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新能源汽车EMC车载收音机异常问题
2022-01-12 08:45:29· 来源：电磁兼容EMC
随着新能源产业的蓬勃发展，如今大城市随处可见“绿牌车”，特别是物流车和公交车，份额已经相当的高了。然而，新能源车带来的EMC问题，远比传统燃油车要严峻的
随着新能源产业的蓬勃发展，如今大城市随处可见“绿牌车”，特别是物流车和公交车，份额已经相当的高了。然而，新能源车带来的EMC问题，远比传统燃油车要严峻的多。
之前，笔者已经遇见过一次车载收音机异常的问题，最近这次出差，又解决了一个物流车上收音机异常的问题，感觉收音机在整车上出现问题，特别是纯电动车上出问题，目前来说还挺常见的。
根据现场人员反映，该车打在ACC档时收音机正常，但打在ON档（主驱及辅驱上低压电）时收音机杂音较大出现异常。
现场有多台车，我先后试了三台车，收音机效果分别如下：
首先在1号车（收音机严重异常）进行处理。
经过分析，我初步判断干扰是四合一控制器（辅驱、DCDC、高压配电）的低压线束引出的。随后我先后拔掉控制器的35PIN低压线束的插头，整车打到ON档时收音机正常，35PIN插头插上后收音机杂音较大。说明35PIN低压线束上的某根或者多根线干扰较强。
我先在35PIN低压线束的24V正负输入线加磁环（绕6圈）并串入20mH共模电感，整车再次打到ON档时，收音机并没有明显的改善。后来，又在CAN_H和CAN_L线上加一个磁环（绕6圈），再次上电，收音机效果竟变得更差了，磁环匝数减少到1圈或者直接断开CAN线，效果依旧很差，说明改动CAN线，有增强收音机信号的作用。
后来，从整车外部观察，我考虑将整车的天线适当延长后，收音机工作已无杂音，完全正常，打到整车ON档或START档启动后收音机也完全正常。
但此方案对整车改动较大，不可行，所以只能继续尝试其他方案。
重新梳理思路，我们准备从四合一控制器出发，内部断开某些模块，但我们打开四合一控制器的上盖，发现这些想法在现有的条件下很难实现。
为了准确验证收音机的异常问题是否与四合一控制器直接相关，我们将差车（1号车）和好车（2号车）的两台四合一控制器对调，也就是从差车（1号车）的电压线束插头引出11根线（经过35PIN端子定义筛选得出最有可能产生干扰的11根线）到好车（2号车）的四合一控制器的低压插座，每根线约3.5米，来验证差车（1号车）的收音机效果。同样反过来再试好车（2号车）收音机效果。结果分别如下表：
很明显，将差车（1号车）和好车（2号车）的四合一控制器互换，完全不影响收音机的收音效果。也就是说，差车（1号车）和好车（2号车）的收音机效果相差较大与这两台车的四合一控制器基本上没有关系，主要还是跟四合一控制器连接的35PIN低压线束在整车内的走线布置有关，可能是差车（1号车）车头处有易受干扰的敏感信号线在某一位置与35PIN低压线束太靠近了。
经过多番排查，我们发现收音机效果与行车记录仪有关。在驾驶座前方，行车记录仪与收音机是挨在一起放置的，将行车记录仪从收音机上面移开，整车打到ON档和START档收音机都正常，但只要行车记录仪外壳挨着收音机，就会出现杂音。
后来，我取掉行车记录仪的两个天线，将行车记录仪和收音机都放回原位置，整车打到ON档和START档，收音机也都正常。
出现这种现象，原因可能是：行车记录仪本身带有金属外壳，且连接了两根天线，这两根天线接收到非必要的干扰信号，再通过行车记录仪的金属外壳传导到了收音机的金属外壳上，这些杂讯，干扰到了收音机的正常收音效果。
基于上述分析，我在行车记录仪和收音机之间，垫了厚度约1cm的绝缘物，再次验证，发现收音机功能正常了。
最后将差车（1号车）和好车（2号车）两台车分别进行了路试。
差车在行车过程中，只要行车记录仪与收音机保持一定距离（1cm），或干脆将行车记录仪拆掉，收音机基本上就没有问题，只是在个别地理位置由于外部环境复杂的信号干扰、障碍物阻挡以及天气因素影响下，偶尔出现轻微的杂音。
将其他车都做相同的处理，也没有再出现异常问题。
EMC整改小技巧:
一、差模干扰与共模干扰
差模干扰：存在于L-N线之间，电流从L进入，流过整流二极管正极，再流经负载，通过热地，到整流二极管，再回到N，在这条通路上，有高速开关的大功率器件，有反向恢复时间极短的二极管，这些器件产生的高频干扰，都会从整条回路流过，从而被接收机检测到，导致传导超标。
共模干扰：共模干扰是因为大地与设备电缆之间存在寄生电容,高频干扰噪声会通过该寄生电容，在大地与电缆之间产生共模电流，从而导致共模干扰。
下图为差模干扰引起的传导FALL数据，该测试数据前端超标，为差模干扰引起：
下图为开关电源EMI原理部分：
图中CX2001为安规薄膜电容（当电容被击穿或损坏时，表现为开路）其跨在L线与N线之间，当L-N之间的电流，流经负载时，会将高频杂波带到回路当中。此时X电容的作用就是在负载与X电容之间形成一条回路，使的高频分流，在该回路中消耗掉，而不会进入市电，即通过电容的短路交流电让干扰有回路不串到外部。
对差模干扰的整改对策：
1. 增大X电容容值
2. 增大共模电感感量，利用其漏感，抑制差模噪声（因为共模电感几种绕线方式，双线并绕或双线分开绕制，不管哪种绕法，由于绕制不紧密，线长等的差异，肯定会出现漏磁现象，即一边线圈产生的磁力线不能完全通过另一线圈，这使得L-N线之间有感应电动势，相当于在L-N之间串联了一个电感）
下图为共模干扰测试FALL数据：
电源线缆与大地之间的寄生电容，使得共模干扰有了回路，干扰噪声通过该电容，流向大地，在LISN-线缆-寄生电容-地之间形成共模干扰电流，从而被接收机检测到，导致传导超标（这也可以解释为什么有的主板传导测试时，不接地通过，一夹地线就超标。USB模式下不接地时，电流回路只能通过L-二极管-负载-热地-二极管-N,共模电流不能回到LISN，LISN检测到的噪声较小，而当主板的冷地与大地直接相连时，线缆与大地之间有了回路，此时若共模噪声未被前端LC滤波电路吸收的话，就会导致传导超标）
对共模干扰的整改对策：
1. 加大共模电感感量
2. 调整L-GND，N-GND上的LC滤波器，滤掉共模噪声
3. 主板尽可能接地，减小对地阻抗，从而减小线缆与大地的寄生电容。
二、产品电磁兼容骚扰源有：
1、设备开关电源的开关回路：骚扰源主频几十kHz到百余kHz，高次谐波可延伸到数十MHz。
2、设备直流电源的整流回路：工频线性电源工频整流噪声频率上限可延伸到数百kHz；开关电源高频整流噪声频率上限可延伸到数十MHz。
3、电动设备直流电机的电刷噪声：噪声频率上限可延伸到数百MHz。
4、电动设备交流电机的运行噪声：高次谐波可延伸到数十MHz。
5、变频调速电路的骚扰发射：开关调速回路骚扰源频率从几十kHz到几十MHz。
6、设备运行状态切换的开关噪声：由机械或电子开关动作产生的噪声频率上限可延伸到数百MHz。
7、智能控制设备的晶振及数字电路电磁骚扰：骚扰源主频几十kHz到几十MHz，高次谐波可延伸到数百MHz。
8、微波设备的微波泄漏：骚扰源主频数GHz。
9、电磁感应加热设备的电磁骚扰发射：骚扰源主频几十kHz，高次谐波可延伸到数十MHz。
10电视电声接收设备的高频调谐回路的本振及其谐波：骚扰源主频数十MHz到数百MHz，高次谐波可延伸到数GHz。
11、信息技术设备及各类自动控制设备的数字处理电路：骚扰源主频数十MHz到数百MHz（经内部倍频主频可达数GHz），高次谐波可延伸到十几GHz。
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