淺談軍用越野車輛電控系統的電磁兼容性設計

時運亭，韓 慧，馬鵬飛，黃瑋瑋

（中國重型汽車技術中心，山東 濟南 250000）

淺談軍用越野車輛電控系統的電磁兼容性設計

時運亭，韓 慧，馬鵬飛，黃瑋瑋

（中國重型汽車技術中心，山東 濟南 250000）

為達到GJB 1389A 《系統電磁兼容性要求》的標準，對軍用越野車輛整車電器控制模塊進行電磁兼容抗干擾性設計，并給出詳細的設計方案和方法。

軍用越野車輛；電器控制模塊；電磁抗干擾；電磁干擾源；敏感源

1 設計輸入

軍用越野車輛電控系統以產品整個壽命周期內的典型電磁環境條件和GJB 1389A 《系統電磁兼容性要求》、GJB 151B 《軍用設備和分系統電磁發射和敏感度要求》、ECE R10《關于就電磁兼容性方面批準車輛的統一規定》中規定的EMC要求為設計指標。其電控系統采取分級保護、逐步削弱的設計原則，在設計時充分考慮構成電磁干擾的3要素，即電磁干擾源、耦合路徑及敏感源，并據此進行電控系統的防電磁干擾設計。

2 電磁干擾源設計

越野車由于其軍用車輛的特殊性，可能會處于各種復雜的電磁環境內。如果遭遇雷電、電磁脈沖等外部瞬態環境，產生的干擾會感應到互連電纜上產生脈沖及阻尼正弦瞬變形式的信號。因此，設計時從供電電源、電磁輻射和防靜電3方面考慮。

1）供電電源 供電電源包括整車供電電源，由各個零部件ECU供電電源構成，其由負載的通斷過渡過程、半導體元件的非線性脈沖等因素成為電磁干擾源。對供電電源按以下方法進行電磁兼容設計（圖1）：①脈沖電壓的吸收，對脈沖電壓的電磁干擾采用壓敏電阻、固體放電管或瞬態電壓抑制二極管來吸收，將電壓鉗制在允許的范圍內；②單片機系統和傳感器系統采用供電分離的電源模式；③電源輸入端和輸出端增加濾波網絡。

2）電磁輻射 ①車輛中所選用的主要控制器均采用金屬外殼結構，整體導電氧化，殼體接縫處采用屏蔽橡膠繩，提高導電連續性。②屏蔽相關線束，合理規劃線束。線束布置上使小功率敏感電路緊靠信號源，大功率干擾電路緊靠負載，盡可能分開小功率電路和大功率電路，減小線束間的感應干擾和輻射干擾。③合理布置螺釘間距，縮短殼體搭接縫隙，減少電磁泄露。

圖1 電磁兼容設計

3）防靜電 靜電場強超過絕緣介質的擊穿強度時，會發生電暈放電或火花放電，形成靜電干擾，可能導致設備損壞。防靜電設計的方法：① 元器件選擇遵循GJB 3404《電子元器件選用管理要求》；② 選用靜電放電不敏感的元器件（4～16kV）；③ 采用靜電屏蔽和搭鐵措施，將靜電產生的電荷引走；④ 增加串聯電阻降低靜電放電電流，增加并聯元件旁路靜電放電電流。

3 耦合路徑設計

根據電磁干擾可能傳播的路徑，盡量切斷其路徑，或降低與電磁干擾耦合的能力。

1）電路性耦合 當2個電路存在公共阻抗時，一個電路的電參數通過公共阻抗對另一個電路的電參數產生影響。而這種影響造成誤動作時，即為通過電路性耦合的路徑產生的電磁干擾。電路性耦合的電磁兼容設計方法：①對共電源內阻產生的電磁干擾，采用不同的電源分別供電的方法，以去除共電源內阻產生的電路性耦合。②對共回路導線產生的電磁干擾，采用對導線阻抗加以限制或去耦的方法，以減低共回路導線產生的電路性耦合。

2）電容性耦合 任何2個導體之間都存在著電容。電容值與介質的介電常數和2個導體的有效面積成正比、與2個導體之間的距離成反比。電容性耦合的電磁兼容設計方法：①加大2個導體間的距離；②縮短2個導體的長度；③避免2個導體平行走線。

3）電感性耦合 任何2個回路之間存在著互感。互感值與介質的導磁率成正比，并與2個回路的幾何尺寸有關。電感性耦合的電磁兼容設計方法：①盡量減小干擾源電流的變化速度；②加大2個回路間的距離，縮短2個回路的長度，避免2個回路平行走線，縮小2個回路的面積并減低重合度，以盡量減小2個回路間互感。

4 敏感源設計

通常用敏感度來描述敏感設備對電磁干擾響應的程度。敏感度越高，表示對干擾作用響應的可能性越大，即抗電磁干擾的能力越差。電子設備的敏感度主要取決于它的靈敏度和頻帶寬度。因此，設計時需在信號輸入部分加入阻容濾波、過壓保護等措施以提高電路的可靠性。

1）模擬信號 模擬信號處理的原理框圖見圖2。針對控制器，每路通道選擇合理濾波時間常數，既不影響信號反應速度，又能實現較好的濾波效果。

2）數字信號處理 數字信號調理的原理框圖見圖3。

圖2 模擬信號處理的原理框圖

圖3 數字信號調理的原理框圖

3）頻率信號處理 電磁式(VR)信號和霍爾式(HALL)信號的處理電路框圖分別見圖4和圖5。

圖4 電磁式信號處理電路框圖

圖5 霍爾式信號處理電路框圖

5 小結

通過多輪車輛產品的國內銷售及出口認證，特別是通過樣車在中國汽車技術研究中心進行的整車電子兼容試驗測試，采用本設計方法所做的樣車足夠滿足相關法規要求。

［1］ 趙家貴.電子電路設計［M］.北京：中國質檢出版社，2005.

［2］ 王培章，錢祖平，于同彬.電磁兼容技術［M］.北京：人民郵電出版社，2011.

（編輯 凌 波）

Electromagnetic Compatibility Design of Military Off-road Vehicles

SHI Yun-ting, HAN Hui, MA Peng-fei, HUANG Wei-wei
(China National Heavy Duty Truck Group Technical Centre, ji’nan 250000, China)

To achieve requirements in Standard GJB 1389A "Electromagnetic compatibility requirements for systems", this paper puts forward a electromagnetic immunity design for vehicle electrical control unit on military offroad vehicles, as well as detailed design program and methods.

military off-road vehicle; electrical control unit; electromagnetic immunity; EMI source; sensitive source

U469.3

A

1003-8639（2017）07-0005-02

2017-06-29

時運亭（1983-），男，江蘇人，工程師，主要從事整車電器設計工作。