浅谈军用越野车辆电控系统的电磁兼容性设计

时运亭，韩 慧，马鹏飞，黄玮玮

（中国重型汽车技术中心，山东 济南 250000）

浅谈军用越野车辆电控系统的电磁兼容性设计

时运亭，韩 慧，马鹏飞，黄玮玮

（中国重型汽车技术中心，山东 济南 250000）

为达到GJB 1389A 《系统电磁兼容性要求》的标准，对军用越野车辆整车电器控制模块进行电磁兼容抗干扰性设计，并给出详细的设计方案和方法。

军用越野车辆；电器控制模块；电磁抗干扰；电磁干扰源；敏感源

1 设计输入

军用越野车辆电控系统以产品整个寿命周期内的典型电磁环境条件和GJB 1389A 《系统电磁兼容性要求》、GJB 151B 《军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求》、ECE R10《关于就电磁兼容性方面批准车辆的统一规定》中规定的EMC要求为设计指标。其电控系统采取分级保护、逐步削弱的设计原则，在设计时充分考虑构成电磁干扰的3要素，即电磁干扰源、耦合路径及敏感源，并据此进行电控系统的防电磁干扰设计。

2 电磁干扰源设计

越野车由于其军用车辆的特殊性，可能会处于各种复杂的电磁环境内。如果遭遇雷电、电磁脉冲等外部瞬态环境，产生的干扰会感应到互连电缆上产生脉冲及阻尼正弦瞬变形式的信号。因此，设计时从供电电源、电磁辐射和防静电3方面考虑。

1）供电电源 供电电源包括整车供电电源，由各个零部件ECU供电电源构成，其由负载的通断过渡过程、半导体元件的非线性脉冲等因素成为电磁干扰源。对供电电源按以下方法进行电磁兼容设计（图1）：①脉冲电压的吸收，对脉冲电压的电磁干扰采用压敏电阻、固体放电管或瞬态电压抑制二极管来吸收，将电压钳制在允许的范围内；②单片机系统和传感器系统采用供电分离的电源模式；③电源输入端和输出端增加滤波网络。

2）电磁辐射 ①车辆中所选用的主要控制器均采用金属外壳结构，整体导电氧化，壳体接缝处采用屏蔽橡胶绳，提高导电连续性。②屏蔽相关线束，合理规划线束。线束布置上使小功率敏感电路紧靠信号源，大功率干扰电路紧靠负载，尽可能分开小功率电路和大功率电路，减小线束间的感应干扰和辐射干扰。③合理布置螺钉间距，缩短壳体搭接缝隙，减少电磁泄露。

图1 电磁兼容设计

3）防静电 静电场强超过绝缘介质的击穿强度时，会发生电晕放电或火花放电，形成静电干扰，可能导致设备损坏。防静电设计的方法：① 元器件选择遵循GJB 3404《电子元器件选用管理要求》；② 选用静电放电不敏感的元器件（4～16kV）；③ 采用静电屏蔽和搭铁措施，将静电产生的电荷引走；④ 增加串联电阻降低静电放电电流，增加并联元件旁路静电放电电流。

3 耦合路径设计

根据电磁干扰可能传播的路径，尽量切断其路径，或降低与电磁干扰耦合的能力。

1）电路性耦合 当2个电路存在公共阻抗时，一个电路的电参数通过公共阻抗对另一个电路的电参数产生影响。而这种影响造成误动作时，即为通过电路性耦合的路径产生的电磁干扰。电路性耦合的电磁兼容设计方法：①对共电源内阻产生的电磁干扰，采用不同的电源分别供电的方法，以去除共电源内阻产生的电路性耦合。②对共回路导线产生的电磁干扰，采用对导线阻抗加以限制或去耦的方法，以减低共回路导线产生的电路性耦合。

2）电容性耦合 任何2个导体之间都存在着电容。电容值与介质的介电常数和2个导体的有效面积成正比、与2个导体之间的距离成反比。电容性耦合的电磁兼容设计方法：①加大2个导体间的距离；②缩短2个导体的长度；③避免2个导体平行走线。

3）电感性耦合 任何2个回路之间存在着互感。互感值与介质的导磁率成正比，并与2个回路的几何尺寸有关。电感性耦合的电磁兼容设计方法：①尽量减小干扰源电流的变化速度；②加大2个回路间的距离，缩短2个回路的长度，避免2个回路平行走线，缩小2个回路的面积并减低重合度，以尽量减小2个回路间互感。

4 敏感源设计

通常用敏感度来描述敏感设备对电磁干扰响应的程度。敏感度越高，表示对干扰作用响应的可能性越大，即抗电磁干扰的能力越差。电子设备的敏感度主要取决于它的灵敏度和频带宽度。因此，设计时需在信号输入部分加入阻容滤波、过压保护等措施以提高电路的可靠性。

1）模拟信号 模拟信号处理的原理框图见图2。针对控制器，每路通道选择合理滤波时间常数，既不影响信号反应速度，又能实现较好的滤波效果。

2）数字信号处理 数字信号调理的原理框图见图3。

图2 模拟信号处理的原理框图

图3 数字信号调理的原理框图

3）频率信号处理 电磁式(VR)信号和霍尔式(HALL)信号的处理电路框图分别见图4和图5。

图4 电磁式信号处理电路框图

图5 霍尔式信号处理电路框图

5 小结

通过多轮车辆产品的国内销售及出口认证，特别是通过样车在中国汽车技术研究中心进行的整车电子兼容试验测试，采用本设计方法所做的样车足够满足相关法规要求。

［1］ 赵家贵.电子电路设计［M］.北京：中国质检出版社，2005.

［2］ 王培章，钱祖平，于同彬.电磁兼容技术［M］.北京：人民邮电出版社，2011.

（编辑 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

时运亭（1983-），男，江苏人，工程师，主要从事整车电器设计工作。