Wat ass elektromagnetesch Kompatibilitéit?

Fofzéng Joer an dësem Geschäft an EMC bëss mech nach ëmmer op d'mannst zweemol am Joer an den Arsch.

Leschte Fréijoer sinn ech op e Projet opgeruff ginn fir eng Firma déi Liwwerwagens mécht. Hir BMS huet weider Zell Iwwerspannungsfehler geheien. Net richteg Iwwerspannung - d'Zellen waren gutt. D'Iwwerwaachungs-IC huet Dreck gelies. Si haten dëst fir dräi Méint gejot. Ersat der AFE Chips zweemol. Rewired der Sënn Harness. Näischt huet geschafft.

Huet mech zwee Deeg gedauert fir et ze fannen. Hire Motor Controller souz uechtzéng Zentimeter aus der Batterie Pak. Nee shielding tëscht hinnen. De Controller huet bei 8 kHz gewiesselt an all Rand ass direkt an d'Zellspannungssënnlinnen gekoppelt. D'Drähte ware wéi Antennen. Zwanzeg Millivolt induzéiert Kaméidi op enger Messung déi Millivolt Genauegkeet brauch. D'BMS huet Spannungsspikes gesinn déi net existéiert hunn an alles zougemaach.

Dat ass EMC. Elektromagnetesch Kompatibilitéit. Är Stuff musse ronderëm aner Stuff schaffen ouni datt een deen aneren opschrauwen.

EMC brécht an zwee Stécker an Dir musst mat béiden ëmgoen.

Emissiounen heescht de Kaméidi Ären Apparat aussetzt. All Schaltkrees strahlt aus. All Drot mat verännerleche Stroum kreéiert e Magnéitfeld. En DC-DC Konverter deen op 200 kHz leeft, sprayt RF Energie iwwerall. Wann dës Energie staark genuch ass, stoppt se de Radio an der Kabine oder korrupt CAN Bus Messagen oder mécht den ABS Controller denken datt d'Rieder gespaart sinn.

Empfindlechkeet ass déi aner Säit. Wéi vill Knascht kann Ären Apparat huelen ier en ophält richteg ze schaffen. E BMS muss d'Zellspannungen präzis liesen wann se nieft engem Inverter sëtzt, deen den DC Bus mat 400 Ampere Impulser bei 10 kHz hammert. D'Senséierkreesser mussen dat alles ignoréieren an ëmmer nach déi aktuell Zellspannung moossen.

Déi meescht Ingenieuren, déi ech treffen, denken iwwer Emissiounen, well dat ass op wat d'Reguléierungstester konzentréieren. Si vergiessen d'Sensibilitéit bis d'Produkt am Feld feelt. Da panikéiert jiddereen.

Al Bläi-Sauerbatterien souzen just do. Dir hutt se ageschrauft an zwee Kabelen ugeschloss. Vläicht hutt Dir e Shunt fir aktuell Messung. Dat war et.

Lithium Packs hunn Elektronik iwwerall. De BMS iwwerwaacht all Zell. Et schwätzt mat Temperatursensoren, déi ronderëm de Pak verspreet sinn. Et kommunizéiert mam Gefier iwwer CAN oder engem anere Bus. Et kontrolléiert contactors. Et berechent Ladungszoustand an Gesondheetszoustand mat Algorithmen déi op korrekt Miessunge ofhängeg sinn.

Genau ass de Schlësselwuert. Eng Zellspannungsmessung déi ëm 50 Millivolt dreift, werft Är SOC-Berechnung of. Maacht dat iwwer honnert Zellen an Är Rangeschätzung ass nëtzlos. Drift et ëm 100 Millivolt an Dir kënnt eng Zell iwwerlaascht oder en Ënnerspannungsbedéngung verpassen.

D'Senséierdrähte sinn de schwaache Punkt. Si lafe vun all Zellkraaft op de BMS Board. An engem grousse Pak heescht Dréit ofgepëtzt zwee Meter oder méi duerch eng Ëmwelt voller elektromagnetesche Kaméidi Lafen. All Drot hëlt Stéierungen op. Wat méi laang den Drot dest méi schlëmm ass de Problem.

Ech hunn un engem Bus Batterie Pack geschafft wou d'Sensegurt direkt niewent den Haapt DC Busbaren gelaf ass. D'Bars hunn 300 Ampere während der Beschleunegung gedroen. D'Magnéitfeld vun deem Stroum induzéiert Millivolt -Niveau Signaler an de Sënn Drot. D'BMS huet geduecht datt d'Zellen op an erof sprongen. Et goung an de Schutzmodus an huet de Bus op der Autobunn ëmbruecht.

Electromagnetic Compatibility

D'Feeler Modi sinn ellen.

Falsch Iwwerspannungsreesen sinn heefeg. Kaméidi füügt un déi richteg Zellspannung un an d'BMS denkt datt d'Zelle bei 4.3V ass wann et tatsächlech bei 4.1V ass. De Schutz fänkt un an de System schléisst aus. De Bedreiwer gesäit e Feelercode dee kee Sënn mécht well d'Zellen gutt sinn.

Falsch Ënnerspannung ass méi schlëmm. De BMS denkt datt eng Zell méi niddereg ass wéi se wierklech ass. Et hält entlooss laanscht déi sécher Limit. Real Schued geschitt.

Kommunikatiounsfehler messen Saachen anescht. E Batteriepack kéint sechs oder aacht Iwwerwaachungsbretter Daisy-op engem isoSPI Bus ketten. Dee Bus fiert mat e puer Megahertz. EMI korrupt e Paket an op eemol huet den Haaptkontroller schlecht Daten fir siechzéng Zellen. Gëtt et zou? Benotzt et déi lescht gutt Liesung? Interpoléiert et? All Optioun huet Problemer.

D'Temperaturmessung gëtt och korrupt. NTC Thermitoren produzéieren kleng Signaler. E puer Millivolt Kaméidi gesäit aus wéi en zwanzeg Grad Temperaturschwong. De BMS kéint d'Kühlen ausschalten déi net gebraucht gëtt oder en thermesche Laf verpassen deen ufänkt.

Reguléierungsnormen existéieren awer si sinn e Chaos vun iwwerlappende Ufuerderungen.

FCC Part 15 deckt Emissiounen an Nordamerika. Et setzt Limiten op wéi vill RF Energie Äre Produkt an d'Loft sprëtze kann. D'Limiten hänkt dovun of, ob Dir un Konsumenten oder industrielle Benotzer verkeeft. Industrie gëtt méi schwaach.

Fir Gefierer handelt Dir och mat CISPR 25 an CISPR 12. Dëst sinn international Standarden déi meescht Länner mat klengen Tweaks adoptéieren. Si spezifizéieren Testmethoden a Limite fir duerchgefouert a bestraalt Emissioune vu Gefierer a Gefierkomponenten.

D'europäesch CE Mark erfuerdert Konformitéit mat der EMC Direktiv. Dat heescht normalerweis EN 55032 fir Emissiounen an EN 55035 fir Immunitéit ze treffen. Fir Autosstuff referéiert Dir amplaz EN 50498.

Dann huet all Auto OEM seng eege Spezifikatioune uewen uewen. Ford huet hir Saach. GM huet eng aner. VW huet e ganzt Buch. Dës si meeschtens méi streng wéi d'Reguléierungsminimum an enthalen Immunitéitstester déi d'Reglementer kaum beréieren.

All dës Tester duerchzekommen kascht Suen an Zäit. Eng voll EMC Qualifikatioun fir en Automotive BMS leeft $ 30,000 bis $ 50,000 an dauert dräi bis véier Wochen Chamber Zäit. Wann Dir versoen, gitt Dir zréck a fixéiert d'Saachen an testen nach eng Kéier. Ech hunn Programmer gesinn sechs Méint an $ 200,000 op EMC Testen verbrennen ier se e Pass kruten.

Electromagnetic Compatibility

Shielding ass dat stompegt Instrument. Setzt eng Metallkëscht ëm déi sensibel Saachen an déi meescht Amëschen kënnen net erakommen. D'Këscht muss awer kontinuéierlech sinn. Nähte lekken. Lächer fir Stecker Leck. Ventilatiounsslots si meeschtens Fënstere fir RF Energie.

Real Schirmung heescht konduktiv Dichtungen op all Naht. Et heescht gefilterte Stecker oder Feedthrough Kondensatoren op all Drot Entrée Punkt. Et heescht keng Plaze méi wéi een Zéngtel vun enger Wellelängt op Är héchste Frequenz vun Suerg. Dat lescht mécht d'Leit op. Wann Dir Iech ëm 1 GHz Interferenz këmmert, da musse Är Slots manner wéi 30 Millimeter sinn. Vill Gléck fir kille Loft duerch dat ze kréien.

Filteren Handle gefouert Interferenz. Dir setzt Induktoren a Kondensatoren op déi richteg Plazen fir Héichfrequenzgeräischer ze blockéieren wärend Dir d'Signaler oder d'Kraaft passéiert déi Dir tatsächlech wëllt. En Differentialmodusfilter handhabt Geräischer, deen een Drot erof geet an deen aneren zréck. E gemeinsame Modus Choke handhabt Geräischer déi déiselwecht Richtung op béide Drot reesen.

Filter Design ass komplizéiert. D'Impedanz vun der Quell an der Belaaschtung ass wichteg. E Filter dee super op der Bank testt kann näischt am aktuellen System maachen well d'Impedanzen anescht sinn. Ech hu gesinn Ingenieuren houfreg weisen mech hir Filter Schema an dann wonneren firwat de Kaméidi Miessunge sech net geännert. Si hunn fir en 50 Ohm System entworf an et an eppes ugeschloss, wat ausgesäit wéi 5 Ohm bei de Frequenzen, déi se gefleegt hunn.

Grounding Strategie ass wou de richtege Voodoo lieft. D'Batterie Pak huet héich Volt an niddereg Volt Rubriken. Der HV Säit enthält d'Zellen an Haaptrei contactors an Precharge Circuit. D'LV Säit huet d'BMS a CAN Interface an heiansdo isoléiert DC -DC Konverter. Dës zwee Buedemsystemer solle genee op engem Punkt verbannen. Méi Verbindungen kreéieren Loops. Loops huelen Interferenz op.

De richtegen eenzege Punkt ze fannen ass eng Konscht. Et hänkt dovun of, wou de Stroum leeft a wou déi sensibel Miessunge geschéien a wou d'Kaméidiquellen liewen. All Layout ass anescht. Ech wënschen ech kéint Iech eng Formel ginn, awer et gëtt keng.

Bannen am BMS mécht de PCB Layout EMC Leeschtung oder brécht.

Halt héichgeschwindeg digital Stuff ewech vun analoge Miesskreesser. De Prozessor an de CAN Transceiver an all Schaltreegler sprëtzen Kaméidi. D'Zellspannungsinputen an d'Temperaturmiesskreesser si sensibel. Kierperlech Distanz hëlleft. Buedem Fliger Pausen tëscht Rubriken hëllefen méi.

Route differentiell Puer zesummen an halen se kuerz. D'Sënn Linnen aus der Zell Krunn soll de Comité esou no wéi méiglech op der AFE Chip gitt. Méi laang Spuren huelen méi Interferenz op.

Kuckt Är Retourweeër. De Stroum muss an enger Loop fléissen. D'Signal geet op eng Spur eraus a kënnt op eng aner zréck. Wann de Retourwee net offensichtlech ass, fënnt de Stroum säin eegene Wee an dee Wee kéint eng grouss Loop sinn, déi wéi eng Antenne ausstraalt.

Gießen Koffer. Grouss Buedemfliger reduzéieren d'Impedanz a ginn Retourstroum e nidderegen Induktanswee. Stitching vias Tie de Fligeren zesummen a reduzéieren Resonanzen.

E puer Joer zréck ech konsultéiert fir e Startup Batterie Pak fir forklifts maachen. Hir BMS huet super op der Bänk geschafft. Am Gabel ass et verréckt. Spannungsmessungen sprangen ronderëm. D'SOC Berechnung ass iwwerall wandert.

De Forklift hat e groussen DC Motor mat engem Chopper Drive. All Kéier wann de Chopper de Stroum an den Haaptkabel gewiesselt huet, huet e puer honnert Ampere an e puer Mikrosekonnen geännert. D'Magnéitfeld vun deem dI/dt ass an alles gekoppelt.

Hire Fix Versuch war Ferritpärelen op de Sënnlinnen ze addéieren. Huet näischt gemaach. D'Interferenz gouf magnetesch an d'Schleifen, déi vun de Sensdrähten geformt sinn, geknuppt. Ferrites Block gefouert Kaméidi net Magnéitfeld Kopplung.

Mir hunn endlech d'Sensebunn duerch flexibel Conduit lafen an et vun den Haaptkabelen ewech gefouert. Duerno hu mir e verdrësselte Paar vun all Zellkraaft bäigefüügt anstatt eenzel Drot. Twisting reduzéiert d'Schleifberäich an deem d'Magnéitfeld ka kopéieren. Endlech hu mir d'Probe um AFE Chip verlangsamt, sou datt et iwwer méi Zyklen vun der Amëschung integréiert ass. De Kaméidi ass duerchschnëttlech.

Total Fix kascht ongeféier dräi Dollar pro Pak an extra Drot a Conduit. Hätt näischt kascht wann se beim Originaldesign driwwer geduecht hätten.

Electromagnetic Compatibility

Wann Dir Batterie Packs oder BMS Boards kaaft, frot iwwer EMC ier Dir kaaft.

Wéi eng Normen hu se getest? Frot fir déi aktuell Testberichter net nëmmen e Certificat. D'Rapporte weisen den Testsetup an d'Margin op d'Limite. E Produkt dat kaum passéiert ass eng Designännerung ewech vu Feeler.

Fir wat fir en elektromagnetescht Ëmfeld hu se entworf? E BMS geduecht fir e Golfkar kann net an engem Transitbus mat dräi Traktiounsinverter iwwerliewen.

Huet se de komplette Pak getest oder just de Board? D'Wunneng an d'Verdrahtung a Stecker änneren d'EMC Verhalen. Testen vun engem bloe Bord seet Iech bal näischt iwwer de fäerdege Produkt.

Wéi eng Filteren a Schirmung ass agebaut? Wann d'Äntwert ass "mir vertrauen op de Systemintegrator fir dat ze handhaben" hutt Dir e Problem. Dir sidd elo verantwortlech fir d'EMC Konformitéit an Dir hutt vläicht net d'Fäegkeeten oder de Budget fir et richteg ze maachen.

Wireless BMS kënnt. Amplaz Sënn Dréit ofgepëtzt an all Zell Lafen Dir e bëssen drahtlose Modul op all Zell Grupp an et iwwerdréit d'Donnéeën zréck op den Haapt Kontroller. Manner wiring. Méi einfach ze Service.

Awer elo fléien Är Miessdaten duerch d'Loft an engem Radiosignal. Dat Signal muss mat all dem elektromagnetesche Geräischer vun der Kraaftelektronik konkurréiere. D'Wireless Bands si scho voll. Ech hunn Prototypen gesinn, wou de drahtlose BMS d'Kommunikatioun während der haarder Beschleunegung verluer huet, well den Invertergeräisch den Empfänger gestoppt huet.

Méi héich Spannungen maachen alles méi schwéier. D'Industrie plënnert op 800V an doriwwer eraus fir méi séier Laden a méi kleng Kabelen. Méi Spannung bedeit méi Schaltenergie a méi EMI. Déiselwecht Techniken funktionnéieren nach ëmmer awer Dir musst se besser ausféieren.

D'Integratioun geet weider. D'BMS an den Onboard Chargeur an den DC-DC Konverter sinn all an eng Këscht gepackt. Manner Gewiicht a Käschten awer méi Méiglechkeete fir Interferenz tëscht Funktiounen. D'analog Zell Sensing muss am selwechte Gebitt iwwerliewen wéi en 10 kW Schaltladeger.

EMC geet net fort. Et gëtt all Joer méi schlëmm well d'Elektronik méi séier a méi dichter gëtt a mir froen se an méi haart Ëmfeld ze schaffen. D'Batteriepack ass d'Häerz vum elektresche Gefier an hält et präzis an zouverlässeg trotz dem elektromagnetesche Stuerm ronderëm et ass wat d'EMC Aarbecht ass.