新能源混合動力汽車電控系統電磁干擾故障分析與檢修方法

張利

摘 要：近年來，環境問題逐漸引起人們的關注，油耗與環境問題之間的矛盾日益加劇。作為一種不需要消耗燃料的節能汽車，新能源混合動力汽車吸引著人們關注的目光，并呈現出良好的發展趨勢。新能源混合動力汽車污染低，具有良好的應用前景，但也有缺點。因此，即使在當今的新能源混合動力汽車的應用中也存在某些限制。由于電動車輛的高度電集成而引起的電磁兼容性問題變得越來越突出。根據理論設計方案，優化電機控制器的電磁兼容性，文章在故障分析的基礎上，提出相應的檢修策略，以期在未來，能夠有效改善新能源混合動力汽車電控系統電磁干擾的相關問題。

關鍵詞：新能源混合動力汽車 電磁干擾 分析檢測 檢修策略

1 前言

在過去的十年中，日益增長的燃料消耗與環境問題之間的矛盾已引起越來越多的關注，并且為了改善這些問題，節省能源并減少排放，越來越多的人開始倡導綠色旅行。低能耗、基本無污染的新能源混合動力汽車正變得越來越流行，具有良好的應用前景。與傳統汽車相比，新能源混合動力汽車具有更嚴重的EMI問題。隨著新能源混合動力汽車使用越來越多的電子設備，汽車的電磁環境越來越復雜，干擾源和敏感設備的數量增加，在電子設備之間產生這種干擾和相互干擾，從而改善了新能源混合動力汽車的EMC，安全運行這已成為重要的研究課題。

2 新能源混合動力汽車電控系統電磁干擾機理分析

電磁兼容（ElectromagneticCompatibility，簡稱EMC），它是指設備或系統在電磁環境中正常運行而不會引起無法承受環境中任何事物的電磁干擾的能力。但是，只要擁有電子和電氣設備，當電子和電氣組件正常工作時，它們就會對其他電子和電氣設備造成電磁干擾以及周圍電磁的干擾，因此您將面臨電磁兼容性問題。而EMC能力，說白了，就是電子設備或系統要修煉一個“防護結界”，既防外面“武器攻擊”，也讓自己的“武器”不能出去禍害別人。隨著智能網絡，電氣化和ADAS等技術的進步，汽車電子設備和電子控制設備可能成為EMC干擾的來源，例如控制臺面板、車載娛樂設備等。由于新能源混合動力汽車的動力使用直接電驅動系統，因此在大功率半導體開關器件的開關過程中，由于高電壓和高電流瞬變而產生強烈的輻射和電磁干擾。因此，在正常情況下，新能源混合動力汽車要求CLASS3或更高級別才能獲得敏感電子組件的EMC。如果敏感電子組件的EMC性能不符合該標準，則干擾的電子設備會降級并起作用。干擾電子設備惡化，車輛突然停車，嚴重影響車輛安全。

電磁兼容性的三個主要研究目標是干擾源、傳輸路徑和敏感設備，干擾傳播模式可分為輻射發射和傳導發射，可以通過添加屏蔽層等來抑制輻射干擾。對電路設備的主要干擾影響來自傳導干擾，它是在電路內部產生的，干擾源通常是內部晶體振蕩器、脈沖產生等。噪聲信號通過導體傳播，并最終連接到其他電路設備。傳導干擾有兩種類型：共模干擾和差模干擾。共模干擾是在兩個導體上傳輸的具有相同能量相位和幅度的干擾信號，差模干擾在兩個導體中的傳輸幅度相同，但是它會干擾反向信號。

3 新能源混合動力汽車電控系統電磁干擾故障分析

在新能源混合動力汽車中，電機逆變器系統是主要的干擾源之一，因此分析系統的傳播路徑并找到干擾源是分析和解決該領域電磁干擾的基礎。要執行此步驟，有必要分析由內部組件和寄生參數產生的電磁干擾的頻譜特性，以及特定電動機逆變器系統的傳播路徑[1]。

3.1 點火系統電磁干擾

車輛對環境的電磁干擾源主要來自可產生電磁能的車輛部件。例如點火線圈，發電機，啟動器和其他使用磁場的附件。它主要來自高壓點火線圈的點火過程。點火線圈通過火花塞間隙產生脈沖式高壓電擊穿，以產生火花并釋放能量，以點燃氣缸中的燃油-空氣混合物以提供動力。在點火過程中，高壓線圈會對外部環境產生強烈的電磁干擾。當點火線圈的初級電路斷開時，在初級電路中產生阻尼振蕩。通常，一次電壓的最大幅度通常為300至500V。在沒有有效的抑制措施來抑制此瞬態電壓的情況下，電子設備可能會綁在一起并構成威脅，并通過以下方式嚴重干擾其他電子設備。

3.2 交流發電機充電系統電磁干擾

在交流發電機充電系統運行期間，只要兩者之間的接觸稍有變化，就會產生電火花并產生電磁波。由于發電機控制器自動將勵磁電流調節到輸出電壓水平，并且電子控制器使用的設置方法是立即關閉，因此勵磁線圈中會產生磁感應電動勢，作為頻率和峰值。電動勢也轉換為電磁干擾波。

3.3 控制板開關電源及晶振的電磁干擾

DC/DC開關電源產生的電磁干擾主要是由開關管的高頻開關和二極管的反向恢復引起的[2]。對于晶體振蕩器，其結構和工作原理是可以通過將電極鍍在石英晶片上，然后將其連接到振蕩電路來輸入信號。它用于單獨產生振蕩頻率。如果PCB設計不合理，則當晶體振蕩器靠近信號時，連接導線，電源端口或未完全接地時會發生電磁干擾。在調制模式下。干擾頻率帶寬和其他特性，晶體振蕩器產生的電磁干擾通常以輻射發射的形式出現，頻率通常是工作頻率或倍頻，并且干擾波形表現為尖峰，更易于測量、分析和控制。

4 新能源混合動力汽車電控系統電磁干擾故障檢修策略

4.1 明確干擾點檢測思路

解決新能源混合動力汽車電子控制系統中電磁干擾問題的基本思路可以分為幾個階段。第一個方面是解碼器的必要分析，在解碼器讀取和更改錯誤代碼的過程中。為了闡明更改的主要原因，我們將分析范圍以及一些更重要的參數。第二方面是使用示波器執行必要的測試。示波器會根據實際的傳感原理對特定組件執行波形檢測。確認將檢測后獲得的波形與正常條件下的組件波形進行比較。檢查可疑點，然后尋找其他干擾點。

4.2 合理分析參數

解決新能源混合動力汽車電子控制系統中的電磁干擾問題是非常必要的。在錯誤檢測過程中，技術人員必須首先使用解碼器分析并讀取錯誤代碼，以確定每個參數的范圍、波動范圍和靈敏度，在此過程中，錯誤檢測的重點是發動機轉速，曲軸位置，凸輪軸位置傳感器信號[3]。其他此外，考慮到示波器測試是最有效，最全面的誤差測試方法，技術人員可以通過將被測組件的波形與正常波形進行比較，從而根據測試結果快速找到受電磁干擾影響的可疑組件。有。必須有效地檢查和修理可能受到電磁干擾的可疑干擾源的一部分。

4.3 從干擾源入手，解決干擾源頭

在電子控制系統中，解決干擾源是關鍵，而解決電子控制系統對其他電子設備的干擾是關鍵[4]。它應該從干擾源和傳播路徑開始。大多數公司都為金屬零件加殼和屏蔽接地設計。一方面，接地是遏制騷擾源的最有效方法，而金屬零件在連接至車身接地時會泄漏。靜電充電路徑，防止靜電積累;另一方面，屏蔽是通過金屬絕緣原理來控制的。電磁干擾向外擴散，金屬外殼可用于圍繞電子控制系統中的干擾源。電子控制裝置對其他電子設備的電磁干擾路徑。

4.4 做好故障排除工作

目前，新能源混合動力汽車電子技術越來越先進，也引起越來越多的電磁干擾問題，并且一些非代碼錯誤和偽代碼錯誤大大增加了維護難度[5]。因此，維護人員應專注于傳感器電路，以檢查電路是否損壞，接觸不良等。因此，維系人員的重點任務是檢查每條傳感器信號線的連接是否良好，如果僅嚴重損壞了屏蔽電纜，由于傳感器信號屏蔽線損壞而引起的故障將導致強烈的電磁干擾，并且整個ABS都會異常運行，并且ABS警告指示燈將點亮。

5 結語

隨著電氣化、智能化、網絡化等新技術深度融合的趨勢，它不僅為汽車行業帶來了巨大的創新和想象力，而且為消費者帶來了更多的舒適和便利。特別是，不要小看高精度、快速響應的功能，例如車輛識別、導航、功率控制等，由于電磁干擾而無法正常運行將不可避免地導致車輛安全事故。因此，汽車電子的EMC功能是汽車制造質量體系的重要組成部分，也是各個汽車公司和零部件公司不可避免的研發重點。隨著新能源混合動力汽車研發水平的不斷提高，本文“拋磚引玉”，以期為后期車輛研究人員提供相應的理論參考。

參考文獻：

[1]蘇超杰.新能源混合動力汽車電控系統電磁干擾故障分析與檢修方法[J].汽車實用技術，2020，45（24）：182-184.

[2]陳國榮.新能源混合動力汽車電機及控制器的電磁兼容性測定[J].科技經濟導刊，2020，28（26）：42+21.

[3]張海軍，徐海寧，常偉，何方，袁峰，張軍，馬洪發，張娜，王松亭.基于有限元法的新能源混合動力汽車霍爾電流傳感器自動測試設備[J].電子世界，2020（07）：116-117.

[4]孫立軍，一種新型新能源混合動力汽車車身電子電磁兼容性試驗方法.安徽省，蕪湖賽寶信息產業技術研究院有限公司，2019-09-09.

[5]沈世輝，周琳凱，曾奕哲，史昇，曾潔，郭永偉.基于云平臺的新能源混合動力汽車電控系統通信設計[J].單片機與嵌入式系統應用，2017，17（09）：23-28.