Kas ir elektromagnētiskā saderība?

Piecpadsmit gadi šajā biznesā, un EMC joprojām iekož man dupsi vismaz divas reizes gadā.

Pagājušā gada pavasarī mani uzaicināja projektā uzņēmumam, kas ražo kravas furgonus. Viņu BMS turpināja izmest šūnu pārsprieguma kļūdas. Nav īsts pārspriegums - šūnas bija kārtībā. Uzraudzības IC nolasīja atkritumus. Viņi to bija dzenājuši trīs mēnešus. Divreiz nomainīja AFE mikroshēmas. Pārvietots sensors. Nekas nedarbojās.

Man vajadzēja divas dienas, lai to atrastu. Viņu motora kontrolieris atradās astoņpadsmit collu attālumā no akumulatora. Starp tiem nav aizsargpārklājuma. Kontrolieris pārslēdzās pie 8 kHz, un katra mala tika savienota tieši ar šūnas sprieguma sensora līnijām. Vadi darbojās kā antenas. Divdesmit milivoltu izraisīts troksnis mērījumā, kam nepieciešama milivoltu precizitāte. BMS redzēja sprieguma tapas, kas neeksistēja, un visu izslēdza.

Tas ir EMC. Elektromagnētiskā saderība. Jūsu lietām ir jātiek galā ar citām lietām, nevienam nesabojājot otru.

EMC sadalās divās daļās, un jums ir jātiek galā ar abiem.

Emisijas nozīmē ierīces radīto troksni. Katra komutācijas ķēde izstaro. Katrs vads ar mainīgu strāvu rada magnētisko lauku. DC-līdzstrāvas pārveidotājs, kas darbojas ar 200 kHz, izsmidzina RF enerģiju visur. Ja šī enerģija ir pietiekami spēcīga, tā iestrēgst radio kabīnē vai sabojā CAN kopnes ziņojumus vai liek ABS kontrollerim domāt, ka riteņi bloķējas.

Uzņēmība ir otra puse. Cik daudz muļķu var paņemt jūsu ierīce, pirms tā pārstāj darboties pareizi. BMS ir precīzi jānolasa elementu spriegumi, sēžot blakus invertoram, kas ar 400 ampēru impulsiem 10 kHz kaltē līdzstrāvas kopni. Sensoru shēmām tas viss ir jāignorē un joprojām jāmēra faktiskais šūnas spriegums.

Lielākā daļa inženieru, kurus es sastapu, domā par emisijām, jo uz to ir vērsta regulējošās pārbaudes. Viņi aizmirst uzņēmību, līdz produkts neizdodas uz lauka. Tad visi krīt panikā.

Vecie svina{0}}skābes akumulatori vienkārši stāvēja tur. Jūs tos pieskrūvējāt un savienojāt divus kabeļus. Varbūt jums bija šunts strāvas mērīšanai. Tas bija viss.

Litija iepakojumos visur ir elektronika. BMS uzrauga katru šūnu. Tas runā ar temperatūras sensoriem, kas izkaisīti ap iepakojumu. Tas sazinās ar transportlīdzekli, izmantojot CAN vai kādu citu autobusu. Tas kontrolē kontaktorus. Tas aprēķina uzlādes stāvokli un veselības stāvokli, izmantojot algoritmus, kas ir atkarīgi no precīziem mērījumiem.

Precīzs ir atslēgas vārds. Elementa sprieguma mērījums, kas novirzās par 50 milivoltiem, izjauc jūsu SOC aprēķinus. Dariet to simts šūnās, un jūsu diapazona aprēķins ir bezjēdzīgs. Palieliniet to par 100 milivoltiem, un jūs varat pārlādēt elementu vai palaist garām zemsprieguma stāvokli.

Sensoru vadi ir vājā vieta. Tie darbojas no katra šūnas pieskāriena līdz BMS panelim. Lielā iepakojumā tas nozīmē, ka vadi stiepjas divus metrus vai vairāk caur vidi, kas ir pilna ar elektromagnētiskiem trokšņiem. Katrs vads uztver traucējumus. Jo garāks vads, jo sliktāka problēma.

Es strādāju pie autobusa akumulatora bloka, kur sensors darbojās tieši blakus galvenajām līdzstrāvas kopnes stieņiem. Paātrinājuma laikā stieņi nesa 300 ampērus. Šīs strāvas magnētiskais lauks inducēja milivoltu{3}līmeņa signālus sensoru vados. BMS domāja, ka šūnas lēkā uz augšu un uz leju. Tas pārgāja aizsardzības režīmā un nogalināja autobusu uz šosejas.

Electromagnetic Compatibility

Neveiksmju režīmi ir neglīti.

Bieži sastopami viltus pārsprieguma atvienojumi. Troksnis palielina reālo elementu spriegumu, un BMS uzskata, ka šūnā ir 4,3 V, bet patiesībā tas ir 4,1 V. Aizsardzība iedarbojas un sistēma izslēdzas. Operators redz kļūdas kodu, kam nav jēgas, jo šūnas ir kārtībā.

Viltus zemspriegums ir sliktāks. BMS domā, ka šūna ir zemāka nekā patiesībā. Tas turpina izlādēties, pārsniedzot drošo robežu. Notiek reāls kaitējums.

Komunikācijas kļūdas izjauc lietas savādāk. Akumulatora komplektā var būt seši vai astoņi uzraudzības paneļi, kas savienoti{1}}isoSPI kopnē. Tas autobuss kursē ar dažiem megaherciem. EMI sabojā paketi, un pēkšņi galvenajam kontrollerim ir slikti dati par sešpadsmit šūnām. Vai tas izslēdzas? Vai tas izmanto pēdējo labo lasījumu? Vai tas interpolē? Katram variantam ir problēmas.

Temperatūras mērījumi arī tiek bojāti. NTC termistori rada mazus signālus. Dažu milivoltu troksnis izskatās pēc divdesmit grādu temperatūras svārstībām. BMS var ieslēgt dzesēšanu, kas nav nepieciešama, vai palaist garām termisku palaišanu, kas sākas.

Normatīvie standarti pastāv, taču tie ir prasību sajaukums, kas pārklājas.

FCC 15. daļa attiecas uz emisijām Ziemeļamerikā. Tas nosaka ierobežojumus tam, cik daudz RF enerģijas jūsu produkts var izsmidzināt gaisā. Ierobežojumi ir atkarīgi no tā, vai pārdodat patērētājiem vai rūpnieciskajiem lietotājiem. Rūpnieciskā darbība kļūst atslābinātāka.

Transportlīdzekļiem jūs strādājat arī ar CISPR 25 un CISPR 12. Šie ir starptautiskie standarti, kurus lielākā daļa valstu pieņem ar nelieliem pielāgojumiem. Tie nosaka testa metodes un ierobežojumus vadītajām un izstarotajām emisijām no transportlīdzekļiem un transportlīdzekļa sastāvdaļām.

Eiropas CE zīme prasa atbilstību EMC direktīvai. Tas parasti nozīmē atbilstību EN 55032 attiecībā uz emisijām un EN 55035 attiecībā uz imunitāti. Automašīnām tā vietā atsaucieties uz EN 50498.

Tad katrai automašīnas oriģinālo iekārtu ražotājiem ir savas specifikācijas. Fordam ir sava lieta. GM ir cits. VW ir vesela grāmata. Tie parasti ir stingrāki par normatīvajiem minimumiem un ietver imunitātes testus, kurus noteikumi tikko skar.

Visas šīs pārbaudes veikšana maksā naudu un laiku. Pilna EMC kvalifikācija automobiļu BMS maksā no 30 000 līdz 50 000 USD, un kamera aizņem trīs līdz četras nedēļas. Ja jums neizdodas, atgriezieties un izlabojiet lietas un pārbaudiet vēlreiz. Esmu redzējis, ka programmas EMC testēšanā sadedzina sešus mēnešus un USD 200 000, pirms tās saņēma iet.

Electromagnetic Compatibility

Ekranēšana ir neass instruments. Novietojiet metāla kasti ap jutīgajām lietām, un lielākā daļa traucējumu nevar iekļūt. Tomēr kastei ir jābūt nepārtrauktai. Šuves noplūst. Caurumi savienotāju noplūdei. Ventilācijas spraugas būtībā ir RF enerģijas logi.

Īsts ekranējums nozīmē vadošas blīves katrā šuvē. Tas nozīmē filtrētus savienotājus vai caurplūdes kondensatorus katrā vadu ieejas punktā. Tas nozīmē, ka jūsu augstākajā biežumā nav ilgāku par vienu desmito daļu no viļņa garuma. Tas pēdējais pakludina cilvēkus. Ja jums rūp 1 GHz traucējumi, jūsu slotiem ir jābūt mazākiem par 30 milimetriem. Lai veicas caur to iegūt dzesēšanas gaisu.

Filtrēšanas rokturi radīja traucējumus. Jūs ievietojat induktorus un kondensatorus pareizajās vietās, lai bloķētu augstfrekvences troksni, vienlaikus pārraidot vajadzīgos signālus vai jaudu. Diferenciālā režīma filtrs novērš troksni, kas pārvietojas pa vienu vadu un atpakaļ pa otru. Kopējā režīma droseļvārsts novērš troksni, kas abos vados virzās vienā virzienā.

Filtra dizains ir sarežģīts. Avota un slodzes pretestība ir svarīga. Filtrs, kas lieliski pārbauda uz stenda, var nedarīt neko faktiskajā sistēmā, jo pretestības ir atšķirīgas. Esmu redzējis, kā inženieri man lepni rāda savu filtru shēmas un pēc tam brīnās, kāpēc trokšņa mērījumi nav mainījušies. Viņi bija paredzēti 50 omu sistēmai un pievienoja to kaut kam, kas izskatījās pēc 5 omi, frekvencēs, kas viņiem rūpēja.

Zemējuma stratēģija ir vieta, kur dzīvo īsts voodoo. Akumulatora blokam ir augstsprieguma un zemsprieguma sadaļas. HV pusē ietilpst elementi un galvenie kontaktori un priekšlādēšanas ķēde. LV pusē ir BMS un CAN saskarne un dažkārt izolēti līdzstrāvas -līdzstrāvas pārveidotāji. Šīm divām zemes sistēmām vajadzētu savienoties tieši vienā punktā. Vairāk savienojumu veido cilpas. Cilpas uztver traucējumus.

Atrast pareizo punktu ir māksla. Tas ir atkarīgs no tā, kur plūst strāva un kur notiek jutīgie mērījumi un kur dzīvo trokšņa avoti. Katrs izkārtojums ir atšķirīgs. Es vēlos, lai es varētu jums sniegt formulu, bet tādas nav.

BMS iekšpusē PCB izkārtojums nodrošina vai pārtrauc EMC veiktspēju.

Sargājiet ātrgaitas digitālās lietas no analogajām mērīšanas shēmām. Procesors un CAN raiduztvērējs un visi komutācijas regulatori izsmidzina troksni. Šūnu sprieguma ieejas un temperatūras mērīšanas ķēdes ir jutīgas. Fiziskais attālums palīdz. Zemes plaknes pārtraukumi starp sekcijām palīdz vairāk.

Maršrutējiet diferenciāļu pārus kopā un saglabājiet tos īsus. Sensoru līnijām no šūnu krāniem jāievada panelī pēc iespējas tuvāk AFE mikroshēmai. Garākas pēdas rada lielākus traucējumus.

Vērojiet savus atgriešanās ceļus. Strāvai jāplūst cilpā. Signāls nodziest uz vienas pēdas un atgriežas citā. Ja atgriešanās ceļš nav acīmredzams, strāva atrod savu ceļu, un tas var būt liela cilpa, kas izstaro kā antena.

Ielejiet varu. Lielas zemes plaknes samazina pretestību un nodrošina atgriešanās strāvām zemu induktivitātes ceļu. Sašūšanas caurumi saista plaknes kopā un samazina rezonansi.

Pirms dažiem gadiem es konsultējos par starta uzņēmumu, kas ražo iekrāvēju akumulatorus. Viņu BMS lieliski strādāja uz soliņa. Iekrāvējā tas gāja traki. Sprieguma rādījumi lēkāja apkārt. SOC aprēķins klīda pa visu.

Iekrāvējam bija liels līdzstrāvas motors ar smalcinātāja piedziņu. Katru reizi, kad smalcinātājs pārslēdza strāvu galvenajos kabeļos, dažās mikrosekundēs mainījās par dažiem simtiem ampēru. Magnētiskais lauks no tā dI/dt ir saistīts ar visu.

Viņu labošanas mēģinājums bija pievienot ferīta lodītes maņu līnijām. Neko nedarīja. Traucējumi tika magnētiski savienoti cilpās, ko veido maņu vadi. Ferīti bloķē vadītu troksni, nevis magnētiskā lauka savienojumu.

Mēs galu galā izlaidām sensoru vadu caur elastīgu vadu un novirzījām to prom no galvenajiem kabeļiem. Tad mēs pievienojām vītā pāra no katra šūnas krāna, nevis atsevišķus vadus. Vīšana samazina cilpas laukumu, kurā var savienoties magnētiskais lauks. Visbeidzot, mēs palēninājām paraugu ņemšanu AFE mikroshēmā, lai tā integrētos vairākos traucējumu ciklos. Troksnis bija vidējais.

Kopējās labošanas izmaksas ir aptuveni trīs dolāri par iepakojumu papildu vadā un caurulē. Nebūtu maksājis neko, ja viņi par to būtu domājuši sākotnējā dizaina laikā.

Electromagnetic Compatibility

Ja pērkat akumulatoru blokus vai BMS plates, pirms pirkšanas jautājiet par EMC.

Kādus standartus viņi pārbaudīja? Pieprasiet faktiskos testa ziņojumus, nevis tikai sertifikātu. Pārskati parāda testa iestatījumus un robežu līdz robežai. Produkts, kas tik tikko izturējis, ir vienas dizaina izmaiņas attālumā no neveiksmes.

Kādai elektromagnētiskajai videi viņi bija paredzēti? BMS, kas paredzēts golfa ratiņiem, var neizdzīvot tranzīta autobusā ar trim vilces invertoriem.

Vai viņi pārbaudīja visu komplektu vai tikai dēli? Korpuss, vadi un savienotāji maina EMC darbību. Pārbaudot tukšu dēli, jūs gandrīz neko nesaka par gatavo produktu.

Kāda veida filtrēšana un ekranēšana ir iebūvēta? Ja atbilde ir "mēs paļaujamies uz sistēmas integratoru, kas to risinās", jums ir problēma. Tagad jūs esat atbildīgs par atbilstību EMC, un jums, iespējams, nav prasmju vai budžeta, lai to izdarītu pareizi.

Tuvojas bezvadu BMS. Tā vietā, lai katrai šūnai palaistu sensora vadus, katrai šūnu grupai ievietojat nelielu bezvadu moduli, un tas pārsūta datus atpakaļ uz galveno kontrolieri. Mazāk vadu. Vieglāk apkalpot.

Bet tagad jūsu mērījumu dati lido pa gaisu radio signālā. Šim signālam ir jākonkurē ar visu elektromagnētisko troksni no jaudas elektronikas. Bezvadu joslas jau ir pārpildītas. Esmu redzējis prototipus, kur bezvadu BMS pārtrauca sakarus spēcīga paātrinājuma laikā, jo invertora troksnis iestrēga uztvērējā.

Augstāks spriegums visu padara grūtāku. Nozare pāriet uz 800 V un vairāk, lai nodrošinātu ātrāku uzlādi un mazākus kabeļus. Lielāks spriegums nozīmē vairāk pārslēgšanas enerģijas un vairāk EMI. Tās pašas metodes joprojām darbojas, bet jums tās ir jāizpilda labāk.

Integrācija turpina pieaugt. BMS, iebūvētais lādētājs un līdzstrāvas-līdzstrāvas pārveidotājs ir saspiesti vienā kastē. Mazāks svars un izmaksas, bet vairāk iespēju traucēt funkcijas. Analogās šūnas sensoram ir jāizdzīvo tajā pašā kamerā, kurā darbojas 10 kW komutācijas lādētājs.

EMC nepazūd. Ar katru gadu tas kļūst sliktāks, jo elektronika kļūst ātrāka un blīvāka, un mēs lūdzam viņus strādāt skarbākā vidē. Akumulatoru komplekts ir elektriskā transportlīdzekļa sirds, un tas ir precīzs un uzticams, neskatoties uz elektromagnētisko vētru, kas tam apkārt ir EMC darbs.