韓 慧,時(shí)運(yùn)亭,馬鵬飛,黃瑋瑋
(中國(guó)重型汽車技術(shù)中心,山東 濟(jì)南 250000)
淺談軍用越野車輛電磁兼容性設(shè)計(jì)
韓 慧,時(shí)運(yùn)亭,馬鵬飛,黃瑋瑋
(中國(guó)重型汽車技術(shù)中心,山東 濟(jì)南 250000)
對(duì)軍用越野車的電磁兼容及軍用越野車輛電氣系統(tǒng)的電磁抗干擾設(shè)計(jì)提出具體的設(shè)計(jì)方法;簡(jiǎn)單介紹系統(tǒng)屏蔽、整車線束、CAN網(wǎng)絡(luò)抗干擾、系統(tǒng)搭鐵設(shè)計(jì)。
軍用越野車輛;電磁兼容;系統(tǒng)屏蔽;整車線束;CAN網(wǎng)絡(luò)抗干擾
電磁兼容性(EMC)是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常運(yùn)行工作且不對(duì)該環(huán)境中任何事物不構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力。車輛電磁兼容包括2個(gè)方面的要求:一方面指車輛在正常運(yùn)行過程中,對(duì)所在環(huán)境產(chǎn)生的電磁干擾不能超過一定的限值;另一方面指車輛對(duì)所在環(huán)境中存在的電磁干擾具有一定程度的抗擾度。如圖1所示。越野車輛對(duì)電磁兼容性的要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通民用車輛,故越野車輛電磁兼容的設(shè)計(jì)難度較大。
圖1 電磁兼容性
1)外部環(huán)境電磁干擾 車輛外部環(huán)境電磁干擾是汽車行駛中經(jīng)歷各種外部電磁環(huán)境時(shí)所受的干擾。這類干擾范圍廣泛,如高壓輸電線、高壓變電站和大功率無線電發(fā)射站的電磁干擾,以及雷電、大氣層、地球磁場(chǎng)等。環(huán)境中其它臨近的電子設(shè)備工作時(shí)也會(huì)產(chǎn)生干擾,例如行駛中相距較近的汽車、行人的無線設(shè)備。
2)車輛內(nèi)部電磁干擾 車輛內(nèi)部電磁干擾是汽車電子設(shè)備工作時(shí)內(nèi)部的相互干擾,包括單片機(jī)、控制器產(chǎn)生的電磁干擾,電機(jī)運(yùn)行中換向電刷產(chǎn)生的電磁干擾以及各種開關(guān)繼電器工作時(shí)的放電干擾等。如圖2所示。
圖2 常見的騷擾源
本越野車輛以產(chǎn)品整個(gè)壽命周期內(nèi)的典型電磁環(huán)境條件和GJB 1389A《系統(tǒng)電磁兼容性要求》、GJB151A《軍用設(shè)備和分系統(tǒng)電磁發(fā)射和敏感度要求》中規(guī)定的EMC要求為設(shè)計(jì)指標(biāo),采取分級(jí)保護(hù)逐步削弱的設(shè)計(jì)原則?,F(xiàn)將車輛的電磁兼容從系統(tǒng)級(jí)層次進(jìn)行介紹。
分析整車系統(tǒng)內(nèi)部和外部電磁環(huán)境,充分考慮車載電子設(shè)備的數(shù)量、功能和性能等方面,進(jìn)行系統(tǒng)屏蔽、整車線束、CAN網(wǎng)絡(luò)抗干擾、系統(tǒng)搭鐵設(shè)計(jì)。
3.1 系統(tǒng)屏蔽
系統(tǒng)屏蔽注意要點(diǎn):①駕駛室本體設(shè)計(jì)時(shí),盡可能減少孔洞和縫隙;②ECU等電器元件的安裝箱體設(shè)計(jì)時(shí),避免開細(xì)長(zhǎng)孔,散熱通風(fēng)孔盡量采用小圓孔并陣列排放(屏蔽和散熱有矛盾時(shí)盡可能多開小孔,避免大孔)。圖3為全密封式車用ECU安裝箱。
3.2 整車線束設(shè)計(jì)
1)線束設(shè)計(jì) ①發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)傳感器、AT變速器電控系統(tǒng)傳感器、ABS系統(tǒng)傳感器、CAN總線等高頻信號(hào)、低頻大能量信號(hào)均采用電磁屏蔽線。②將低頻進(jìn)線和回線絞合在一起,形成雙絞線,這樣2條線之間存在的騷擾電流幾乎大小相等,而方向相反,其騷擾場(chǎng)在空間可以相互抵消,減小騷擾。
圖3 全密封式車用ECU安裝箱
2)連接器設(shè)計(jì) ①整車電線束的結(jié)構(gòu)斷點(diǎn)(駕駛室內(nèi)外對(duì)接部分)采用航空連接器,保證屏蔽線的屏蔽層連續(xù)性。②使主電源線和信號(hào)線分布于不同連接器。③盡量不使輸入、輸出信號(hào)線通過同一連接器。
3)布線設(shè)計(jì) ①傳輸不同信號(hào)的導(dǎo)線分組捆扎,數(shù)字信號(hào)線和模擬信號(hào)線也應(yīng)分組捆扎,并保持適當(dāng)?shù)木嚯x,以減小導(dǎo)線間的相互影響。②在整個(gè)敏感電路周圍使用磁屏蔽,以減少同電源線的耦合。
3.3 CAN網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)
CAN網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)要點(diǎn):①統(tǒng)一規(guī)劃整個(gè)網(wǎng)絡(luò)物理層,對(duì)所有節(jié)點(diǎn)均串聯(lián)專用共模濾波器;②對(duì)所有CAN端口加ESD/瞬態(tài)抑制保護(hù)電路對(duì)其進(jìn)行保護(hù);③網(wǎng)絡(luò)屏蔽層采用低頻單點(diǎn)與高頻多點(diǎn)混合的搭鐵方式。
3.4 系統(tǒng)搭鐵線設(shè)計(jì)
為減小搭鐵點(diǎn)之間的搭鐵電位差,減小搭鐵回路間交流阻抗,避免干擾信號(hào)在搭鐵回路上串?dāng)_,以蓄電池負(fù)極作為整車參考搭鐵平面,凡間接與蓄電池連接的搭鐵點(diǎn)、連接點(diǎn)均進(jìn)行處理,保證足夠低的搭鐵電阻。
此越野車在檢測(cè)和銷售過程中,通過多輪越野車輛產(chǎn)品國(guó)內(nèi)銷售及出口認(rèn)證,滿足國(guó)內(nèi)及國(guó)際關(guān)于車輛電磁兼容的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),并通過樣車在中國(guó)汽車技術(shù)研究中心進(jìn)行的整車電子兼容試驗(yàn)測(cè)試。車輛在運(yùn)行使用過程中,其電磁抗干擾性能優(yōu)良。車輛能夠在電磁環(huán)境下,正常工作而不引入不相容的電磁干擾,不對(duì)其內(nèi)外其他電磁設(shè)備產(chǎn)生干擾,并在規(guī)定的電磁干擾的情況下,保持良好工作。
(編輯凌 波)
Electromagnetic Compatibility Design of Military Off-road Vehicles
HAN Hui, SHI Yun-ting, MA Peng-fei, HUANG Wei-wei
(China National Heavy Duty Truck Group Technical Centre, Jinan 250000, China)
This article puts forward specific design methods on military off-road vehicle electromagneticcompatibility and its electrical system electromagnetic immunity, including the introduction of system shielding, vehicle wiring harness,CAN anti-interference and system grounding design.
military off-road vehicle; electromagnetic compatibility; system shielding; vehicle wiring harness; CAN anti-interference
U463.68
A
1003-8639(2017)08-0014-02
2017-06-29
韓慧(1987-),女,山東人,工程師,主要從事整車電器設(shè)計(jì)工作。