電動(dòng)汽車——電磁兼容的隱秘戰(zhàn)場(chǎng)

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炎熱的夏季，長(zhǎng)三角這家高科技電子生產(chǎn)廠內(nèi)，自動(dòng)化產(chǎn)線正如火如荼的完成產(chǎn)品的組裝和測(cè)試。

工廠的自動(dòng)化裝配線從事著多項(xiàng)復(fù)雜任務(wù)，涉及精確的信號(hào)傳輸和無(wú)線通信。雷電的肆虐和它所產(chǎn)生的電磁干擾擴(kuò)散到工廠內(nèi)部，破壞了一些關(guān)鍵的通信鏈路，使工廠的生產(chǎn)進(jìn)程受到嚴(yán)重的影響。機(jī)器人停工導(dǎo)致生產(chǎn)延誤和生產(chǎn)能力下降，傳送帶故障使得產(chǎn)品的運(yùn)輸和組裝受到阻礙，而質(zhì)量控制傳感器失靈則可能導(dǎo)致缺陷品的生產(chǎn)。這一系列問(wèn)題嚴(yán)重威脅著工廠的正常運(yùn)營(yíng)和產(chǎn)品質(zhì)量。

此刻，下班的你，正駕駛著汽車在回家路上，車?yán)锊シ胖矚g的電臺(tái)音樂(lè)。突然間，悅耳的音樂(lè)中也夾雜進(jìn)些許噪音和靜電的吱吱聲，一時(shí)間，你的好心情蕩然無(wú)存......

這種現(xiàn)象叫電磁干擾（EMI），它是由外部來(lái)源引起的電氣路徑或電路中的噪音或干擾。EMI由自然或人為引起，會(huì)導(dǎo)致電子產(chǎn)品運(yùn)行不暢，發(fā)生故障或完全停止工作。

下面我們對(duì)電磁干擾（EMI）的原因和分類、電動(dòng)汽車如何做到電磁兼容，及未來(lái)會(huì)迎來(lái)哪些發(fā)展進(jìn)行探討。

什么原因?qū)е码姶鸥蓴_？

EMI的發(fā)生是由于電和磁之間的密切關(guān)系。電荷的移動(dòng)產(chǎn)生電流，而電流會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。同樣，一個(gè)移動(dòng)的磁場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生電流，這也是電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)工作的原理。同時(shí)，所有的電導(dǎo)體也都可能成為無(wú)線電天線，高功率的電源加上無(wú)線信號(hào)的傳輸就可以在遠(yuǎn)處設(shè)備中產(chǎn)生影響，也就形成了電磁輻射干擾EMI。隨著電子產(chǎn)品變得更小、更快、更緊密和更敏感，它們會(huì)更容易受到這些因素影響。

EMI的來(lái)源可以大致分為兩類：自然發(fā)生和人為發(fā)生。

在自然界中，有一些來(lái)源會(huì)產(chǎn)生足夠強(qiáng)大的電場(chǎng)來(lái)影響電子設(shè)備。閃電可以產(chǎn)生強(qiáng)大的靜電放電和磁脈沖。太陽(yáng)風(fēng)暴和太陽(yáng)耀斑會(huì)釋放出高能帶電的粒子，會(huì)給衛(wèi)星和地面通信帶來(lái)問(wèn)題。眾所周知，宇宙輻射會(huì)導(dǎo)致電子產(chǎn)品的比特翻轉(zhuǎn)。

人為的EMI可以來(lái)自許多地方。高功率的無(wú)線電和電氣源會(huì)造成不必要的EMI。運(yùn)作不良或設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)南M(fèi)類設(shè)備會(huì)在其他設(shè)備中引起EMI。使用電磁脈沖故意誘發(fā)受害者設(shè)備的EMI故障也是一種攻擊行為。

電磁干擾的類型

形成電磁干擾（EMI），必須要有三個(gè)要素，即一個(gè)干擾源，一個(gè)干擾路徑和一個(gè)受體（或受害者）。按照干擾路徑的不同，我們可以將電磁干擾EMI分為以下三大類。

· 輻射型EMI電磁干擾：當(dāng)一個(gè)高功率發(fā)射器或電氣設(shè)備產(chǎn)生的無(wú)線電頻率被接收并在另一個(gè)設(shè)備中造成不必要的影響時(shí)，輻射EMI就會(huì)發(fā)生。如果干擾源和受體相距甚遠(yuǎn)，那么它可能是輻射EMI。例如一個(gè)壞掉的廚房微波爐導(dǎo)致計(jì)算機(jī)重新啟動(dòng)，或舊的無(wú)線電話導(dǎo)致Wi-Fi性能下降。

· 傳導(dǎo)型EMI電磁干擾：當(dāng)EMI從干擾源到受體存在一個(gè)物理電氣路徑時(shí)，就會(huì)發(fā)生傳導(dǎo)型EMI。傳導(dǎo)性EMI通常是沿著電力傳輸線傳導(dǎo)的，來(lái)源可能是一個(gè)大型的電機(jī)或電源。例如跑步機(jī)或干衣機(jī)的開啟導(dǎo)致同一電源電路上的計(jì)算機(jī)重新啟動(dòng)。

· 耦合型EMI電磁干擾：這種EMI發(fā)生在干擾源和受體接近，但沒(méi)有電氣接觸和連接的情況下，耦合EMI可以通過(guò)感應(yīng)或電容傳輸。例如當(dāng)電源線和音頻線相互靠近時(shí)，在音頻線上會(huì)聽(tīng)到嗡嗡聲。電容耦合EMI要求導(dǎo)體非常接近，這種EMI在電子線路板上或長(zhǎng)距離緊密排列的電線組中最常見(jiàn)。

電動(dòng)汽車與電磁干擾

電動(dòng)汽車（EVs）是由電動(dòng)機(jī)和可充電電池驅(qū)動(dòng)的車輛。由于高壓電氣和復(fù)雜的電子系統(tǒng)存在，以及潛在的電磁輻射和易感性，電動(dòng)汽車需要在電磁兼容方面做特別的考慮。

· 電動(dòng)機(jī)和電子電器：電動(dòng)汽車依靠大功率的電動(dòng)機(jī)和相關(guān)的電子電器設(shè)備來(lái)運(yùn)行，如逆變器和轉(zhuǎn)換器，用以控制電動(dòng)機(jī)和汽車的運(yùn)行。這些部件可以產(chǎn)生電磁輻射，特別是在高頻范圍內(nèi)，將有可能干擾附近的電子系統(tǒng)，如無(wú)線電接收器或無(wú)線通信設(shè)備。

· 電池管理系統(tǒng)（BMS）：電動(dòng)汽車中的BMS負(fù)責(zé)管理車輛電池組的充電、放電和整體操作。它涉及各種電子電路和傳感器，可能會(huì)發(fā)出電磁能量或容易受到外部電磁干擾。BMS組件的優(yōu)化設(shè)計(jì)和屏蔽是必要的，以確保其可靠的操作，并防止對(duì)其他系統(tǒng)的干擾。

· 充電基礎(chǔ)設(shè)施：電動(dòng)汽車充電站和設(shè)備也會(huì)造成電磁干擾EMI。充電電纜、連接器和充電站的電子設(shè)備都可以產(chǎn)生電磁輻射，進(jìn)而影響附近的通信系統(tǒng)，如Wi-Fi或蜂窩網(wǎng)絡(luò)的正常工作。

為了防止或盡量減少電磁干擾，電動(dòng)車制造商在車輛設(shè)計(jì)、開發(fā)和測(cè)試階段可以采用各種電磁兼容的技術(shù)來(lái)降低或消除電磁干擾EMI。

常見(jiàn)的做法和技術(shù)包括：

· 屏蔽：使用導(dǎo)電材料或外殼來(lái)遏制或阻止電磁輻射，保護(hù)敏感元件免受外部干擾。

· 濾波：采用濾波器，如電容器、電感器和鐵氧體磁珠，以減弱不需要的高頻噪聲，為敏感元件提供更清潔的電源。

· 接地和粘合：建立適當(dāng)?shù)碾姎饨拥睾驼澈?，以盡量減少接地回路與噪聲耦合，并為電流提供一個(gè)參考點(diǎn)。

· 優(yōu)化PCB布局：設(shè)計(jì)印制電路板（PCB）時(shí)，要有適當(dāng)?shù)木€路走向，分離模擬和數(shù)字元件，并控制阻抗，以減少輻射和敏感度。

· 符合性測(cè)試：根據(jù)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)進(jìn)行EMC測(cè)試，以確保設(shè)備符合所需的發(fā)射和敏感度限制。

同時(shí)，國(guó)際和國(guó)家的相關(guān)監(jiān)管機(jī)構(gòu)也制定了EMI排放標(biāo)準(zhǔn)和限制，以確保包括電動(dòng)汽車在內(nèi)的電子設(shè)備不會(huì)相互干擾。這些標(biāo)準(zhǔn)確保我們使用電子設(shè)備可以一起工作而不會(huì)造成彼此干擾。

電動(dòng)汽車制造商和消費(fèi)者的共同挑戰(zhàn)

對(duì)于電動(dòng)汽車來(lái)說(shuō)，它可能同時(shí)是電磁干擾的干擾源和接受者。這就要求電動(dòng)汽車制造商和消費(fèi)者都應(yīng)該了解EMI，以確保電動(dòng)汽車的正常運(yùn)作、安全和與周邊環(huán)境的電磁兼容性。

對(duì)于電動(dòng)汽車制造商來(lái)說(shuō)，需要著重考慮以下幾個(gè)方面。

· 電磁兼容EMC設(shè)計(jì)：電動(dòng)汽車制造商需要從車輛設(shè)計(jì)的早期階段就考慮EMC。這涉及到適當(dāng)?shù)碾娐泛拖到y(tǒng)布局、屏蔽、接地和過(guò)濾技術(shù)，以盡量減少排放和提高抗干擾性。

· 遵守EMC標(biāo)準(zhǔn)：制造商必須遵守適用于電動(dòng)汽車的EMC標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)。這些標(biāo)準(zhǔn)定義了發(fā)射和敏感度的限制，并提供測(cè)試方法以確保符合標(biāo)準(zhǔn)。

· 測(cè)試和認(rèn)證：制造商應(yīng)在開發(fā)和生產(chǎn)階段進(jìn)行全面的EMC測(cè)試，以驗(yàn)證電動(dòng)車是否符合所需的標(biāo)準(zhǔn)。從而獲得認(rèn)證和符合性文件以證明EMC的符合性。

· 文件和用戶指南：制造商應(yīng)該為消費(fèi)者提供關(guān)于EMC考慮明確文件和指南。這包括有關(guān)潛在干擾風(fēng)險(xiǎn)的信息，建議的預(yù)防措施，以及正確安裝和使用電動(dòng)車和相關(guān)充電基礎(chǔ)設(shè)施的說(shuō)明。

同樣的，對(duì)于電動(dòng)汽車消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，也應(yīng)該對(duì)電磁兼容概念及其對(duì)電動(dòng)車的意義有基本了解。這些知識(shí)可以幫助他們識(shí)別潛在的問(wèn)題，采取適當(dāng)?shù)念A(yù)防措施，并在必要時(shí)尋求專業(yè)幫助。

· 充電基礎(chǔ)設(shè)施的兼容性：消費(fèi)者應(yīng)該了解電動(dòng)車充電設(shè)備與當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī)和標(biāo)準(zhǔn)的兼容性。這可以確保充電系統(tǒng)不會(huì)給電網(wǎng)帶來(lái)電磁干擾或干擾其他通信系統(tǒng)。

· 正確使用和安裝：消費(fèi)者應(yīng)遵循制造商關(guān)于正確安裝和使用電動(dòng)車及相關(guān)設(shè)備的指南。這包括避免可能影響EMC性能的修改，并確保充電基礎(chǔ)設(shè)施的正確接地和屏蔽。

· 報(bào)告電磁干擾EMI：如果消費(fèi)者遇到干擾問(wèn)題或懷疑與EMI有關(guān)的問(wèn)題，他們應(yīng)該向制造商或相關(guān)監(jiān)管機(jī)構(gòu)報(bào)告。這種反饋可以幫助改善EMC標(biāo)準(zhǔn)，識(shí)別潛在的風(fēng)險(xiǎn)，并確保電動(dòng)汽車的持續(xù)可靠性和安全性。

通過(guò)了解和解決EMC方面的考慮，制造商和消費(fèi)者都可以為電動(dòng)車的整體電磁兼容性做出貢獻(xiàn)，將干擾風(fēng)險(xiǎn)降到最低，并促進(jìn)電動(dòng)車在各種環(huán)境下的可靠和高效運(yùn)行。

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