一種車用電機(jī)的控制器電磁干擾抑制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及車用電機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及一種車用電機(jī)的控制器電磁干擾抑制方法，包括：在所述車用電機(jī)槽口中嵌入磁阻材料，以使車用電機(jī)處于弱磁狀態(tài)；在控制器的每個(gè)集成電路的電源和地之間增加去耦電容，在電源輸入端跨接電解電容；應(yīng)用軟開關(guān)技術(shù)使開關(guān)在零電壓、零電流時(shí)進(jìn)行開關(guān)器件的狀態(tài)轉(zhuǎn)換；對所述電源的電流波形進(jìn)行校正，降低電流諧波含量，減少電源的外部電磁干擾，本發(fā)明通過將磁阻材料固定到車用電機(jī)槽口中，并通過PCB布線設(shè)計(jì)和控制器設(shè)計(jì)，有效抑制了車用電機(jī)的控制器的電磁干擾。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及車用電機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及一種車用電機(jī)的控制器電磁干擾抑制方法。 -種車用電機(jī)的控制器電磁干擾抑制方法

【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有整車運(yùn)行中，EMC(Electro Magnetic Compatibility,電磁兼容性）存在嚴(yán)重 超標(biāo)現(xiàn)象，不少整車廠，由于規(guī)模較小，生產(chǎn)能力有限，技術(shù)開發(fā)與技術(shù)儲備嚴(yán)重欠缺，毫無 EMC相關(guān)概念，將對人們身體健康有嚴(yán)重影響的EMC置之腦后，一旦有測試需求，一般采用 電纜包覆、加磁珠、磁環(huán)等方式來臨時(shí)應(yīng)對，同時(shí)，該方式成本昂貴，普通工人操作困難且不 容易掌握。
[0003] BLDC (Brushless Direct Current Motor,無刷直流電機(jī)）控制系統(tǒng)的電磁干擾源 主要包括：供電系統(tǒng)干擾、高頻率功率開關(guān)器件快速通斷形成的干擾以及點(diǎn)擊感性負(fù)載造 成的強(qiáng)電干擾；電磁干擾的傳播途徑主要指電磁干擾信號由干擾源傳播到敏感設(shè)備的耦合 過程。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中，無刷直流電機(jī)常用PWM控制：PWM頻率來控制三相橋的開關(guān)頻率，占 空比來控制流經(jīng)電機(jī)繞組的有效電流來控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，經(jīng)測試，PWM開關(guān)頻率為20KHz，干 擾信號的頻率范圍集中在〇.15KHz-5MHz，這范圍中正好就有PWM工作頻率，同時(shí)，現(xiàn)有的 PWM無刷直流電機(jī)的電機(jī)此路設(shè)計(jì)是富磁狀態(tài)，電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，過于飽和的磁路會產(chǎn)生較大電 磁干擾。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提出一種車用電機(jī)的控制器電磁干擾抑制方法，能夠抑制車用 電機(jī)的控制器的電磁干擾。
[0006] 為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0007] -種車用電機(jī)的控制器電磁干擾抑制方法，包括：
[0008] 步驟a、在所述車用電機(jī)槽口中嵌入磁阻材料，以使車用電機(jī)處于弱磁狀態(tài)；
[0009] 步驟b、在控制器的每個(gè)集成電路的電源和地之間增加去耦電容，在電源輸入端跨 接電解電容；
[0010] 步驟c、應(yīng)用軟開關(guān)技術(shù)使開關(guān)在零電壓、零電流時(shí)進(jìn)行開關(guān)器件的狀態(tài)轉(zhuǎn)換；
[0011] 步驟d、對所述電源的電流波形進(jìn)行校正，降低電流諧波含量，減少電源的外部電 磁干擾。
[0012] 其中，還包括：
[0013] 步驟e、將所述車用電機(jī)的電機(jī)氣隙設(shè)置為0. 8mm。
[0014] 其中，所述磁阻材料使所述車用電機(jī)的磁導(dǎo)率處于0. 7-0. 8之間。
[0015] 其中，所述去耦電容的電容值按照C = Ι/f來計(jì)算，其中，f為電磁波的頻率，所述 電解電容的電容值在10yF-100yF之間。
[0016] 其中，所述步驟b還包括：通過調(diào)整所述去耦電容、電解電容及與所述去耦電容、 電解電容相連接的元器件的位置，縮短所述去耦電容和電解電容的引線。
[0017] 其中，所述步驟d中對所述電源的電流波形進(jìn)行校正具體為：采用功率因數(shù)校正 技術(shù)使電源的電流波形跟隨電壓波形，將電流波形校正成近似的正弦波。
[0018] 其中，所述外部電磁干擾包括：共模噪音、差模噪音和外部電路干擾。
[0019] 其中，所述共模噪音的抑制電路包括：電感L1、電感L2、電容C1、電容C2和電阻 R1，其中，所述電源的一端與電感L1的一端連接，電感L1的另一端與電容C1的一端及電阻 R1的一端連接在一起，所述電源的另一端與電感L2的一端連接，電感L2的另一端與電容 C2的一端及電阻R1的另一端連接在一起，電容C1的另一端與電容C2的另一端一起接地。
[0020] 其中，所述差模噪音的抑制電路包括：電感L3、電感L4、電容C3和電阻R2,其中， 所述電源的一端與電感L3的一端連接，電感L3的另一端與電容C3的一端及電阻R2的一 端連接在一起，所述電源的另一端與電感L4的一端連接，電感L4的另一端與電容C3的另 一端及電阻R2的另一端連接在一起。
[0021] 本發(fā)明的有益效果為：一種車用電機(jī)的控制器電磁干擾抑制方法，包括：在所述 車用電機(jī)槽口中嵌入磁阻材料，以使車用電機(jī)處于弱磁狀態(tài)；在控制器的每個(gè)集成電路的 電源和地之間增加去耦電容，在電源輸入端跨接電解電容；應(yīng)用軟開關(guān)技術(shù)使開關(guān)在零電 壓、零電流時(shí)進(jìn)行開關(guān)器件的狀態(tài)轉(zhuǎn)換；對所述電源的電流波形進(jìn)行校正，降低電流諧波含 量，減少電源的外部電磁干擾，本發(fā)明通過將磁阻材料固定到車用電機(jī)槽口中，并通過PCB 布線設(shè)計(jì)和控制器設(shè)計(jì)，有效抑制了車用電機(jī)的控制器的電磁干擾。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 圖1是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】提供的一種車用電機(jī)的控制器電磁干擾抑制方法流 程圖。
[0023] 圖2是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】提供的電機(jī)槽口安裝示意圖。
[0024] 圖3是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】提供的共模噪音的抑制電路圖。
[0025] 圖4是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】提供的差模噪音的抑制電路圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面結(jié)合圖1-圖4并通過【具體實(shí)施方式】來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0027] 圖1是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】提供的一種車用電機(jī)的控制器電磁干擾抑制方法流 程圖。
[0028] -種車用電機(jī)的控制器電磁干擾抑制方法，包括：
[0029] 步驟a、在所述車用電機(jī)槽口中嵌入磁阻材料，以使車用電機(jī)處于弱磁狀態(tài)；
[0030] 步驟b、在控制器的每個(gè)集成電路的電源和地之間增加去耦電容，在電源輸入端跨 接電解電容；
[0031] 步驟c、應(yīng)用軟開關(guān)技術(shù)使開關(guān)在零電壓、零電流時(shí)進(jìn)行開關(guān)器件的狀態(tài)轉(zhuǎn)換；
[0032] 步驟d、對所述電源的電流波形進(jìn)行校正，降低電流諧波含量，減少電源的外部電 磁干擾。
[0033] 在本實(shí)施例中，還包括：
[0034] 步驟e、將所述車用電機(jī)的電機(jī)氣隙設(shè)置為0.8mm，電機(jī)氣隙相應(yīng)的增大，可提 高電機(jī)的效率，但也不是越大越好，本實(shí)施例中，電機(jī)氣隙設(shè)置為0. 8mm比現(xiàn)有技術(shù)中的 0. 5_效果更好，在提高電機(jī)效率的同時(shí)還能抑制其電磁干擾。
[0035] 在本實(shí)施例中，通過將磁阻材料固定到車用電機(jī)槽口中，并通過PCB布線設(shè)計(jì)和 控制器設(shè)計(jì)，有效抑制了車用電機(jī)的控制器的電磁干擾。
[0036] 如圖2所示，是本實(shí)施例提供的電機(jī)槽口安裝示意圖，在現(xiàn)有技術(shù)中，電機(jī)槽口處 安裝有木質(zhì)或竹質(zhì)嵌入材料，其實(shí)質(zhì)在磁路中與空氣一致，磁導(dǎo)率為Kr = Lq/Ld = 1，在本 實(shí)施例中，所述電機(jī)槽口處安裝有磁阻材料，所述磁阻材料使所述車用電機(jī)的磁導(dǎo)率處于 0. 7-0. 8之間，使車用電機(jī)處于弱磁狀態(tài)，切斷了電磁干擾的傳播途徑，實(shí)現(xiàn)了電磁干擾。
[0037] 在本實(shí)施例中，以表貼式外轉(zhuǎn)子為永磁體的永磁電機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)為例，利用定子電 流的q軸分量去磁方法來調(diào)節(jié)磁場，實(shí)現(xiàn)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子磁場系統(tǒng)的解耦和控制，同時(shí)控制勵 磁電流、轉(zhuǎn)矩電流的幅值和相位，有利于米用弱磁控制方式，使電機(jī)d、q軸與坐標(biāo)系的N、S 重合，使線圈繞組在切割磁力線時(shí)隨時(shí)形成直角，達(dá)到輸出力矩最大；可以實(shí)現(xiàn)真正意義上 的無霍爾啟動，即使電機(jī)在半坡啟動也能真正達(dá)到平穩(wěn)啟動。
[0038] 在本實(shí)施例中，無霍爾啟動策略，采用固定換相頻率，加大作為功率器件的觸發(fā)信 號PWM信號占空比同時(shí)，檢測端電壓信號：在每個(gè)觸發(fā)狀態(tài)中檢測該狀態(tài)所對應(yīng)位置信號， 如連續(xù)N次檢測到所對應(yīng)的位置信號就切換到自動同步方式，從而保證了電機(jī)了電機(jī)順利 切換，有很好的抗干擾性、輕負(fù)載條件下取得了良好啟動效果。
[0039] 在本實(shí)施例中，所述去耦電容的電容值按照C = Ι/f來計(jì)算，其中，f為電磁波的 頻率,也即產(chǎn)生干擾的電磁波頻率，如電磁波的頻率為10MHz，則去耦電容取0. 1 μ F，若電 磁波的頻率為100MHz，則去耦電容取0. 01 μ F，所述電解電容的電容值在10 μ F-100 μ F之 間。
[0040] 在本實(shí)施例中，還包括：在每個(gè)集成電路芯片上都并聯(lián)一個(gè)0. 01 μ F的瓷片電容。
[0041] 在本實(shí)施例中，所述步驟b還包括：通過調(diào)整所述去耦電容、電解電容及與所述去 耦電容、電解電容相連接的元器件的位置，縮短所述去耦電容和電解電容的引線。
[0042] 在本實(shí)施例中，所述步驟d中對所述電源的電流波形進(jìn)行校正具體為：采用功率 因數(shù)校正技術(shù)使電源的電流波形跟隨電壓波形，將電流波形校正成近似的正弦波。
[0043] 在BLDC供電電路中，電壓、電流波形大多為接近矩形的周期波，這些波形的高頻 信號都對BLDC控制電路的信號造成很大干擾，BLDC工作中產(chǎn)生很高的di/dt和dv/dt，由 此引起的浪涌電流和尖峰電壓形成干擾源，供電電路在受到電磁干擾的同時(shí)也對電機(jī)負(fù)載 產(chǎn)生電磁干擾：返回噪音、輸出噪音和輻射干擾；頻率超過30MHz的射頻干擾是通過天線模 型進(jìn)行干擾耦合的。
[0044] 在本實(shí)施例中，所述稱合包括電場稱合和傳導(dǎo)f禹合。
[0045] 傳導(dǎo)耦合是一種重要的串?dāng)_方式，它對導(dǎo)線及電纜的干擾很大，電容性耦合和電 感耦合是傳導(dǎo)耦合的兩種形式，現(xiàn)有技術(shù)中有以下幾種抑制方法，如對于電容性耦合可以 采用減小導(dǎo)線的長度，增大線間距，平衡法，對干擾源和被干擾源進(jìn)行屏蔽等方式進(jìn)行抑制 干擾，對于電感耦合可以減小互感，局部形成耦合環(huán)，對干擾源進(jìn)行屏蔽等方式進(jìn)行抑制。
[0046] 在本實(shí)施例中，所述外部電磁干擾包括：共模噪音、差模噪音和外部電路干擾。
[0047] 如圖3所示，在本實(shí)施例中，所述共模噪音的抑制電路包括：電感L1、電感L2、電容 C1、電容C2和電阻R1，其中，所述電源的一端與電感L1的一端連接，電感L1的另一端與電 容Cl的一端及電阻R1的一端連接在一起，所述電源的另一端與電感L2的一端連接，電感 L2的另一端與電容C2的一端及電阻R1的另一端連接在一起，電容C1的另一端與電容C2 的另一端一起接地。
[0048] 如圖4所示，在本實(shí)施例中，所述差模噪音的抑制電路包括：電感L3、電感L4、電容 C3和電阻R2,其中，所述電源的一端與電感L3的一端連接，電感L3的另一端與電容C3的 一端及電阻R2的一端連接在一起，所述電源的另一端與電感L4的一端連接，電感L4的另 一端與電容C3的另一端及電阻R2的另一端連接在一起。
[0049] 以上所述僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，這些描述只是為了解釋本發(fā)明的原理，而 不能以任何結(jié)構(gòu)解釋為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制?；诖颂幍慕忉?，本領(lǐng)域的技術(shù)人員不 需要付出創(chuàng)造性的勞動即可聯(lián)想到本發(fā)明的其它具體實(shí)施方法，這些結(jié)構(gòu)都將落入本發(fā)明 的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種車用電機(jī)的控制器電磁干擾抑制方法，其特征在于，包括： 步驟a、在所述車用電機(jī)槽口中嵌入磁阻材料，以使車用電機(jī)處于弱磁狀態(tài)； 步驟b、在控制器的每個(gè)集成電路的電源和地之間增加去耦電容，在電源輸入端跨接電 解電容； 步驟c、應(yīng)用軟開關(guān)技術(shù)使開關(guān)在零電壓、零電流時(shí)進(jìn)行開關(guān)器件的狀態(tài)轉(zhuǎn)換； 步驟d、對所述電源的電流波形進(jìn)行校正，降低電流諧波含量，減少電源的外部電磁干 擾。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車用電機(jī)的控制器電磁干擾抑制方法，其特征在于，還 包括： 步驟e、將所述車用電機(jī)的電機(jī)氣隙設(shè)置為0. 8mm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車用電機(jī)的控制器電磁干擾抑制方法，其特征在于，所 述磁阻材料使所述車用電機(jī)的磁導(dǎo)率處于0. 7-0. 8之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車用電機(jī)的控制器電磁干擾抑制方法，其特征在于，所 述去耦電容的電容值按照C= Ι/f來計(jì)算，其中，f為電磁波的頻率，所述電解電容的電容 值在10yF-100yF之間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種車用電機(jī)的控制器電磁干擾抑制方法，其特征在于，所 述步驟b還包括：通過調(diào)整所述去耦電容、電解電容及與所述去耦電容、電解電容相連接的 元器件的位置，縮短所述去耦電容和電解電容的引線。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車用電機(jī)的控制器電磁干擾抑制方法，其特征在于，所 述步驟d中對所述電源的電流波形進(jìn)行校正具體為：采用功率因數(shù)校正技術(shù)使電源的電流 波形跟隨電壓波形，將電流波形校正成近似的正弦波。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車用電機(jī)的控制器電磁干擾抑制方法，其特征在于，所 述外部電磁干擾包括：共模噪音、差模噪音和外部電路干擾。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種車用電機(jī)的控制器電磁干擾抑制方法，其特征在于，所 述共模噪音的抑制電路包括：電感L1、電感L2、電容C1、電容C2和電阻R1，其中，所述電源 的一端與電感L1的一端連接，電感L1的另一端與電容C1的一端及電阻R1的一端連接在 一起，所述電源的另一端與電感L2的一端連接，電感L2的另一端與電容C2的一端及電阻 R1的另一端連接在一起，電容C1的另一端與電容C2的另一端一起接地。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種車用電機(jī)的控制器電磁干擾抑制方法，其特征在于，所 述差模噪音的抑制電路包括：電感L3、電感L4、電容C3和電阻R2,其中，所述電源的一端與 電感L3的一端連接，電感L3的另一端與電容C3的一端及電阻R2的一端連接在一起，所述 電源的另一端與電感L4的一端連接，電感L4的另一端與電容C3的另一端及電阻R2的另 一端連接在一起。
【文檔編號】H02M1/44GK104124864SQ201410381704
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年8月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月5日
【發(fā)明者】劉恩 申請人:雅迪科技集團(tuán)有限公司