守护移动出行的当下与未来免受“噪声”影响〜挑战:CASE的EMC难题〜

守护移动出行的当下与未来免受“噪声”影响〜挑战:CASE的EMC难题〜

市场所需的EMC对策新标准“电磁静音性”

现代汽车,尤其是纯电动车与混合动力车的内部各种设备既是“行驶的精密电子设备”,同时也是“产生电磁噪声的源头”。这种矛盾的特性,给研发工作带来了EMC这一全新课题。必须抑制电磁噪声产生,并提升抗噪声能力。移动出行与社会基础设施互联互通的关键必备条件是EMC。ANTech动力集成研究室广田将义的话语中蕴含着希望突破该瓶颈的强烈使命感。

“逆变器是优化调控电池电能以驱动电动汽车电机运转的核心部件。但逆变器工作时的电压、电流波动,会产生高频‘电磁噪声’。车内还搭载着其它各类可产生电磁噪声的设备。若放任不管,不仅会造成车载导航画面或声音异常,严重时还会引发系统故障,进而很可能酿成危及人身安全的重大事故。自动驾驶技术越升级,保障车内‘电磁静音性’就越关乎移动出行的可靠性。”(广田)

以往电磁噪声防护由车企进行整车调试,但随着电动组件的分工细化、功率与集成度提升,各组件供应商必须严格做好噪声“封堵”。例如逆变器会在进出端加装其自身配电系统就带有磁芯等的EMC滤波器,以阻隔电磁噪声传导。但越是追求性能,传统磁芯体积就越大,严重制约了布局空间。

*EMC:Electro Magnetic Compatibility,电磁兼容性

电波室里的EMC实验情形
电波室里的EMC实验情形
电波室里的EMC实验情形

从“连接”到“坚守”。住友电工集团的“附加价值”生存战略

细致采集实验数据的ANTech 研究成员们
细致采集实验数据的ANTech 研究成员们

“以往的连接器与端子排本质只是金属或树脂组合而成的‘被动零部件’。但长此以往,我们会被卷入全球性低价竞争,因同质化而逐渐被埋没。这份危机意识推动着我们不断开展技术革新。”(广田)

广田提出的战略思路是在住友电工集团占据高市场份额的车载产品上,新增“电磁噪声屏蔽”这一新功能,从而转变了思维方式。

“为了防止噪声,我们不是强行加装大型磁芯,而是针对连接器、端子排等自有产品定制排布方案,以此缩小磁芯体积,维持原有功能的同时大幅缩减系统整体体积。为现有‘连接’技术赋予附加价值,推动其进化为主动式基础设施。这正是我们独树一帜、难以被其它公司效仿的生存战略。”(广田)

冲破“理想”与“现实”的两难桎梏。从零起步,逆势翻盘

“2021年,有客户前来咨询传动类逆变器的EMC设计事项。但当时我们相关技术经验几乎为零。”(广田)

最大的阻碍在于,追求理想化电路设计的研发端与侧重量产效率的制造端存在分歧。若极致抑制噪声,线路会变得短且繁复,制造现场反馈“该构造无法组配”。“究竟是追求理想性能,还是保障量产稳定性。”

广田身陷两难处境,即便如此,他仍然亲临现场,耐心地反复调整。整整6年,他始终探索“最优方案”,即对性能毫不妥协的同时,又能在25万名员工支撑的产线上实现稳定量产。作为其成果,目前已构建相应体制,可于2027年正式启动首次量产。正因为打磨出“可落地量产的前沿技术”,广田团队才赢得了深厚信赖。

依托集团协同效应打造的“理想型EMC滤波器”

但广田的目光已然投向了更远的未来。他深知若仅依靠外购零部件进行组装,始终难以在日趋激烈的成本竞争中胜出。

“我们的目标,是打造出融合自研基础材料与自有产品的专属EMC对策配电零部件。当前主流方案为后期加装EMC磁芯,因此设计时不得不考虑尺寸精度与装配公差,这就造成产品整体体积偏大。那要如何才能实现令客户满意的小型化设计呢?而破解这一难题的关键在于集团的综合实力。”(广田)

于是,团队融合了ANTech多年积累的EMC设计/评测技术,以及住友电工集团的金属/树脂材料技术,成功确立了将自有配电产品与EMC对策部件一体化集成的终极EMC滤波器概念。目前相关要素技术研发工作仍在持续推进中。

“只要交给住友电工集团,噪声问题便能迎刃而解。我们希望树立起这样的形象,成为广受信赖的研发合作伙伴。”(广田)

广田表示今后必须跳出供应商的身份框架,转型为与车企携手共创未来的战略合作伙伴。连接电力与信息,消除无形噪声。前述每一项技术的深耕积累,都将从根本上持续支撑起新一代移动出行社会至关重要的“放心与安全”体系。

住友电工集团的EMC对策配电零部件
住友电工集团的EMC对策配电零部件
住友电工集团的EMC对策配电零部件

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