隨著汽車配備的電子系統(tǒng)越來越多,，對(duì)EMC的要求也隨之增加。對(duì)于電動(dòng)汽車而言(xEV),，由于電機(jī)逆變器額外增加了電力電子設(shè)備,，其對(duì)EMC的要求更甚。TDK集團(tuán)的新型濾波器解決方案的面市,，為解決相關(guān)EMC問題提供外形雅致,，重量輕便的解決方案。
無論是混合動(dòng)力還是純電動(dòng)汽車,，這些車型(xEV)裝載了各種電子設(shè)備,。而裝載在電動(dòng)車上的電子設(shè)備，無論是在質(zhì)量還是技術(shù)的要求方面都遠(yuǎn)超應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)車輛的電子設(shè)備,。為了滿足安全性,、舒適度和通信要求，電動(dòng)車上的電子系統(tǒng)的復(fù)雜度不斷增加,，除此之外,，電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（包括高壓電池、逆變器和至少一個(gè)電機(jī)）同樣需要使用電子系統(tǒng),。
因此,，開發(fā)這種車輛時(shí)首先要確保單個(gè)系統(tǒng)能夠完美安裝在狹小空間中，并且不會(huì)引起彼此干擾,，也不會(huì)干擾影響車外系統(tǒng),。這些EMC要求必須嚴(yán)格符合CISPR 25或EU Directive ECE-R10等國際標(biāo)準(zhǔn)。
屏蔽電纜引起的EMC問題
為有效控制電機(jī)所需的功率和速度,，逆變器采用的是脈寬調(diào)制（PWM）的工作模式,。而脈沖上升沿或下降沿會(huì)在逆變器的輸入和輸出側(cè)引起顯著的EMC問題，如引發(fā)輻射發(fā)射和傳導(dǎo)發(fā)射等問題,。為了盡可能降低這些EMC問題產(chǎn)生的影響,，絕大多數(shù)設(shè)計(jì)采用對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行完全電磁密封或屏蔽的理念進(jìn)行開發(fā)。
為了節(jié)省空間并改善重量分布,，各種驅(qū)動(dòng)元件被分開安裝在整個(gè)車內(nèi),。比如電池通常放于車尾，逆變器則放置在車頭。電機(jī)安裝在輪軸上,，對(duì)于輪轂電機(jī)則直接安裝在車輪上,。因此，將逆變器連接至電池,，需要一根長的屏蔽電纜,。然而，這樣帶來了極大的潛在風(fēng)險(xiǎn),，主要有三方面原因：1,、很容易產(chǎn)生高屏蔽電流，從而引發(fā)高頻區(qū)強(qiáng)輻射性,；2,、引發(fā)大幅度的電壓尖峰，甚至可能損壞逆變器或電池,；3,、可能會(huì)通過耦合，從而干擾車輛的低壓系統(tǒng),。
屏蔽電纜,、屏蔽電池和逆變器之間的電氣和機(jī)械連接還可能產(chǎn)生更多的問題。因此,，該連接的阻抗必須極低,，從而確保屏蔽的有效性。但是車輛內(nèi)在振動(dòng)和沖擊會(huì)逐漸削弱屏蔽連接,，從而引起阻抗的長期遞增,。此外由氧化甚至腐蝕引起的老化過程也不容忽視。圖1顯示了測(cè)量電力電子設(shè)備電磁發(fā)放射性的設(shè)置要求（符合CISPR 25）,。
圖1：根據(jù)CISPR 25設(shè)置測(cè)量
系統(tǒng)（電池和逆變器之間用屏蔽電纜連接）的輻射發(fā)射和傳導(dǎo)發(fā)射性能如圖2所示,。
圖2：帶有屏蔽線的發(fā)射性能
盡管在電池和逆變器之間使用屏蔽電纜可降低輻射發(fā)射（上），但并不降低傳導(dǎo)發(fā)射（下）,。
使用新型濾波器可明顯改善EMC
為了滿足市場(chǎng)上日益嚴(yán)格的EMC要求,，TDK集團(tuán)專門針對(duì)電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用，開發(fā)了愛普科斯(EPCOS)P100316*系列2線式高壓直流濾波器,。該系列專為600V DC高壓應(yīng)用而設(shè)計(jì),，適合高壓電池提供的典型電壓,，其電流能力約為150A DC或350A DC,，即便驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的額定功率超過100kW，濾波器依然能有效,。該系列濾波器具有多種型號(hào)可供選擇,，且所有型號(hào)的直流電阻僅為0.05m，這意味著即便在高電流情況下也不會(huì)有顯著的損耗。
如圖3所示,，根據(jù)測(cè)試設(shè)置要求可確認(rèn)該新型濾波器的卓越濾波性能,。
圖3：使用愛普科斯(EPCOS)高壓直流濾波器后的系統(tǒng)發(fā)射特性
很顯然：在電池和逆變器之間使用新型愛普科斯(EPCOS)EMC濾波器，即使使用非屏蔽電纜,，也能顯著降低傳導(dǎo)干擾,。
可以看出，如果使用新型濾波器,，即使使用非屏蔽電纜,，傳導(dǎo)干擾也可顯著降低達(dá)70dB（或功率因數(shù)為3000），并且還能可觀地減少個(gè)別系統(tǒng)中傳統(tǒng)EMC元件的數(shù)量,。
除了卓越的電氣性能,，該濾波器具備外形緊湊，重量輕便等特性,，非常適合車輛應(yīng)用,，因而倍受客戶青睞。產(chǎn)品的尺寸介于121mm x 52mm x 52mm和186mm x 65mm x 65mm之間,，具體是型號(hào)而定,。
該新型系列包括12種型號(hào)，不僅具有2種不同的電流能力（150A DC和350A DC）,，還具有不同的濾波特性,。也就是說，客戶可以更有針對(duì)性的獲得解決自身EMC問題的方案,，挑選適合應(yīng)用要求的濾波器型號(hào),。此外，我們除了提供常規(guī)性能的型號(hào)外,，還提供在長波頻譜150kHz和300kHz之間具有超強(qiáng)濾波性能的其他型號(hào),。
延長電機(jī)壽命
高頻屏蔽電流只代表了確保電磁兼容這一挑戰(zhàn)的一部分。比如,，在逆變器的輸出端,，脈沖上升沿會(huì)引起電壓尖峰，后者會(huì)隨著電纜電感值的增加而增加,。一旦環(huán)境條件不利,，這些電壓尖峰可能引起電弧，進(jìn)而損壞電機(jī)繞組,。與此同時(shí),，漏地電流也會(huì)隨之產(chǎn)生，這些電流流過電機(jī)軸承,，從而引起尖峰,。反過來又會(huì)損壞軸承滾珠或滾子,，使其過早失效。
一個(gè)補(bǔ)救辦法是使用鐵氧體環(huán)形磁芯,，使電機(jī)電纜穿過這些磁芯,。這樣可顯著降低共模干擾和漏地電流，確保其不超過臨界值,。在此,，TDK集團(tuán)也提供了多種解決方案，如具有不同幾何形狀的環(huán)形磁芯和不同材料的鐵氧體,，且這些產(chǎn)品可針對(duì)特定頻率區(qū)域進(jìn)行優(yōu)化,，根據(jù)每個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)量身定制。
