 电磁干扰 分析检测 检修策略

1 前言

在过去的十年中，日益增长的燃料消耗与环境问题之间的矛盾已引起越来越多的关注，并且为了改善这些问题，节省能源并减少排放，越来越多的人开始倡导绿色旅行。低能耗、基本无污染的新能源混合动力汽车正变得越来越流行，具有良好的应用前景。与传统汽车相比，新能源混合动力汽车具有更严重的EMI问题。随着新能源混合动力汽车使用越来越多的电子设备，汽车的电磁环境越来越复杂，干扰源和敏感设备的数量增加，在电子设备之间产生这种干扰和相互干扰，从而改善了新能源混合动力汽车的EMC，安全运行这已成为重要的研究课题。

2 新能源混合动力汽车电控系统电磁干扰机理分析

电磁兼容（ElectromagneticCompatibility，简称EMC），它是指设备或系统在电磁环境中正常运行而不会引起无法承受环境中任何事物的电磁干扰的能力。但是，只要拥有电子和电气设备，当电子和电气组件正常工作时，它们就会对其他电子和电气设备造成电磁干扰以及周围电磁的干扰，因此您将面临电磁兼容性问题。而EMC能力，说白了，就是电子设备或系统要修炼一个“防护结界”，既防外面“武器攻击”，也让自己的“武器”不能出去禍害别人。随着智能网络，电气化和ADAS等技术的进步，汽车电子设备和电子控制设备可能成为EMC干扰的来源，例如控制台面板、车载娱乐设备等。由于新能源混合动力汽车的动力使用直接电驱动系统，因此在大功率半导体开关器件的开关过程中，由于高电压和高电流瞬变而产生强烈的辐射和电磁干扰。因此，在正常情况下，新能源混合动力汽车要求CLASS3或更高级别才能获得敏感电子组件的EMC。如果敏感电子组件的EMC性能不符合该标准，则干扰的电子设备会降级并起作用。干扰电子设备恶化，车辆突然停车，严重影响车辆安全。

电磁兼容性的三个主要研究目标是干扰源、传输路径和敏感设备，干扰传播模式可分为辐射发射和传导发射，可以通过添加屏蔽层等来抑制辐射干扰。对电路设备的主要干扰影响来自传导干扰，它是在电路内部产生的，干扰源通常是内部晶体振荡器、脉冲产生等。噪声信号通过导体传播，并最终连接到其他电路设备。传导干扰有两种类型：共模干扰和差模干扰。共模干扰是在两个导体上传输的具有相同能量相位和幅度的干扰信号，差模干扰在两个导体中的传输幅度相同，但是它会干扰反向信号。

3 新能源混合动力汽车电控系统电磁干扰故障分析

在新能源混合动力汽车中，电机逆变器系统是主要的干扰源之一，因此分析系统的传播路径并找到干扰源是分析和解决该领域电磁干扰的基础。要执行此步骤，有必要分析由内部组件和寄生参数产生的电磁干扰的频谱特性，以及特定电动机逆变器系统的传播路径[1]。

3.1 点火系统电磁干扰

车辆对环境的电磁干扰源主要来自可产生电磁能的车辆部件。例如点火线圈，发电机，启动器和其他使用磁场的附件。它主要来自高压点火线圈的点火过程。点火线圈通过火花塞间隙产生脉冲式高压电击穿，以产生火花并释放能量，以点燃气缸中的燃油-空气混合物以提供动力。在点火过程中，高压线圈会对外部环境产生强烈的电磁干扰。当点火线圈的初级电路断开时，在初级电路中产生阻尼振荡。通常，一次电压的最大幅度通常为300至500V。在没有有效的抑制措施来抑制此瞬态电压的情况下，电子设备可能会绑在一起并构成威胁，并通过以下方式严重干扰其他电子设备。

3.2 交流发电机充电系统电磁干扰

在交流发电机充电系统运行期间，只要两者之间的接触稍有变化，就会产生电火花并产生电磁波。由于发电机控制器自动将励磁电流调节到输出电压水平，并且电子控制器使用的设置方法是立即关闭，因此励磁线圈中会产生磁感应电动势，作为频率和峰值。电动势也转换为电磁干扰波。

3.3 控制板开关电源及晶振的电磁干扰

DC/DC开关电源产生的电磁干扰主要是由开关管的高频开关和二极管的反向恢复引起的[2]。对于晶体振荡器，其结构和工作原理是可以通过将电极镀在石英晶片上，然后将其连接到振荡电路来输入信号。它用于单独产生振荡频率。如果PCB设计不合理，则当晶体振荡器靠近信号时，连接导线，电源端口或未完全接地时会发生电磁干扰。在调制模式下。干扰频率带宽和其他特性，晶体振荡器产生的电磁干扰通常以辐射发射的形式出现，频率通常是工作频率或倍频，并且干扰波形表现为尖峰，更易于测量、分析和控制。

4 新能源混合动力汽车电控系统电磁干扰故障检修策略

4.1 明确干扰点检测思路

解决新能源混合动力汽车电子控制系统中电磁干扰问题的基本思路可以分为几个阶段。第一个方面是解码器的必要分析，在解码器读取和更改错误代码的过程中。为了阐明更改的主要原因，我们将分析范围以及一些更重要的参数。第二方面是使用示波器执行必要的测试。示波器会根据实际的传感原理对特定组件执行波形检测。确认将检测后获得的波形与正常条件下的组件波形进行比较。检查可疑点，然后寻找其他干扰点。

4.2 合理分析参数

解决新能源混合动力汽车电子控制系统中的电磁干扰问题是非常必要的。在错误检测过程中，技术人员必须首先使用解码器分析并读取错误代码，以确定每个参数的范围、波动范围和灵敏度，在此过程中，错误检测的重点是发动机转速，曲轴位置，凸轮轴位置传感器信号[3]。其他此外，考虑到示波器测试是最有效，最全面的误差测试方法，技术人员可以通过将被测组件的波形与正常波形进行比较，从而根据测试结果快速找到受电磁干扰影响的可疑组件。有。必须有效地检查和修理可能受到电磁干扰的可疑干扰源的一部分。

4.3 从干扰源入手，解决干扰源头

在电子控制系统中，解决干扰源是关键，而解决电子控制系统对其他电子设备的干扰是关键[4]。它应该从干扰源和传播路径开始。大多数公司都为金属零件加壳和屏蔽接地设计。一方面，接地是遏制骚扰源的最有效方法，而金属零件在连接至车身接地时会泄漏。静电充电路径，防止静电积累;另一方面，屏蔽是通过金属绝缘原理来控制的。电磁干扰向外扩散，金属外壳可用于围绕电子控制系统中的干扰源。电子控制装置对其他电子设备的电磁干扰路径。

4.4 做好故障排除工作

目前，新能源混合动力汽车电子技术越来越先进，也引起越来越多的电磁干扰问题，并且一些非代码错误和伪代码错误大大增加了维护难度[5]。因此，维护人员应专注于传感器电路，以檢查电路是否损坏，接触不良等。因此，维系人员的重点任务是检查每条传感器信号线的连接是否良好，如果仅严重损坏了屏蔽电缆，由于传感器信号屏蔽线损坏而引起的故障将导致强烈的电磁干扰，并且整个ABS都会异常运行，并且ABS警告指示灯将点亮。

5 结语

随着电气化、智能化、网络化等新技术深度融合的趋势，它不仅为汽车行业带来了巨大的创新和想象力，而且为消费者带来了更多的舒适和便利。特别是，不要小看高精度、快速响应的功能，例如车辆识别、导航、功率控制等，由于电磁干扰而无法正常运行将不可避免地导致车辆安全事故。因此，汽车电子的EMC功能是汽车制造质量体系的重要组成部分，也是各个汽车公司和零部件公司不可避免的研发重点。随着新能源混合动力汽车研发水平的不断提高，本文“抛砖引玉”，以期为后期车辆研究人员提供相应的理论参考。

参考文献：

[1]苏超杰.新能源混合动力汽车电控系统电磁干扰故障分析与检修方法[J].汽车实用技术，2020，45（24）：182-184.

[2]陈国荣.新能源混合动力汽车电机及控制器的电磁兼容性测定[J].科技经济导刊，2020，28（26）：42+21.

[3]张海军，徐海宁，常伟，何方，袁峰，张军，马洪发，张娜，王松亭.基于有限元法的新能源混合动力汽车霍尔电流传感器自动测试设备[J].电子世界，2020（07）：116-117.

[4]孙立军，一种新型新能源混合动力汽车车身电子电磁兼容性试验方法.安徽省，芜湖赛宝信息产业技术研究院有限公司，2019-09-09.

[5]沈世辉，周琳凯，曾奕哲，史昇，曾洁，郭永伟.基于云平台的新能源混合动力汽车电控系统通信设计[J].单片机与嵌入式系统应用，2017，17（09）：23-28.