電動汽車，電磁相容的隱秘戰場
炎熱的夏季，中國長三角這家高科技電子生產廠內，自動化產線正高效地完成產品的組裝和測試。
工廠的自動化裝配線從事多項複雜任務，涉及精確的信號傳輸和無線通訊。雷電的肆虐和它所產生的電磁干擾擴散到了工廠內部，破壞了一些關鍵的通信鏈路，工廠的生產進程受到嚴重的影響。機器人停工導致生產延誤和生產能力下降，傳送帶故障使得產品的運輸和組裝受到阻礙，而品質控制感測器失靈則可能導致缺陷品的生產。
這一系列問題嚴重威脅著工廠的正常運營和產品品質。
此刻，下班的你，正駕駛著汽車在回家的路上，車裡播放著喜歡的電臺音樂。突然間，悅耳的音樂中也夾雜進些許噪音和靜電的吱吱聲，一時間，你的好心情蕩然無存。。。
這種現象叫電磁干擾（EMI），它是由外部來源引起的電氣路徑或電路中不必要的噪音或干擾。EMI可以導致電子產品運行不暢，發生故障或完全停止工作。EMI可以由自然或人為的來源引起。
下面我們將探討電磁干擾（EMI）的原因和分類、電動汽車如何做到電磁相容，及未來會迎來哪些發展。
什麼原因導致電磁干擾？
EMI的發生是由於電和磁之間的密切關係。電荷的移動產生電流，而電流會產生磁場。同樣，一個移動的磁場會產生電流，這也是電動機和發電機工作的原理。 同時，所有的電導體也都可能成為無線電天線，高功率的電源加上無線信號的傳輸就可以在遠處設備中產生不必要的影響，也就形成了電磁輻射干擾EMI。隨著電子產品變得更小、更快、更緊密和更敏感，它們會更容易受到這些因素影響。
EMI的來源可以大致分為兩類：自然發生和人為發生。
在自然界中，有一些來源可以產生足夠強大的電場來影響電子設備。閃電可以產生強大的靜電放電和磁脈衝。太陽風暴和太陽耀斑會釋放出高度帶電的粒子，會給衛星和地面通信帶來問題。眾所周知，宇宙輻射會導致電子產品的比特翻轉。
人為的EMI可以來自許多地方。高功率的無線電和電氣源會造成不必要的EMI。運作不良或設計不當的消費類設備會在其他設備中引起EMI。使用電磁脈衝故意誘發受害者設備的EMI故障也是一種攻擊行為。
電磁干擾的類型
形成電磁干擾（EMI），必須要有三個要素，即一個干擾源，一個干擾路徑和一個受體（或受害者）。按照干擾路徑的不同，我們可以將電磁干擾EMI分為以下三大類。
- 輻射型EMI電磁干擾：當一個高功率發射器或電氣設備產生的無線電頻率被接收並在另一個設備中造成不必要的影響時，輻射EMI就會發生。如果干擾源和受體相距甚遠，那麼它可能是輻射EMI。例如一個壞掉的廚房微波爐導致電腦重新開機，或舊的無線電話導致Wi-Fi性能下降 。
- 傳導型EMI電磁干擾：當EMI從干擾源到受體存在一個物理電氣路徑時，就會發生傳導型EMI。 傳導性EMI通常是沿著電力傳輸線傳導的，來源可能是一個大型的電機或電源。 例如跑步機或乾衣機的開啟導致同一電源電路上的電腦重新開機 。
- 耦合型EMI電磁干擾：這種EMI發生在干擾源和受體接近，但沒有電氣接觸和連接的情況下，耦合EMI可以通過感應或電容傳輸。例如當電源線和音訊線相互靠近時，在音訊線上會聽到嗡嗡聲。電容耦合EMI要求導體非常接近，這種EMI在電子線路板上或長距離緊密排列的電線組中最常見 。
電動汽車與電磁干擾
電動汽車（EVs）是由電動機和可充電電池驅動的車輛。由於高壓電氣和複雜的電子系統存在，以及潛在的電磁輻射和易感性，電動汽車需要在電磁相容方面做特別的考慮 。
- 電動機和電子電器：電動汽車依靠大功率的電動機和相關的電子電器設備來運行，如逆變器和轉換器，用以控制電動機和汽車的運行。這些部件可以產生電磁輻射，特別是在高頻範圍內，將有可能干擾附近的電子系統，如無線電接收器或無線通訊設備 。
- 電池管理系統（BMS）：電動汽車中的BMS負責管理車輛電池組的充電、放電和整體操作。它涉及各種電子電路和感測器，可能會發出電磁能量或容易受到外部電磁干擾。BMS元件的優化設計和遮罩是必要的，以確保其可靠的操作，並防止對其他系統的干擾 。
- 充電基礎設施：電動汽車充電站和設備也會造成電磁干擾EMI。充電電纜、連接器和充電站的電子設備都可以產生電磁輻射，而影響附近的通信系統，如Wi-Fi或蜂窩網路的正常工作 。
為了防止或儘量減少電磁干擾，電動車製造商在車輛設計、開發和測試階段可以採用各種電磁相容的技術來降低或消除電磁干擾EMI 。
常見的做法和技術包括 ：
- 遮罩：使用導電材料或外殼來遏制或阻止電磁輻射，保護敏感元件免受外部干擾 。
- 濾波：採用濾波器，如電容器、電感器和鐵氧體磁珠，以減弱不需要的高頻雜訊，為敏感元件提供更清潔的電源 。
- 接地和粘合：建立適當的電氣接地和粘合，以儘量減少接地回路，減少雜訊耦合，並為電流提供一個參考點 。
- 優化PCB佈局：設計印製電路板（PCB）時，要有適當的線路走向，分離類比和數位元件，並控制阻抗，以減少輻射和敏感度 。
- 符合性測試： 根據工業標準和法規進行EMC測試，以確保設備符合所需的發射和敏感度限制 。
同時，國際和國家的相關監管機構也制定了EMI排放標準和限制，以確保包括電動汽車在內的電子設備不會相互干擾。這些標準確保我們使用電子設備可以一起工作而不會造成彼此干擾 。
電動汽車製造商和消費者的共同挑戰
對於電動汽車來說，它可能同時是電磁干擾的干擾源和接受者。這就要求電動汽車製造商和消費者都應該瞭解EMI，以確保電動汽車的正常運作、安全和與周邊環境的電磁相容性 。
對於電動汽車製造商來說，需要著重考慮以下幾個方面 。
- 電磁相容EMC設計：電動汽車製造商需要從車輛設計的早期階段就考慮EMC。這涉及到適當的電路和系統佈局、遮罩、接地和過濾技術，以儘量減少排放和提高抗干擾性 。
- 遵守EMC標準：製造商必須遵守適用於電動汽車的EMC標準和法規。這些標準定義了發射和敏感度的限制，並提供測試方法以確保符合標準 。
- 测測試和認證：製造商應在開發和生產階段進行全面的EMC測試，以驗證電動車是否符合所需的標準。應獲得認證和符合性文件以證明EMC的符合性 。
- 文檔和使用者指南：製造商應該為消費者提供關於EMC考慮明確檔和指南。這包括有關潛在干擾風險的資訊，建議的預防措施，以及正確安裝和使用電動車和相關充電基礎設施的說明 。
同樣的，對於電動汽車消費者來說，也應該對電磁相容概念及其對電動車的意義有基本瞭解。
這些知識可以幫助他們識別潛在的問題，採取適當的預防措施，並在必要時尋求專業幫助。
- 充電基礎設施的相容性：消費者應該瞭解電動車充電設備與當地法規和標準的相容性。這可以確保充電系統不會給電網帶來電磁干擾或干擾其他通信系統 。
- 正確使用和安裝：消費者應遵循製造商關於正確安裝和使用電動車及相關設備的指南。這包括避免可能影響EMC性能的修改，並確保充電基礎設施的正確接地和遮罩 。
- 報告電磁干擾EMI：如果消費者遇到干擾問題或懷疑與EMI有關的問題，他們應該向製造商或相關監管機構報告。這種回饋可以幫助改善EMC標準，識別潛在的風險，並確保電動汽車的持續可靠性和安全性 。
通通過瞭解和解決EMC方面的考慮，製造商和消費者都可以為電動車的整體電磁相容性做出貢獻，將干擾風險降到最低，並促進電動車在各種環境下的可靠和高效運行 。