Инновационные решения для фильтров ЭМС для электронных транспортных средств

Generate True Performance |X-Series Signal Generators | Keysight Technologies (June 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Все более сложные системы требуют внимания к излучениям и проводимым выбросам

Поскольку автомобили оснащены все более и более электронными системами, вероятность возникновения проблем с электромагнитными помехами возрастает. Это относится, в частности, к электромобилям (xEV) с их дополнительной силовой электроникой для моторных инверторов. Использование фильтров ЭМС обеспечивает надежный и экономичный способ устранения взаимных помех от плотно упакованных источников.

Как гибридные, так и полностью электрические приводные устройства, или xEVs, упакованы с электроникой, которая намного превосходит электромобили с двигателем с двигателем как по количеству, так и по техническим требованиям. Кроме того, в дополнение к все более сложным системам безопасности, комфорта и связи, это электрические системы привода - высоковольтная аккумуляторная батарея, инвертор и, по крайней мере, один электродвигатель, которые действительно поддерживают электронные системы. Следовательно, приоритетом номер один при разработке таких транспортных средств является обеспечение того, чтобы отдельные системы, переполненные в очень ограниченные пространства, не вызывают взаимных помех. Также важно, чтобы никакие помехи не влияли на системы вне транспортного средства. Эти требования к электромагнитной совместимости регулируются международными стандартами, такими как CISPR 25 или директивой ЕС ECE-R10.

Рисунок 1: Батарея и инверторная система с кабелями между ними.

Проблемы с ЭМС, вызванные экранированными кабелями

Инверторы работают с широтно-импульсной модуляцией управления двигателем. Крутые края импульсов вызывают значительные проблемы с электромагнитной совместимостью как на входной, так и на выходной сторонах инверторов, которые проявляют себя как излучаемые, так и проводимые излучения. Чтобы свести их к минимуму, большинство обычных конструкций на сегодняшний день основаны на полной инкапсуляции или экранировании.

Чтобы сэкономить место и улучшить распределение веса, отдельные компоненты привода распределены по всему транспортному средству. Обычно аккумулятор размещается сзади и инвертор спереди. Двигатель или двигатели установлены на осях или иногда прямо на колесах. Подключение инвертора к батарее требует длительного экранированного кабеля, что влечет за собой значительный потенциальный риск для ЭМС, поскольку, с одной стороны, могут генерироваться большие экранирующие токи, которые способствуют выбросам в высокочастотном диапазоне. С другой стороны, скачки напряжения достаточной величины могут даже повредить инвертор или аккумулятор. Кроме того, нельзя исключать возможность помех, связанных с низковольтной системой транспортного средства.

Электрическое и механическое подключение экранирования кабеля к экрану аккумулятора и инвертора создает дополнительную проблему. Сопротивление этого соединения должно быть крайне низким, чтобы гарантировать надлежащую защиту. Но вибрации и удары, присущие автомобилям, создают силы, которые ослабляют экранирующую связь, вызывая постепенное долгосрочное повышение импеданса. Стареющие процессы, вызванные окислением или даже коррозией, также не несущественны.

Излучаемые и проводимые выбросы системы с экранированным кабелем между батареей и инвертором показаны на рисунке 2.

Рисунок 2: Использование экранированного кабеля между батареей и инвертором уменьшает излучаемые выбросы (см. Выше), это не снижает проводимые выбросы (ниже).

Четкое улучшение ЭМС за счет использования фильтров

Превосходный подход к решению растущих требований, предъявляемых к проектированию ЭМС, предполагает использование высоковольтных фильтров постоянного тока. Чтобы быть пригодными для электрических транспортных средств, они должны быть рассчитаны на максимальное напряжение 600 В постоянного тока, соответствующее типичным напряжениям высоковольтных батарей. Чтобы обеспечить фильтрацию систем привода с номинальной мощностью значительно выше 100 кВт, их текущие возможности должны охватывать диапазон до 150 А постоянного тока или 350 А постоянного тока. Фильтры ЭМС должны обеспечивать очень низкое сопротивление постоянному току, чтобы избежать значительных потерь.

Как показано на рисунке 3, было возможно подтвердить улучшенную производительность EMC, когда в тестовой установке использовался фильтр EMC.

Рисунок 3: Фильтр ЭМС между батареей и инвертором приводит к значительному уменьшению проводимых помех, в частности.

Несмотря на использование неэкранированного кабеля, проводимые помехи, в частности, могут быть уменьшены на 70 дБ или в 3000 раз. Кроме того, использование фильтров ЭМС позволяет значительно сократить количество обычных мер ЭМС в отдельных компонентах системы. Например, устранение необходимости в экранированных кабелях помогает экономить на весе и пространстве.

Двухпроводные высоковольтные фильтры постоянного тока для ЭМС доступны для ряда производителей. Взгляните на //en.tdk.eu/tdk-en/530186/products/product-catalog/emc- компоненты для компонентов EMC от TDK и Epcos.

BY BY: ХРИСТОФ ДЖЕЙЛ, менеджер по продуктам, EPCOS, компания TDK, //en.tdk.eu