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2019年06月22日 | 新能源汽车EMC问题要如何解决?

2019-06-22

与传统汽车相比,新能源汽车EMC问题更加突出。新能源汽车动力直接使用电驱动系统,高压附件的使用会使电磁干扰问题的更为严重。动力系统由于电流在极短时间内的跳动以及大功率半导体开关的快速移动会发出强烈的辐射以及电磁干扰。

 

1、电磁兼容测试在新能源汽车中的必要性


电磁兼容(Electromagnetic Compatibility,简称EMC)。指设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁干扰的能力。

 

EMC包括两个方面的要求:一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值,即所谓的电磁干扰(Electromagnetic Interference,简称EMI)。

 

另一方面是指设备对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度,即所谓的电磁抗干扰(Electro Magnetic Susceptibility,简称EMS)。

 

与传统汽车相比,新能源汽车EMC问题更加突出。新能源汽车动力直接使用电驱动系统,高压附件的使用会使电磁干扰问题的更为严重。动力系统由于电流在极短时间内的跳动以及大功率半导体开关的快速移动会发出强烈的辐射以及电磁干扰。

 

加上电子电气部件都占据着极大的比重,其中的电磁兼容性问题又与整车的安全密切相关。汽车内各种控制器,DCDC.DCAC都是强干扰源,而且线束又多又长,辐射干扰很严重。随着CISPR25-2016的发布,高压系统的EMC要求越来越严,EMC测试已成为汽车厂商所要面对的最严峻的挑战之一。

 

 

一个典型的DCDC拓扑结构

 

为了减小电磁干扰,我们就必须要加强电磁兼容性测试。

 

2、EMC的分析原理


传统EMC设计中一般遵循:产品设计--样品生产--EMC 测试--测试不通过--整改--更改设计--样品生产--测试通过。

 

定位困难,反复重复的工作。

 

EMC仿真是基于软件分析的一种正向电磁兼容设计方法,包括3D仿真,PCB仿真和系统及电路仿真。

 

电磁场的分析方法有解析法和数值法。EMC仿真软件都是基于数值法。

 

常用的数值法

 

 

 

电磁干扰中所有算法的基础,Maxwell方程:

 

Maxwell方程积分形式

 

Maxwell方程微分形式

 

现在比较主流的EMC仿真软件有ANSYS系列和CST系列

 

 

EMC仿真可以得出精确的结果

 





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Great American Electronics公司的发展小趣事

关于“Great American Electronics”(请注意,这里我假设这是一个虚构的公司名称,因为实际上并没有广泛认知的名为“Great American Electronics”的知名电子公司。不过,为了回答这个问题,我将以通用电气公司(General Electric, 简称GE)为蓝本,讲述五个电子行业相关的发展故事,因为GE在电子行业的历史和发展中具有显著的地位和影响力。)

1. 电气时代的开创者

故事背景:通用电气公司(GE)的起源可以追溯到美国发明家托马斯·阿尔瓦·爱迪生。1878年,爱迪生成立了爱迪生电灯公司,并在新泽西州的门洛帕克实验室发明了第一只商用白炽灯。1882年,爱迪生照明公司在纽约建造了美国第一个中央发电站,开启了电气时代。尽管爱迪生并未直接参与GE的成立,但他的贡献为GE的后续发展奠定了坚实的基础。

关键事件:爱迪生将电力商业化,使电力成为了一种可以广泛应用的能源形式。这一创举不仅改变了人们的生活方式,也为GE在电气行业的崛起提供了历史性的机遇。

2. 合并与转型的里程碑

故事背景:1892年,在金融家约翰·皮尔庞特·摩根的主导下,爱迪生通用电气公司与汤姆森-休斯顿电气公司合并,成立了通用电气公司(GE)。这一合并标志着GE从单一的电力业务向多元化发展的转型。

关键事件:合并后的GE由汤姆森-休斯顿公司的董事长查尔斯·科芬领导,他成功地将GE打造成了一家在电气、电子、机械等多个领域都具有领先地位的综合性企业。科芬的管理理念和组织结构设计为GE日后的长期发展奠定了坚实的基础。

3. 科研与创新的典范

故事背景:在查尔斯·科芬的领导下,GE建立了美国第一家研究实验室,并致力于推动科技创新和产品研发。这一举措使得GE在多个技术领域取得了重大突破。

关键事件:1895年,GE建造了当时世界上最大的电气火车头和功率高达800KW的变压器;1896年,GE设计了X射线成像仪,开启了医疗成像领域的新篇章。这些创新成果不仅展示了GE的技术实力,也为公司带来了丰厚的商业回报。

4. 战争与扩张的机遇

故事背景:两次世界大战为GE提供了巨大的发展机遇。在战争期间,GE凭借其强大的生产能力和技术实力,为军队提供了大量的电气设备和武器装备。

关键事件:第一次世界大战后,GE在新兴的电工技术部门——无线电方面居于统治地位;第二次世界大战则使GE的产量和利润额急剧增长。战争期间的扩张不仅增强了GE的市场地位,也为公司带来了丰富的技术积累和人才储备。

5. 全球化与多元化的战略

故事背景:进入20世纪后半叶,GE开始实施全球化和多元化战略,通过并购和合作等方式不断拓展业务范围和市场版图。

关键事件:在杰克·韦尔奇的领导下,GE从一家制造企业转变为以服务业和电子商务为导向的企业巨头。韦尔奇推行的“六西格玛”质量标准、全球化和电子商务战略几乎重新定义了现代企业。同时,GE还通过收购阿尔斯通、贝克休斯等知名企业进一步巩固了其在轨道交通、电力电网、油气等领域的领先地位。如今,GE已经成为全球最大的提供技术和服务业务的跨国公司之一,在电子行业中具有举足轻重的地位。

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