關(guān)于人體電磁防護(hù)的整車(chē)48V系統(tǒng)布線方案的設(shè)計(jì)

武曉宇

（吉利汽車(chē)研究院 （寧波）有限公司，浙江 寧波 315316）

隨著汽車(chē)行業(yè)的高速發(fā)展，人們對(duì)車(chē)內(nèi)電磁輻射環(huán)境更加關(guān)注，汽車(chē)電動(dòng)化、智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)、48V系統(tǒng)相繼應(yīng)用在汽車(chē)系統(tǒng)中，這些技術(shù)的應(yīng)用將帶來(lái)車(chē)內(nèi)大電流設(shè)備及無(wú)線發(fā)射設(shè)備的增加，使車(chē)內(nèi)電磁環(huán)境更加復(fù)雜。48V系統(tǒng)主要包含BSG電機(jī)、48V線束、48V電池及DCDC，本文主要討論48V系統(tǒng)不同走線方式對(duì)車(chē)內(nèi)電磁發(fā)射測(cè)量結(jié)果的影響。

1 48V系統(tǒng)布線方案

1.1 方案一：48V電源線采用雙根走線

48V電池到BSG電機(jī)之間的48V電源線束采用雙根走線方式，BSG電機(jī)布置在前發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)，48V電池布置在后行李廂右側(cè)，48V雙根電源線束走向?yàn)椋€束從前機(jī)艙穿過(guò)副駕駛座椅下方，一直布置到后行李廂內(nèi)與電池連接。48V電源線束簡(jiǎn)易布置如圖1所示，等效電器原理圖如圖2所示。

1）方案優(yōu)點(diǎn)：48V正負(fù)極電源線并行走線且距離相互靠近，環(huán)面積最小，較小的環(huán)路面積既能減小對(duì)外發(fā)射量又能提高抗干擾性能，另電流I1=I2，大小相等方向相反，正負(fù)極電源線產(chǎn)生的電磁場(chǎng)可以相互抵消，有效降低了對(duì)外的磁場(chǎng)發(fā)射。

2）方案缺點(diǎn)：電源線并行雙根走線，線束成本較高。

1.2 方案二：48V電源正極線單根走線

圖1 48V電源線雙線走線

圖2 等效電路原理圖

48V電池到BSG電機(jī)之間的48V電源線單根走線，BSG電機(jī)布置在發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)，BSG電機(jī)負(fù)極接車(chē)身搭鐵，48V正極從前機(jī)艙穿過(guò)副駕駛座椅下方，一直布置到行李廂內(nèi)與48V電池正極連接，48V電池布置在行李廂右側(cè)，48V電池負(fù)極就近搭鐵，簡(jiǎn)易布置如圖3所示，等效原理圖如圖4所示。

1）方案優(yōu)點(diǎn)：48V正極電源線單根走線，負(fù)極就近搭鐵，線束成本較低。

圖3 48V電源線單線走線

2）方案缺點(diǎn)：48V電源正極單根走線，負(fù)極就近搭在車(chē)身上，形成的地環(huán)路面積較大，對(duì)外輻射大，電源線中電流I產(chǎn)生的磁場(chǎng)無(wú)法相互抵消，人體電磁防護(hù)性能差。

針對(duì)兩種布線方案在實(shí)車(chē)上的人體電磁防護(hù)性能表現(xiàn)，特開(kāi)展實(shí)車(chē)驗(yàn)證。

圖4 等效電路原理圖

2 實(shí)車(chē)測(cè)試

人體磁場(chǎng)防護(hù)測(cè)試采用標(biāo)準(zhǔn)GB／T 37130，測(cè)試頻段10Hz～400kHz，限值采用GB8702；針對(duì)人體區(qū)域 （頭部、胸部、臀部、腳部），中控區(qū)域，進(jìn)行不同工況下的車(chē)內(nèi)磁場(chǎng)采集，為評(píng)價(jià)車(chē)內(nèi)電磁環(huán)境提供數(shù)據(jù)參考。

2.1 測(cè)試設(shè)備

人體電磁防護(hù)測(cè)試設(shè)備主要包含：Narda探頭、傳輸鏈路、EHP50測(cè)試軟件、筆記本電腦。

2.2 測(cè)試工況

車(chē)速保持40km／h勻速運(yùn)行，所有可長(zhǎng)時(shí)間工作的電子器件保持正常工作，試驗(yàn)在10m法EMC半電波暗室內(nèi)進(jìn)行，比較兩種布線方案在腳部區(qū)域的低頻電磁發(fā)射。

2.3 試驗(yàn)條件

測(cè)試頻率：10Hz～400kHz；測(cè)試限值：GB 8702限值；測(cè)量位置：腳部區(qū)域1／2／3，區(qū)域2下對(duì)應(yīng)48V電源線走線，如圖5所示。

2.4 判定基準(zhǔn)

不同測(cè)試工況下，各測(cè)試點(diǎn)采集的X／Y／Z 3個(gè)方向的磁場(chǎng)測(cè)量值滿(mǎn)足GB8702限值要求。

2.5 測(cè)試搭建

測(cè)試布置按照GB／T 37130要求搭建，布置圖如6所示。

2.6 測(cè)試過(guò)程

2.6.1 車(chē)輛設(shè)置

車(chē)輛置于轉(zhuǎn)轂上，車(chē)帶轂?zāi)Ｊ剑?chē)速保持40km／h勻速運(yùn)行，所有可長(zhǎng)時(shí)間電子功能保持正常工作。

2.6.2 測(cè)試點(diǎn)固定

將Narda探頭分別固定在腳部區(qū)域1／2／3位置，準(zhǔn)備測(cè)試。

2.6.3 數(shù)據(jù)采集

1）車(chē)輛靜止熄火，采集10Hz～400kHz頻段內(nèi)的底噪數(shù)據(jù)。

圖5 測(cè)量位置

圖6 測(cè)試布置圖

2）車(chē)輛運(yùn)行，通過(guò)CANoe確認(rèn)48V系統(tǒng)是否工作。

3） 分別采集腳部區(qū)域1／2／3在頻段10Hz～400kHz的磁場(chǎng)數(shù)據(jù)，并保存數(shù)據(jù)。

4）完成2種布置方案的整車(chē)數(shù)據(jù)采集。

3 單根走線與雙根走線發(fā)射數(shù)據(jù)對(duì)比

3.1 單根走線和雙根走線測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比

通過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)比對(duì)，在頻段10Hz～400kHz內(nèi)，方案2的電磁場(chǎng)測(cè)量值比方案1的測(cè)量值偏高，特別是0.3～10kHz頻段，方案2的測(cè)量值接近限值，裕量?jī)H有0.607μT左右。測(cè)量數(shù)據(jù)如圖7、圖8所示。

圖7 方案1測(cè)量數(shù)據(jù)

圖8 方案2測(cè)量數(shù)據(jù)

最大發(fā)射頻點(diǎn)：1.489kHz；限值：4.1μT；測(cè)量值：3.496μT；裕量：0.607μT。

3.2 單根走線中不同位置測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比

通過(guò)不同位置測(cè)量值比對(duì)發(fā)現(xiàn)，位置2下的電磁場(chǎng)測(cè)量值最大，位置1和3相對(duì)較小，位置2距單根電源線距離最近，測(cè)試數(shù)據(jù)如圖9～圖11所示。

圖9 位置1測(cè)量數(shù)據(jù)

4 結(jié)語(yǔ)

本文是對(duì)48V電源線束不同布置方案對(duì)人體磁場(chǎng)防護(hù)測(cè)試結(jié)果影響的分析及討論，通過(guò)對(duì)比兩種方案下的整車(chē)測(cè)試數(shù)據(jù)得出結(jié)論如下。

1）對(duì)于整車(chē)48V系統(tǒng)，建議48V電源線采用電源線正負(fù)極并行走線布置方案，可有效降低車(chē)內(nèi)電磁輻射。

圖10 位置2測(cè)量數(shù)據(jù)

圖11 位置3測(cè)量數(shù)據(jù)

2）通過(guò)不同位置測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，距48V電源線越近的測(cè)試點(diǎn)測(cè)量值越大，48V電源線在線束走向上避開(kāi)人體磁場(chǎng)防護(hù)規(guī)定測(cè)試區(qū)域，同樣可能達(dá)到降低車(chē)內(nèi)電磁輻射的目的。