Преодоление электромагнитных помех в приложениях для электромобилей

По данным Бюро статистики транспорта США, 2020 год стал пятым годом подряд роста продаж электромобилей и спрос растет. Основываясь на данных за первый квартал, Бюро ожидает, что продажи в 2021 году будут на пути к превышению прошлогодних показателей. По мере роста производства становится ясно, что электромобили представляют собой ряд уникальных проблем, в том числе повышенную восприимчивость к электромагнитным помехам (ЭМП). В электромобилях для управления электрическим двигателем используется мощная электроника, производящая высокочастотные электромагнитные помехи высокого уровня. Помехи являются общей проблемой для всех приложений электроники, но когда мы рассматриваем приложения электромобилей, где безопасность, эффективность и производительность зависят от электроники, высокие уровни электромагнитных помех могут вызвать опасные осложнения.

Рассматривая состав электромобиля, можно выделить ряд источников электромагнитных помех (рисунок 1), включая следующие:

Силовые преобразователи являются основным источником электромагнитных помех в системах электропривода; эти системы требуют высокоскоростных коммутационных устройств, таких как обычные биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT), для работы на частотах от 2 до 20 кГц. Быстрые IGBT и полевые транзисторы (MOSFET) из карбида кремния (SiC), состоящие из оксида металла и полупроводника, могут работать на еще более высоких частотах.
Электродвигатели работают на высоких уровнях мощности, вызывая электромагнитные излучения (ЭМИ) и обеспечивая путь для электромагнитных помех через сопротивление, которое изменяется в зависимости от частоты.
Токи в тяговых батареях и соединителях становятся источником излучения электрического и магнитного поля (ЭМП), создавая путь для электромагнитных помех.
Экранированные и неэкранированные кабели передают высокие уровни тока между подсистемами электромобиля и вызывают более сильные магнитные поля. При ограниченном пространстве для проводки кабели высокого и низкого напряжения расположены в непосредственной близости, что вызывает электромагнитные помехи между ними.
Зарядные устройства для аккумуляторов и средства беспроводной зарядки являются основными внешними источниками электромагнитных помех; подключение к беспроводному зарядному устройству создает сильное магнитное поле для передачи энергии на электромобиль.

Рисунок 1: Источники электромагнитных помех в электромобилях.

Конденсаторы для электромагнитных помех в Электромобиле

В приложениях электромобилей фильтрующие конденсаторы, также известные как фильтры ЭМП, обычно используются в качестве входных и выходных конденсаторов. Они действуют для устранения шума и других нежелательных сигналов на линии. На стороне системы переменного тока высокого напряжения конденсаторы обычно обеспечивают фильтрацию электромагнитных помех, тогда как на стороне подсистемы постоянного тока они служат для сглаживания пульсаций переменного тока и фильтрации шума.

Если вы работаете с приложением высокой надежности, вам могут потребоваться сертифицированные по безопасности конденсаторы класса X и класса Y. Конденсатор класса X (линейный) предназначен для короткого замыкания, поэтому при возникновении перенапряжения, отказ приводит к срабатыванию устройства защиты от перегрузки по току, предотвращающего опасность поражения электрическим током. Конденсаторы класса Y (линия-земля) также предназначены для отключения в случае потери заземления.

Высоковольтные подсистемы электромобиля тщательно проверяются на надежность и безопасность, поэтому многослойные керамические конденсаторы класса X и класса Y (MLCC) хорошо подходят, поскольку они соответствуют UL, TÜV, CSA, VDE и другим международным требованиям безопасности. Эти конденсаторы класса X и класса Y чаще всего доступны в виде конденсаторов подавления RFI/EMI из керамической или пластиковой пленки, но поскольку некоторые подсистемы электромобиля предъявляют высокие требования к температуре и малым размерам, MLCC являются единственным жизнеспособным вариантом, который не расплавится в жестких условиях эксплуатации.

Благодаря нашему новому расширенному ассортименту усовершенствованных многопленочных конденсаторов, Knowles теперь предлагает уникальное сочетание возможностей и сертификации безопасности для приложений электронных устройств, таких как компоненты, используемые в электромобилях. Эти новые конденсаторы для поверхностного монтажа соответствуют международным спецификациям UL60384-14 и EN60384-14 и могут использоваться вместо свинцовых пленочных конденсаторов в источниках питания переменного и постоянного тока. Они также соответствуют требованиям класса Y2/X1, X1 и X2, определенным стандартом IEC-60384-14; в рамках этих подклассов мы теперь предлагаем четыре отдельных семейства многослойных керамических конденсаторов (MLCC).

Каталог конденсаторов и фильтров (ЭМП) Knowles обеспечивающих ЭМС.

За дополнительной информацией обращайтесь к нашим специалистам: info@tellur-el.ru или по телефону: +7 495 120-50-91