Pagkakatugma sa electromagnetic sa mga de-koryenteng sasakyan

Kapag ang kasalukuyang dumadaan sa isang konduktor ay lumilikha ito ng mga electromagnetic field at halos lahat ng elektronikong aparato tulad ng TV, washing machine, induction stove, traffic light, mobile phone, ATM at laptop atbp., Ay magpapalabas ng mga electromagnetic field. Ang mga sasakyang fueled na fossil ay nagdurusa rin mula sa Electromagnetic Interference (EMI) - Ang sistema ng pag-aapoy, starter motor at switch ay sanhi ng broadband EMI at mga elektronikong aparato na sanhi ng makitid na EMI. Ngunit bilang ihambing sa mga sasakyang ICE (Panloob na Combustion Engine), ang Mga Sasakyanang Elektriko ay pinagsama ng iba't ibang mga subsystem at elektronikong sangkap tulad ng baterya, converter ng BMS, DC-DC, inverter, electric motor, mga de-koryenteng kable na ipinamamahagi sa paligid ng sasakyan at mga charger, lahat ng ito ay nagtatrabaho sa mataas na antas ng lakas at dalas na nagiging sanhi ng paglabas ng mataas na antas na mababang antas ng EMI.

Kung sinusunod natin ang mga rating ng lakas at boltahe ng mga magagamit na sasakyang de-kuryente, ang mga rating ng kuryente ay nasa pagitan ng ilang sampu-sampung KW hanggang daan-daang KW samantalang ang mga rating ng boltahe ay nasa daan-daang volts upang ang mga kasalukuyang antas ay nasa daan-daang mga Amperes, na nagdudulot ng mas malakas na mga magnetic field

• Ang Nissan LEAF ay nagkakaroon ng 125 kW rear wheel drive na gumagana sa 400 V _DC
• Ang BMW i3 ay nagkakaroon ng 125 kW rear wheel drive na gumagana sa 500 V _DC
• Ang modelo ng Tesla na S ay nagkakaroon ng 235 kW Rear wheel drive na gumagana sa 650 V _DC
• Ang Toyota Prius (ika-3 gen.) Ay nagkakaroon ng 74 kW Front wheel drive na gumagana sa 400 V _DC
• Ang Toyota Prius PHV ay nagkakaroon ng Front wheel drive na na-rate na 60 kW ay gumagana sa 350 V _DC
• Ang Chevrolet Volt PHV ay nagkakaroon ng Front wheel drive na na-rate na 55 kW (x2) ay gumagana sa 400 V _DC

Isaalang- alang ang isang de-kuryenteng sasakyan na may 100KW electric drive na tumatakbo sa 400V nangangahulugan na mayroon itong kasalukuyang 250A na lumilikha ng isang malakas na magnetic field. Habang ang pagdidisenyo ng sasakyan kailangan nating suriin ang EMC (Pagkakatugma sa Elektromagnetiko) ng lahat ng mga subsystem at sangkap na ito upang matiyak ang kaligtasan ng mga bahagi kasama ang kaligtasan ng mga nabubuhay.

Mga Tuntunin at Kahulugan na nauugnay sa EMC at EMI

Ang EMC (Pagkakatugma sa electromagnetic) ng isang aparato o kagamitan ay nangangahulugang kakayahang hindi maapektuhan ng electromagnetic field (EMF) at hindi maapektuhan ang iba pang pagpapatakbo ng system kasama ang EMF kapag ito ay tumatakbo sa electromagnetic environment. Ang EMC ay kumakatawan sa electromagnetic emission, susceptibility, Immunity at pagkabit na mga isyu.

Ang electromagnetic Emission ay nangangahulugang pagbuo at paglabas ng electromagnetic na enerhiya sa kapaligiran. Ang anumang hindi ginustong pagpapalabas ay nagdudulot ng pagkagambala o pagkagambala sa iba pang pagpapatakbo ng elektronikong aparato na tumatakbo sa parehong kapaligiran ibig sabihin, kilala bilang Electromagnetic Interference (EMI).

Ang electromagnetic Pagkamaramdamin ng isang aparato ay nagpapahiwatig na ito ay kahinaan sa mga hindi ginustong mga emissions at panghihimasok na sanhi ng pagkasira o pagkasira ng aparato. Kung ang isang aparato ay mas madaling kapitan nangangahulugan na ito ay mas immune sa pagkagambala ng electromagnetic.

Ang electromagnetic Immunity ng isang aparato ay nangangahulugang ito ay kakayahang gumana nang normal sa pagkakaroon ng electromagnetic environment nang hindi nakakaranas ng panghihimasok o pagkasira dahil sa mga electromagnetic emissions mula sa isa pang elektronikong aparato.

Ang ibig sabihin ng Electromagnetic Coupling ay mekanismo ng isang nilabas na electromagnetic na patlang ng isang aparato na umaabot o makagambala sa iba pang aparato.

Pinagmulan ng Electromagnetic Interference (EMI) sa EV

• Ang mga Power Converter ay kilala na pangunahing mapagkukunan ng pagkagambala ng electromagnetic sa loob ng mga electric drive system. Ang mga ito ay nagkakaroon ng mataas na bilis ng paglipat ng aparato, hal. Maginoo Insulated Gate Bipolar Transistors (IGBT) na gumagana sa mga frequency mula 2 hanggang 20 kHz, ang mabilis na IGBTs ay maaaring gumana hanggang sa 50 kHz at ang SiC MOSFET ay maaari ring gumana ng mga frequency na higit sa 150 KHz.
• Ang mga de-kuryenteng Motors na tumatakbo sa mataas na antas ng kuryente ay nagdudulot ng mga electromagnetic emissions at kumikilos ito bilang landas para sa ingay ng EM sa pamamagitan ng impedance na ito. At ang impedance na ito ay nagbabago bilang isang pagpapaandar ng dalas. Tulad ng mga de-kuryenteng motor drive ay gumagamit ng mga power inverter na may mabilis na operasyon ng paglipat ng PWM, ang mga boltahe ng paggulong ay nangyayari sa mga terminal ng motor, na sanhi ng nag-iingay na ingay ng EM. At ang kasalukuyang baras ay maaaring maging sanhi ng pagkasira ng mga motor bearings at hindi paggana ng control ng sasakyan.
• Tulad ng ipinamamahagi na mga baterya ng traksyon, ang mga alon sa baterya at sa mga magkakaugnay ay naging isang makabuluhang mapagkukunan para sa paglabas ng EMF at ito ang pangunahing bahagi ng landas para sa EMI.
• Shielded at Unshielded Cables nagdadala ng mataas na antas ng kasalukuyang sa pagitan ng iba't ibang mga subsystem tulad ng baterya sa power converter, power converter sa motor atbp, sa EV ay nagdudulot ng mas malakas na mga magnetic field. Tulad ng magagamit na puwang sa EV para sa mga kable ng harness ay limitado, ang mataas na boltahe at mababang boltahe na mga kable ay inilalagay malapit sa bawat isa sanhi ng pagkagambala ng electromagnetic sa pagitan nila.
• Ang mga charger ng baterya at ang mga wireless charge na pasilidad ay ang pangunahing panlabas na mapagkukunan ng EMI bukod sa EV panloob na mapagkukunan ng EMI. Kapag ang teknolohiyang wireless power ay inilapat upang singilin ang EV, isang malakas na magnetic field sa saklaw ng maraming sampu hanggang daan-daang kilohertz ay gumagawa upang ilipat ang maraming KWs sa sampu-sampung KWs ng lakas.

Epekto ng EMI sa Mga Elektroniko na Sasakyan na Elektronikong Mga Sasakyan

Ngayon sa pagsulong ng teknolohiya, ang mga sasakyan ay naglalaman ng mas maraming mga elektronikong sangkap at system para sa wastong operasyon at pagiging maaasahan. Kung nakikita natin ang arkitekturang de-kuryenteng sasakyang de-koryenteng malaking halaga ng mga elektrikal at elektronikong sistema na inilagay sa isang nakakulong na puwang. Ito ay sanhi ng pagkagambala ng electromagnetic o pag-uusap sa pagitan ng mga sistemang ito. Kung ang EMC ay hindi pinananatili nang maayos ang mga sistemang ito ay maaaring hindi gumana o maaaring mabigo sa pagpapatakbo.

EMC

Karamihan sa mga pamantayan ng automotive EMC ay itinakda ng Society of Automotive Engineers (SAE), ang International Standards Organization (ISO), ang International Electrotechnical Committee (IEC), The Institute of Electrical and Electronics Engineers Standards Association ( IEEE -SA), ang European Community (EC) at ang United Nations Economic Commission para sa Europe (UNECE).

Tinutukoy ng ISO 11451 ang pangkalahatang mga kundisyon, alituntunin at pangunahing mga prinsipyo upang subukan ang sasakyan upang matukoy ang kaligtasan sa sakit ng ICE at mga de-koryenteng sasakyan sa kuryenteng kaguluhan ng makitid na makitid na EMF.

Tinutukoy ng ISO 11452 ang pangkalahatang mga kundisyon, alituntunin at pangunahing prinsipyo upang subukan ang sangkap upang matukoy ang kaligtasan sa sakit ng mga elektronikong sangkap ng ICE at mga de-koryenteng sasakyan sa paglipas ng kuryenteng kaguluhan ng makitid na radiated EMF.

Tinutukoy ng CISPR12 ang mga limitasyon at pamamaraan ng pagsukat upang masubukan ang mga nag-radiate na electromagnetic emissions mula sa mga de-koryenteng sasakyan, sasakyan ng ICE at bangka.

Tinutukoy ng CISPR25 ang mga limitasyon at pamamaraan upang masukat ang mga katangian ng pagkagambala sa radyo at ang pamamaraan upang subukan ang sasakyan upang matukoy ang mga antas ng RI / RE para sa proteksyon ng mga tumatanggap na ginamit sa mga sasakyang sasakyan.

Ang SAE J551 -1 ay tumutukoy sa mga antas ng pagganap at Mga pamamaraan ng pagsukat ng EMC ng mga sasakyan at aparato (60Hz-18GHz).

Tinutukoy ng SAE J551 -2 ang mga limitasyon sa pagsubok at mga pamamaraan ng pagsukat ng kaguluhan sa radyo (paglabas) na mga katangian ng mga sasakyan, Motorboat, at spark-ignited Engine Driven Devices.

Tinutukoy ng SAE J551-4 ang mga limitasyon sa pagsubok at pamamaraan ng pagsukat ng mga katangian ng kaguluhan sa radyo ng mga sasakyan at aparato, broadband at makitid, 150 KHz hanggang 1000 MHz.

Tinutukoy ng SAE J551-5 ang mga antas ng pagganap at mga pamamaraan ng pagsukat ng lakas ng magnetic at electric field mula sa mga de-koryenteng sasakyan, 9 kHz hanggang 30MHz.

Tinutukoy ng SAE J551-11 ang sasakyan na electromagnetic na kaligtasan sa sakit-Pinagmulan ng sasakyan.

Ang SAE J551- 13 ay tumutukoy sa electromagnetic na kaligtasan sa sakit-dami ng kasalukuyang iniksiyon ng sasakyan.

Tinutukoy ng SAE J551- 15 ang sasakyan na electromagnetic na kaligtasan sa sakit-electrostatic na paglabas na gagawin sa kalasag na silid.

Ang SAE J551- 17 ay tumutukoy sa butil ng electromagnetic na kaligtasan sa sakit-lakas na linya ng mga magnetic field.

2004/144 EC - Tinutukoy ng Annex IV na paraan ng pagsukat ng mga radiated emissions na broadband mula sa mga sasakyan.

2004/144 EC - Tinutukoy ng Annex V na paraan ng pagsukat ng mga radiated emissions ng makitid mula sa mga sasakyan.

2004/144 EC - Tinutukoy ng Annex VI ang paraan ng pagsubok para sa kaligtasan sa sakit ng mga sasakyan sa electromagnetic radiation.

Ang AIS-004 (Bahagi 3) ay nagbibigay ng mga kinakailangan para sa Pagkakatugma sa Electromagnetic sa Mga Sasakyan ng Sasakyan.

Ang AIS-004 (Bahagi 3) Ipinapaliwanag ng Annex 2 ang pamamaraan ng pagsukat ng mga sinasag na broadband electromagnetic emissions mula sa mga sasakyan.

Ang AIS-004 (Bahagi 3) Ipinapaliwanag ng Annex 3 ang paraan ng pagsukat ng mga radiated na makitid na electromagnetic na paglabas mula sa mga sasakyan.

Ang AIS-004 (Bahagi 3) Ipinapaliwanag ng Annex 4 na pamamaraan ng pagsubok para sa kaligtasan sa sakit ng mga sasakyan sa electromagnetic radiation.

Ang AIS-004 (Bahagi 3) Ipinapaliwanag ng Annex 5 ang paraan ng pagsukat ng mga radiated broadband electromagnetic na paglabas mula sa mga elektrikal / elektronikong sub pagpupulong.

Ang AIS-004 (Bahagi 3) Ipinapaliwanag ng Annex 6 na paraan ng pagsukat ng mga radiated na makitid na electromagnetic na paglabas mula sa mga elektrikal / elektronikong sub pagpupulong.

Mga limitasyon sa Pagkalantad ng Mga Patlang ng Electromagnetic sa Mga Tao

Ang mga de-koryenteng sasakyan ay gumagawa ng mga hindi radiating na electromagnetic radiation na hindi nakakaapekto sa kalusugan ng tao para sa maikling paglantad sa oras. Ngunit para sa mahabang panahon na pagkakalantad kung ang radiated magnetic field ay higit pa sa karaniwang mga limitasyon, nakakaapekto ito sa kalusugan ng tao. Kaya, habang ang pagdidisenyo ng sasakyang de-kuryente ang mga panganib na may pagkakalantad sa magnetikong patlang ay dapat isaalang-alang.

Ang pagkakalantad sa electromagnetic sa mga pasahero ay nakakaapekto sa iba't ibang mga pagsasaayos, antas ng kuryente at topolohiya ng de-koryenteng sasakyan tulad ng front wheel drive o likuran ng wheel drive, paglalagay ng baterya at ang distansya sa pagitan ng kagamitan sa kuryente sa mga pasahero atbp.

Sa pamamagitan ng pagsasaalang-alang sa mga posibleng mapanganib na epekto ng pagkakalantad ng tao sa mga electromagnetic na patlang na mga organisasyong pang-internasyonal, kabilang ang World Health Organization (WHO) at ang International Commission for Non-ionizing Radiation Protection (ICNIRP), mga direktiba ng EU, tinukoy ng IEEE ang mga limitasyon sa maximum na pinapayagan na pagkakalantad ng magnetic field sa pampubliko

Dalas (Hz)	Mga patlang na magnetiko H (AM -1)	Ang density ng magnetikong pagkilos ng bagay B (T)
<0.153 Hz	9.39 x 10 4	118 x 10 -3
0.153 -20Hz	1.44 x 10 4 / f	18.1 x 10-3 / f
20- 759 Hz	719	0.904 x 10 -3
759 Hz - 3KHz	5.47 x 105 / f	687 x 10 -3 / f

Nasa ibaba ang talahanayan na nagpapakita ng Maximum na pinapayagan na mga antas ng magnetic field sa pangkalahatang publiko ayon sa pamantayan ng IEEE

Ang ibig sabihin ng trabaho ay ang mga taong nahantad sa EMF habang ginagawa ang kanilang regular na mga aktibidad sa trabaho.

Ang pangkalahatang publiko ay nangangahulugang ang natitirang publiko bukod sa trabaho na nakalantad sa mga electromagnetic na patlang

Ang mga halaga ng oryentasyon ay walang masamang epekto sa kalusugan sa ilalim ng normal na kondisyon sa pagtatrabaho at para sa mga taong walang anumang aktibong Implanted Medical Device o buntis. Ito ay tumutugma sa lakas ng patlang.

Ang halaga ng pagkilos ay sanhi ng ilang mga epekto na nakalantad sa mga antas na ito. Ito ay tumutugma sa maximum na direktang nasusukat na patlang.

• Karaniwan ang halaga ng Pagkilos ay mas mataas kaysa sa halaga ng Oryentasyon.
• Ang mga halaga ng pampublikong pagkakalantad sa trabaho ay mas mataas kaysa sa para sa pangkalahatang antas ng pagkakalantad sa publiko.

Mga Pagsubok sa Pagkakatugma sa Electromagnetic

Kailangang gawin ang EMC Testing upang masuri kung ang sasakyang de-kuryente ay sumusunod sa kinakailangang mga pamantayan o hindi . Ang mga pagsubok sa laboratoryo at mga pagsubok sa kalsada ay isinasagawa sa de-koryenteng sasakyan upang masuri ang EMC. Ang mga pagsubok na ito ay binubuo ng mga pagsusulit sa emissions, susceptibility at kaligtasan sa sakit.

Ginagawa ang mga pagsubok sa laboratoryo upang makilala ang mga emisyon ng magnetikong patlang at pagkamaramdamin mula sa lahat ng mga kagamitan na de-koryenteng sakay sa isang silid sa pagsubok ng EMC. Ang mga kamara na ito ay mga uri ng anechoic at reverberation.

Para sa isinasagawa na pagsusuri sa emission, isinasama ng mga transduser ang linya ng impedance stabilization network (LISN) o artipisyal na mains network (AMN) na ginagamit. Para sa sinasalamin na pagsusuri sa emisyon, ginagamit ang mga antennas bilang transduser. Ang radiated emissions ay sinusukat sa lahat ng direksyon sa paligid ng aparato sa ilalim ng pagsubok (DUT).

Ang pagsusulit sa pagkamaramdamin ay gumagamit ng mapagkukunang mataas na pinagagana ng enerhiya ng RF EM at isang nagniningning na antena upang idirekta ang electromagnetic energy sa DUT. Habang gumagawa ng pagsubok sa de-koryenteng sasakyan maliban sa aparato sa ilalim ng pagsubok (DUT) lahat ay papatayin at pagkatapos ay susukat ang magnetic field.

Ang mga panlabas na pagsubok ay ginagawa sa isang totoong mundo sa mga kondisyon sa pagmamaneho ng kalsada. Sa mga pagsubok na ito ang sasakyan sa ilalim ng pagsubok ay kailangang magmaneho na may maximum na pagbilis at pag-deceleration upang matiyak ang maximum na kasalukuyang sa panahon ng traction at regenerative braking. Ang mga pagsubok na ito ay isasagawa sa tuwid na kalsada kung saan ang mga magnetic field dahil sa lupa ay pare-pareho at sa ilang mga kaso sa matarik na mga kalsada ng dalisdis. Habang ginagawa sa mga pagsubok sa kalsada kailangan nating kilalanin ang panlabas na magnetic perturbations mula sa mga panlabas na mapagkukunan tulad ng mga linya ng riles, takip ng manhole at iba pang mga kotse, mga kagamitan sa pamamahagi ng kuryente, mga linya ng paghahatid ng boltahe at mga power transformer.

Mga alituntunin sa disenyo para sa mas mahusay na EMC at upang mapababa ang EMI

• Ang mga DC cable na nagdadala ng mataas na alon ay dapat gawin sa baluktot na form upang ang kasalukuyang daloy ng cable na ito sa kabaligtaran na direksyon ay nagreresulta sa pagliit ng emF emission.
• Ang tatlong yugto ng mga AC cable ay dapat na baluktot at kailangang ilagay nang malapit hangga't maaari upang mabawasan ang paglabas ng EMF mula sa kanila.
• At lahat ng mga kable ng kuryente na ito ay kailangang maglagay ng malayo hangga't maaari mula sa rehiyon ng upuan ng pasahero. At ang mga koneksyon na ito ay hindi dapat bumuo ng isang loop.
• Kung ang distansya sa pagitan ng mga upuan ng pasahero at cable ay mas mababa sa 200 mm, dapat na gamitin ang kalasag.
• Ang mga motor ay kailangang mailagay nang mas malayo sa lugar ng upuan ng pasahero at ang axis ng pag-ikot ng motor ay hindi dapat ituro patungo sa lugar ng upuan ng pasahero.
• Tulad ng bakal na may mas mahusay na panangga na epekto, kung pinahihintulutan ang timbang sa halip na aluminyo, ang metal na pabahay ng bakal na metal ay kailangang gamitin para sa motor.
• Kung ang distansya sa pagitan ng motor at lugar ng upuan ng pasahero ay mas mababa sa 500mm, ang panangga tulad ng plate na bakal ay kailangang gamitin sa pagitan ng motor at lugar ng upuan ng pasahero.
• Ang pabahay ng motor ay dapat na grounded sa chassis nang maayos upang mabawasan ang anumang potensyal na elektrikal.
• Upang i-minimize ang haba ng cable sa pagitan ng inverter at motor na naka-mount sila hangga't maaari sa bawat isa.
• Upang sugpuin ang boltahe ng pag-alon, ang kasalukuyang poste at ang nag-iingay na ingay ng isang EMI noise controller ay dapat na nakakabit sa mga terminal ng motor.
• Ang isang digital na aktibong filter ng EMI ay kailangang isama sa digital controller ng isang DC-DC converter upang singilin ang baterya ng mababang boltahe at upang magbigay ng makabuluhang pagpapalambing ng EMI.
• Upang sugpuin ang EMI sa panahon ng wireless na pagsingil, ang resonant na reaktibong panangga ay binuo. Dito ang leakage magnetic field ay dumadaan sa mga resonant na reaktibo na coil ng taming sa isang paraan na ang sapilitan EMF sa bawat kaldero na likid ay maaaring kanselahin ang insidente EMF at ang patlang ng magnetikong patlang ay maaaring mabisang supilin nang walang pag-ubos ng karagdagang lakas.
• Ang kondaktibong kalasag, pang-akit na panangga at mga aktibong teknolohiyang panangga ay binuo upang maprotektahan ang electromagnetic na paglabas ng patlang mula sa WPT system.
• Ang isang EMI noise controller ay binuo para sa mga de-koryenteng sasakyan, na nakakabit sa mga terminal ng motor upang sugpuin ang boltahe ng paggulong, kasalukuyang baras at nag-iingay na ingay.