關(guān)于人體電磁防護的整車48V系統(tǒng)布線方案的設(shè)計

武曉宇

（吉利汽車研究院 （寧波）有限公司，浙江 寧波 315316）

隨著汽車行業(yè)的高速發(fā)展，人們對車內(nèi)電磁輻射環(huán)境更加關(guān)注，汽車電動化、智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)、48V系統(tǒng)相繼應(yīng)用在汽車系統(tǒng)中，這些技術(shù)的應(yīng)用將帶來車內(nèi)大電流設(shè)備及無線發(fā)射設(shè)備的增加，使車內(nèi)電磁環(huán)境更加復(fù)雜。48V系統(tǒng)主要包含BSG電機、48V線束、48V電池及DCDC，本文主要討論48V系統(tǒng)不同走線方式對車內(nèi)電磁發(fā)射測量結(jié)果的影響。

1 48V系統(tǒng)布線方案

1.1 方案一：48V電源線采用雙根走線

48V電池到BSG電機之間的48V電源線束采用雙根走線方式，BSG電機布置在前發(fā)動機艙內(nèi)，48V電池布置在后行李廂右側(cè)，48V雙根電源線束走向為，線束從前機艙穿過副駕駛座椅下方，一直布置到后行李廂內(nèi)與電池連接。48V電源線束簡易布置如圖1所示，等效電器原理圖如圖2所示。

1）方案優(yōu)點：48V正負極電源線并行走線且距離相互靠近，環(huán)面積最小，較小的環(huán)路面積既能減小對外發(fā)射量又能提高抗干擾性能，另電流I1=I2，大小相等方向相反，正負極電源線產(chǎn)生的電磁場可以相互抵消，有效降低了對外的磁場發(fā)射。

2）方案缺點：電源線并行雙根走線，線束成本較高。

1.2 方案二：48V電源正極線單根走線

圖1 48V電源線雙線走線

圖2 等效電路原理圖

48V電池到BSG電機之間的48V電源線單根走線，BSG電機布置在發(fā)動機艙內(nèi)，BSG電機負極接車身搭鐵，48V正極從前機艙穿過副駕駛座椅下方，一直布置到行李廂內(nèi)與48V電池正極連接，48V電池布置在行李廂右側(cè)，48V電池負極就近搭鐵，簡易布置如圖3所示，等效原理圖如圖4所示。

1）方案優(yōu)點：48V正極電源線單根走線，負極就近搭鐵，線束成本較低。

圖3 48V電源線單線走線

2）方案缺點：48V電源正極單根走線，負極就近搭在車身上，形成的地環(huán)路面積較大，對外輻射大，電源線中電流I產(chǎn)生的磁場無法相互抵消，人體電磁防護性能差。

針對兩種布線方案在實車上的人體電磁防護性能表現(xiàn)，特開展實車驗證。

圖4 等效電路原理圖

2 實車測試

人體磁場防護測試采用標準GB／T 37130，測試頻段10Hz～400kHz，限值采用GB8702；針對人體區(qū)域 （頭部、胸部、臀部、腳部），中控區(qū)域，進行不同工況下的車內(nèi)磁場采集，為評價車內(nèi)電磁環(huán)境提供數(shù)據(jù)參考。

2.1 測試設(shè)備

人體電磁防護測試設(shè)備主要包含：Narda探頭、傳輸鏈路、EHP50測試軟件、筆記本電腦。

2.2 測試工況

車速保持40km／h勻速運行，所有可長時間工作的電子器件保持正常工作，試驗在10m法EMC半電波暗室內(nèi)進行，比較兩種布線方案在腳部區(qū)域的低頻電磁發(fā)射。

2.3 試驗條件

測試頻率：10Hz～400kHz；測試限值：GB 8702限值；測量位置：腳部區(qū)域1／2／3，區(qū)域2下對應(yīng)48V電源線走線，如圖5所示。

2.4 判定基準

不同測試工況下，各測試點采集的X／Y／Z 3個方向的磁場測量值滿足GB8702限值要求。

2.5 測試搭建

測試布置按照GB／T 37130要求搭建，布置圖如6所示。

2.6 測試過程

2.6.1 車輛設(shè)置

車輛置于轉(zhuǎn)轂上，車帶轂?zāi)Ｊ剑囁俦３?0km／h勻速運行，所有可長時間電子功能保持正常工作。

2.6.2 測試點固定

將Narda探頭分別固定在腳部區(qū)域1／2／3位置，準備測試。

2.6.3 數(shù)據(jù)采集

1）車輛靜止熄火，采集10Hz～400kHz頻段內(nèi)的底噪數(shù)據(jù)。

圖5 測量位置

圖6 測試布置圖

2）車輛運行，通過CANoe確認48V系統(tǒng)是否工作。

3） 分別采集腳部區(qū)域1／2／3在頻段10Hz～400kHz的磁場數(shù)據(jù)，并保存數(shù)據(jù)。

4）完成2種布置方案的整車數(shù)據(jù)采集。

3 單根走線與雙根走線發(fā)射數(shù)據(jù)對比

3.1 單根走線和雙根走線測試數(shù)據(jù)對比

通過測試數(shù)據(jù)比對，在頻段10Hz～400kHz內(nèi)，方案2的電磁場測量值比方案1的測量值偏高，特別是0.3～10kHz頻段，方案2的測量值接近限值，裕量僅有0.607μT左右。測量數(shù)據(jù)如圖7、圖8所示。

圖7 方案1測量數(shù)據(jù)

圖8 方案2測量數(shù)據(jù)

最大發(fā)射頻點：1.489kHz；限值：4.1μT；測量值：3.496μT；裕量：0.607μT。

3.2 單根走線中不同位置測試數(shù)據(jù)對比

通過不同位置測量值比對發(fā)現(xiàn)，位置2下的電磁場測量值最大，位置1和3相對較小，位置2距單根電源線距離最近，測試數(shù)據(jù)如圖9～圖11所示。

圖9 位置1測量數(shù)據(jù)

4 結(jié)語

本文是對48V電源線束不同布置方案對人體磁場防護測試結(jié)果影響的分析及討論，通過對比兩種方案下的整車測試數(shù)據(jù)得出結(jié)論如下。

1）對于整車48V系統(tǒng)，建議48V電源線采用電源線正負極并行走線布置方案，可有效降低車內(nèi)電磁輻射。

圖10 位置2測量數(shù)據(jù)

圖11 位置3測量數(shù)據(jù)

2）通過不同位置測試數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn)，距48V電源線越近的測試點測量值越大，48V電源線在線束走向上避開人體磁場防護規(guī)定測試區(qū)域，同樣可能達到降低車內(nèi)電磁輻射的目的。