EMC trong xe điện: bài toán mới từ hệ thống truyền động mới
Sự chuyển dịch từ xe động cơ đốt trong (ICE) sang xe điện (EV) là sự thay đổi về công nghệ truyền động, nó kéo theo hàng loạt hệ thống điện tử mới: như bộ pin HV, inverter, động cơ điện, ECU và tất cả đều là nguồn sinh nhiễu điện từ (EMI) tiềm tàng.
Đặc biệt, inverter là thành phần gây EMI mạnh nhất do tần số chuyển mạch cao và điện áp lớn. Khi EV sử dụng các công nghệ mới như inverter GaN, mức nhiễu có thể tạo mức nhiễu cao hơn đáng kể so với công nghệ IGBT truyền thống. Những nhiễu này ảnh hưởng đến các hệ thống an toàn như radar, camera, cảm biến lidar trong ADAS khiến việc kiểm tra EMC trở thành yêu cầu bắt buộc.
Kiểm tra EMC trong điều kiện lái xe động
Phần lớn tiêu chuẩn EMC hiện hành, như CISPR 12 hoặc CISPR 25 chỉ yêu cầu xe chạy ở tốc độ cố định (ví dụ 40 km/h). Nhưng trong thực tế, xe điện hoạt động liên tục ở nhiều chế độ khác nhau: tăng tốc, giảm tốc, sạc hồi năng lượng, di chuyển ở dốc, đường thành phố, cao tốc…
Các phép đo trong phòng lab nếu không mô phỏng đủ những điều kiện này sẽ khó phát hiện được các đỉnh nhiễu nguy hiểm, khiến hệ thống dễ gặp lỗi trong môi trường thực tế.
Ví dụ: Cùng một xe chạy ở 40 km/h và 120 km/h sẽ cho kết quả phát xạ nhiễu hoàn toàn khác nhau, nhiều trường hợp vượt ngưỡng tiêu chuẩn khi vào chế độ động.
Bài toán đặt ra: đồng bộ hóa test bench và phần mềm đo lường
Để kiểm tra EMC trong điều kiện động, không thể chỉ dùng thiết bị đo thông thường. Doanh nghiệp cần một test bench có khả năng mô phỏng lại chính xác các trạng thái vận hành của xe: mô-men xoắn thay đổi, tốc độ tăng dần, điều kiện sạc lại, nhiệt độ môi trường v.v...
Tuy nhiên, một thách thức lớn là làm sao đồng bộ được các thông số kỹ thuật này với phần mềm đo EMC, sao cho việc đo diễn ra đúng thời điểm đồng thời đúng điều kiện tải có nguy cơ phát sinh nhiễu cao nhất.
Giải pháp kết hợp Rohde & Schwarz và AVL: Nền tảng kiểm tra EMC hợp nhất
Để giải quyết toàn bộ những vấn đề nêu trên, Rohde & Schwarz đã kết hợp cùng AVL - chuyên gia hàng đầu trong mảng mô phỏng và thử nghiệm động lực học, phát triển nền tảng kiểm tra EMC hợp nhất cho điều kiện vận hành thực tế của xe điện.
Cấu trúc hệ thống gồm:
Hệ EMC của Rohde & Schwarz: R&S®ELEKTRA software, EMI receiver, generator, antenna, turntable
Test bench AVL PUMA: mô phỏng động cơ, mô-men, pin, điều kiện môi trường, tủ nhiệt...
Giao diện điều khiển chung: tự động đồng bộ giữa hai phần mềm, không cần vận hành riêng biệt.
Đặc điểm nổi bật:
- Đồng bộ thời gian thực các thông số: tốc độ, torque, điện áp, dòng, nhiệt độ…
- Phân tích phổ nhiễu chi tiết theo từng điều kiện tải
- Xác định chính xác tần số nhiễu nguy hiểm và điều kiện phát sinh
- Chạy test tự động theo profile tiêu chuẩn: WLTC, NEDC, J10…
- Xuất báo cáo đầy đủ, dễ đối chiếu và phân tích
Ứng dụng thực tế: Kiểm tra EMI/EMS đồng bộ toàn trình
- Với hệ thống này, kỹ sư có thể:
- Lập kế hoạch test EMC theo chu kỳ tăng/giảm tốc độ
- Giao tiếp 2 chiều giữa PUMA và ELEKTRA để kích hoạt đo tại đúng thời điểm có rủi ro cao
- Giám sát phổ nhiễu theo thời gian thực (real-time spectrogram)
- So sánh kết quả giữa các chế độ EMS bật/tắt, có/tắt tải để xác định ảnh hưởng thực tế
