内容简介

电磁兼容性是新能源汽车的一项关键共性技术，对保障新能源汽车安全行驶、减少或避免故障十分重要。随着智能网联电动汽车的发展，电磁兼容性分析与设计成为研发中不可或缺的环节，是工程师必须掌握的知识和技能。本书以建模仿真、试验测量和工程案例相结合的方式，介绍了新能源汽车电机驱动系统、 DC-DC变换器、无线充电系统、整车控制器、电池管理系统以及整车电磁兼容性的相关内容，使读者能够熟练掌握电磁兼容性的分析方法、建模仿真方法、整改方法以及测试方法。

本书可供车辆工程相关专业的研究生、高年级本科生和工程技术人员参考学习使用。

  目录

前言

丛书序

*1章 绪论

1.1 概述 ......................................................................... 01

1.2 新能源汽车电磁兼容性问题 ................................................. 02

1.2.1 电机驱动系统 EMC 问题 ............................................ 02

1.2.2 DC-DC 变换器系统 EMC 问题 ................................... 06

1.2.3 无线充电系统 EMC 问题 ............................................ 09

1.2.4 整车控制器 EMC 问题 ................................................ 12

1.2.5 电池管理系统 EMC 问题 ............................................ 16

1.2.6 整车 EMC 要求 ............................................................ 18

参考文献 ......................................................................... 19

*2章 新能源汽车电磁兼容基础

2.1 概述 ....................................................................... 27

2.2 新能源汽车电磁兼容 ......................................................... 28

2.2.1 电气基本架构 .............................................................. 28

2.2.2 电磁兼容问题 .............................................................. 29

2.3 电磁兼容理论基础 ............................................................ 38

2.3.1 电磁干扰源 ............................................................... 38

2.3.2 耦合路径 .................................................................. 39

2.4 电磁兼容性设计 ............................................................. 42

2.4.1 高性能电子电气架构建模 .......................................... 43

2.4.2 电磁兼容性建模和电磁兼容性设计 .......................... 43

2.5 电磁干扰抑制措施 ............................................................ 45

2.5.1 EMI 抑制技术............................................................... 45

2.5.2 关键部件 EMI 抑制技术.............................................. 48

参考文献 ......................................................................... 49

第3章 电机驱动系统电磁干扰预测与抑制 

3.1 概述 ......................................................................... 51

3.2 电机驱动系统 EMI 的机理 .................................................. 52

3.2.1 电机驱动系统传导发射测试 ...................................... 52

3.2.2 IGBT 电磁干扰源 ......................................................... 54

3.2.3 电磁干扰耦合路径 ...................................................... 56

3.3 电机驱动系统电磁干扰建模 ................................................ 64

3.3.1 电机驱动系统电磁干扰建模与仿真 .......................... 64

3.3.2 电机驱动系统联合仿真 ............................................. 91

3.4 基于测量的电驱动系统电磁发射 SPICE等效电路建模 ................ 94

3.4.1 建模方法概述 .............................................................. 94

3.4.2 SPICE 等效电路建立 ................................................... 95

3.4.3 SPICE 等效电路模型验证 ........................................... 98

3.4.4 系统谐振抑制方法 ...................................................... 99

3.5 EMI 电源滤波器 ............................................................113

3.5.1 高压输入端口滤波器设计 .........................................114

3.5.2 基于谐振点抑制的滤波电路设计方法 .................... 122

3.5.3 电机控制器高压直流电源 EMI 滤波器设计............ 130

3.5.4 空心电感高压直流电源 EMI 滤波器设计................ 139

3.6 电磁干扰测试 ............................................................... 147

3.6.1 电磁干扰测试平台 ................................................... 147

3.6.2 传导发射（电压法） ................................................ 148

3.6.3 传导发射（电流探头法） ........................................ 150

3.6.4 低压电源线对高压电源线的耦合 ............................ 154

3.6.5 传导 EMI 抑制............................................................ 155

3.6.6 电机驱动系统直流和交流电源线电压和电流 ........ 158

3.6.7 转速和转矩对传导骚扰电压和电流的影响 ............ 160

3.6.8 电磁辐射试验 ............................................................ 163

3.6.9 传导骚扰电压差共模分离测试 ................................ 166

参考文献 .......................................................................170

第4章 DC-DC变换器电磁干扰预测与抑制

4.1 概述....................................................................... 170

4.2 DC-DC 变换器传导发射测试 ......................................... 171

4.2.1 隔离型全桥高低压 DC-DC 变换器的结构 .............. 171

4.2.2 传导电磁发射的测试布置 ........................................ 171

4.3 DC-DC 变换器 EMI 的预测 ........................................... 173

4.3.1 干扰源 ................................................................... 173

4.3.2 DC-DC 变换器系统传导发射高频等效电路 ........... 174

4.3.3 电磁干扰耦合路径 .................................................... 177

4.3.4 传导 EMI 仿真预测.................................................... 182

4.4 高压电源 EMI 滤波器 ........................................................ 183

4.4.1 高压输入端口 EMI 滤波器设计................................ 183

4.4.2 基于谐振点抑制的滤波电路设计 ............................ 188

4.5 辐射发射 .................................................................. 191

4.5.1 理论分析 ................................................................ 191

4.5.2 辐射发射测量 ............................................................ 192

参考文献 ....................................................................... 194

第5章 无线充电系统电磁安全与电磁兼容

5.1 概述........................................................................ 197

5.2 无线充电系统的结构........................................................ 197

5.2.1 系统结构 ................................................................ 197

5.2.2 系统建模 ................................................................ 198

5.2.3 系统性能仿真 ............................................................ 202

5.3 无线充电的工作原理 .......................................................... 203

5.3.1 传输功率 ................................................................ 204

5.3.2 效率 ..................................................................... 207

5.3.3 偏移特性 ............................................................... 208

5.3.4 偏移对效率的影响 .....................................................211

5.4 磁场分布 .................................................................... 218

5.4.1 整车模型 ................................................................ 218

5.4.2 磁场测试点分布 ........................................................ 219

5.4.3 偏移时的耦合线圈互感 ............................................ 220

5.4.4 磁场分布分析 ............................................................ 221

5.4.5 磁感应强度测量 ........................................................ 224

5.5 电源线传导电磁干扰建模与抑制 ...................................... 227

5.5.1 干扰源 ................................................................... 227

5.5.2 电磁干扰机理 ............................................................ 229

5.5.3 传导骚扰预测 ............................................................ 235

5.5.4 EMI 滤波器................................................................. 238

5.5.5 传导骚扰电压测量 .................................................... 242

5.6 公共电网电源线谐波 .......................................................... 245

5.6.1 谐波分析 ................................................................ 246

5.6.2 传统整流滤波升压电路系统的谐波 ........................ 246

5.6.3 采用 PFC 电路系统的谐波........................................ 250

5.6.4 系统谐波抑制方法 .................................................... 254

5.7 无线充电系统次级侧电路电磁辐射 .................................. 256

5.7.1 辐射发射系统建模 .................................................... 256

5.7.2 次级侧充电电缆辐射发射 ........................................ 257

5.7.3 辐射 EMI 抑制............................................................ 259

参考文献 ....................................................................... 262

第6章 整车控制器信号完整性与电磁兼容

6.1 概述........................................................................ 264

6.2 整车控制器的功能与结构 .................................................. 264

6.3 整车控制器硬件电磁兼容性设计 ...................................... 265

6.3.1 电源线电磁抗扰度 .................................................... 265

6.3.2 PCB 电源完整性 ........................................................ 268

6.3.3 信号完整性 ................................................................ 269

6.4 电源分配网络等效电路 ...................................................... 275

6.4.1 芯片电源分配网络等效电路 .................................... 275

6.4.2 以太网芯片电源分配网络集总参数模型 ................ 282

6.5 PCB 去耦电容优化方法 ................................................... 283

6.5.1 整车控制器 PCB 电源分配网络阻抗 ....................... 283

6.5.2 PDN 去耦电容优化 .................................................... 290

6.5.3 频域阻抗验证 ............................................................ 297

6.6 PCB 信号完整性建模与分析 ........................................... 299

6.6.1 车载以太网信号与 CAN 总线信号频谱 ................... 299

6.6.2 反射建模与仿真 ........................................................ 300

6.6.3 串扰建模与仿真 ........................................................ 308

6.7 PCB 电磁辐射............................................................... 317

6.7.1 电磁辐射机理 ............................................................ 317

6.7.2 PCB 电磁辐射分析 .................................................... 318

6.8 以太网整车控制器电源线传导 EMI 抑制 ........................ 320

参考文献 ....................................................................... 322

第7章 电池管理系统电磁兼容

7.1 概述 ............................