AMT控制器電磁發(fā)射干擾特性研究

摘 "要： 基于GJB 151B—2013中對軍用設備和分系統的電磁發(fā)射要求，以某型號AMT控制器為研究對象，進行AMT控制器電磁發(fā)射干擾特性分析，開展CE102電源線傳導發(fā)射試驗和RE102電場輻射發(fā)射試驗。試驗結果表明：試驗用AMT控制器的電源線傳導發(fā)射和電場輻射發(fā)射均滿足GJB 151B—2013的電磁發(fā)射要求，電源正線和電源負線的電磁傳導發(fā)射情況基本一致，均存在以50 Hz為基波的多次諧波干擾，在50 Hz處安全裕度最小，約為10 dBμV；經屏蔽處理后的AMT控制器在垂直極化和水平極化兩種天線狀態(tài)下的電磁輻射情況基本一致。為進一步提高AMT控制器電磁發(fā)射干擾的安全裕度，既要在電源線端口處采取以50 Hz為基波的多次諧波干擾抑制措施，同時還要對AMT控制器上的孔縫、接口以及線纜進一步采取屏蔽防護措施。

關鍵詞： AMT控制器； 電磁發(fā)射； 諧波干擾； CE102試驗； RE102試驗； 干擾抑制

中圖分類號： TN972+.2?34 " " " " " " " " " " " " "文獻標識碼： A " " " " " " " " " " "文章編號： 1004?373X（2024）06?0075?04

Research on electromagnetic interference characteristics of AMT controller

WANG Biao， WANG Tiannan， ZHANG Ying

（China North Vehicle Research Institute， Beijing 100071， China）

Abstract： Based on the electromagnetic emission requirements for military equipment and subsystems in GJB151B?2013， and by taking a certain model of AMT controller as the research object， the electromagnetic emission interference characteristics of AMT controller is analyzed， and CE102 power line conducted emission test and RE102 electric field radiation emission test are conducted. The experimental results show that the power line conducted emission and electric field radiation emission of the AMT controller used in the experiment can meet the electromagnetic emission requirements of GJB 151B?2013. The electromagnetic conducted emission of the power line positive and power line negative are basically the same， and there are multiple harmonic interferences with 50 Hz as the fundamental wave. The safety margin is the smallest at 50 Hz， about 10 dBμV. The electromagnetic radiation of the AMT controller after shielding treatment is basically consistent in both vertical polarization and horizontal polarization antenna states. To further improve the safety margin of electromagnetic emission interference in AMT controllers， multiple harmonic interference suppression measures with 50 Hz as the fundamental wave should be taken at the power line port， and meanwhile the further shielding and protection measures should be taken for the holes， interfaces， and cables on the AMT controller.

Keywords： AMT controller; electromagnetic radiation; harmonic interference; CE102 test; RE102 test; interference suppression

0 "引 "言

AMT控制器是一種在傳統固定軸式手動機械變速箱的基礎上，利用各類傳感器將采集到的狀態(tài)信息傳遞給電子處理單元，通過自適應控制、模糊控制、神經網絡控制等智能控制算法分析處理后，借助相應的執(zhí)行機構和控制機構對車輛的動力系統進行聯合操控，從而實現駕駛過程中全自動換檔的設備[1?4]。

AMT控制器作為汽車控制中的核心器件，其電磁發(fā)射干擾會對傳感器、執(zhí)行器等電磁敏感設備產生影響，從而造成車輛故障，嚴重影響行駛車輛的可靠性和安全性[5?9]。目前國內外對車載AMT控制器電磁干擾的研究主要有以下方面：針對車輛控制系統的各個組成部件進行等效電路建模；通過電路仿真分析研究電磁發(fā)射干擾，并通過光電隔離等抑制措施降低電磁干擾[10?13]。文獻[14]通過選定LC濾波電路作為外置電路進行濾波，有效增加了傳導發(fā)射余量值，提升了EMC試驗限值等級，有效解決了不同直流電機的傳導發(fā)射超標問題。文獻[15]從元器件選型、PCB板設計以及濾波隔離技術方面對AMT電子控制單元的電磁輻射進行控制，以滿足AMT控制器的系統要求。文獻[16]為解決諧波傳導發(fā)射超標問題，通過串聯差模電感和并聯諧波濾波電路的方法設計除了諧波超標的抑制電路。

本文基于GJB 151B—2013中軍用設備和分系統電磁發(fā)射要求[17?20]，對AMT控制器進行CE102試驗和RE102試驗，研究其電磁發(fā)射特性，為AMT控制器從設計上降低電磁噪聲提供技術支撐。

1 "試驗方法

為了減少外界電磁信號的干擾，AMT控制器電磁發(fā)射特性試驗在微波暗室中進行，試驗過程中暗室內不能存在與其測試無關的設備工作。AMT控制器由直流24 V供電，在上電狀態(tài)下進行電磁發(fā)射特性試驗，并嚴格按照GJB 151B—2013的要求進行試驗配置。

1.1 "CE102試驗

CE102試驗是針對AMT控制器進行的電源線電磁傳導發(fā)射試驗，頻率范圍為10 kHz～10 MHz。根據GJB 151B—2013中電源線傳導發(fā)射測試要求的試驗配置進行AMT控制器電源線傳導發(fā)射試驗，AMT控制器電源線傳導發(fā)射測試圖如圖1所示。

將線路阻抗穩(wěn)定網絡信號輸出端口連接20 dB衰減器后，與測試接收機射頻輸入端口連接，通過GPIB端口與計算機連接，記錄試驗數據。試驗數據記錄軟件的參數設置如表1所示。

1.2 "RE102試驗

RE102試驗是針對AMT控制器在微波暗室內開展的電場輻射發(fā)射試驗，頻率范圍為2 MHz～18 GHz。根據GJB 151B—2013中電場輻射發(fā)射測試要求的試驗配置進行，試驗分為垂直極化輻照試驗和水平極化輻照試驗。根據實驗室天線特性，將試驗分為4個頻段：2～30 MHz、30～200 MHz、200 MHz～1 GHz、1～18 GHz。AMT控制器電磁輻射發(fā)射測試配置如圖2所示。

200 MHz以下進行AMT控制器電磁輻射發(fā)射試驗測試時，天線位于測試配置邊界邊緣的中垂線上；200 MHz～1 GHz測試，天線位于TCU2.0 AMT控制器設備及端接電源線的首個35 cm線段的中垂線上；1～18 GHz測試，天線位于TCU2.0 AMT控制器設備及端接電源線的首個7 cm線段的中垂線上。測試所用天線均距AMT控制器邊界前緣1 m，AMT控制器電磁輻射發(fā)射測試試驗布置圖如圖3所示。

AMT控制器電場輻射試驗中天線類型和配置如表2所示。

2 "試驗結果

2.1 nbsp;CE102試驗結果

按照GJB 151B—2013規(guī)定分別對AMT控制器的電源正線和電源負線進行CE102測試，測試結果如圖4和圖5所示。

2.2 "RE102試驗結果

在垂直極化和水平極化兩種天線狀態(tài)下，對AMT控制器開展RE102測試，測試結果如圖6和圖7所示。

3 "結 "論

本文以某型號AMT控制器為研究對象，根據GJB 151B—2013中對軍用設備和分系統的電磁發(fā)射要求，在微波暗室中開展了CE102電源線傳導發(fā)射試驗和RE102電場輻射發(fā)射試驗，得出以下結論：

1） 試驗用AMT控制器的電源線傳導發(fā)射和電場輻射發(fā)射均滿足GJB 151B—2013中CE102和RE102的發(fā)射限制要求。

2） 在電源線傳導發(fā)射試驗中，AMT控制器電源正線和電源負線的電磁傳導發(fā)射情況基本一致，均存在以50 Hz為基波的多次諧波干擾，在50 Hz處的電磁安全裕度最小，約為10 dBμV。為進一步提高AMT控制器電源線傳導發(fā)射干擾的安全裕度，需在電源線端口處增設以50 Hz為基波的多次諧波干擾抑制措施。

3） 在AMT控制器經屏蔽處理后的電磁輻射發(fā)射試驗中，垂直極化和水平極化兩種天線狀態(tài)下的電磁輻射情況基本一致。若要進一步減少AMT控制器的電磁輻射發(fā)射，需對AMT控制器上的孔縫、接口以及線纜進一步采取屏蔽加固措施。

參考文獻

[1] 高輝.新能源汽車機械AMT變速箱智能控制系統設計[J].機械設計與制造工程，2022，51（6）：79?83.

[2] RAMALINGAM S， REGALLA S P. Integrated prognostics module for real?time condition monitoring of an antomated manual transmission （AMT） gearbox and clutch systems [J]. International journal of comadem， 2018， 21（4）： 37?42.

[3] 王國元，張西龍，薛斌.純電動汽車電控AMT實驗系統[J].實驗室研究與探索，2022，41（7）：93?97.

[4] 王彪，王天楠，趙洋.AMT控制器傳導電磁敏感度研究[J].環(huán)境技術，2023，41（8）：58?61.

[5] 程一帆，李雪松，高炳釗，等.基于顯式控制律設計的AMT電控系統開發(fā)流程與驗證[J].汽車工程，2021，43（5）：762?769.

[6] SAMAD T. A survey on industry impact and challenges thereof [J]. IEEE control systems magazine， 2017， 37（1）： 17?18.

[7] 李昕昕，何發(fā)堯.AMT控制器硬件在環(huán)自動化測試分析與應用[J].汽車工程師，2020（5）：56?58.

[8] 李強.商用車AMT擋位決策控制策略研究[J].機械制造與自動化，2023，52（3）：240?244.

[9] 顧祖飛.基于CANoe的純電動客車AMT控制器測試平臺開發(fā)[D].十堰：湖北汽車工業(yè)學院，2019.

[10] RICHARD A S， JAMES C G， DONALD L N. New techniques for suppression of automobile ignition noise [J]. IEEE transactions on vehicular technology， 1976， 25（1）： 2?12.

[11] 楊俊.電火花加工脈沖電源傳導電磁干擾研究[D].南京：南京理工大學，2022.

[12] 王震，蔡金良，秦風，等.車輛線纜瞬態(tài)電磁脈沖耦合仿真與抑制技術[J].強激光與粒子束，2021，33（12）：133?138.

[13] 汪泉弟，劉慶升，賈晉，等.抑制汽車點火系統電磁干擾的光電隔離方法[J].重慶大學學報，2011，34（2）：14?18.

[14] 王安陽，劉歡.直流有刷電機傳導發(fā)射特性和外置濾波電路數值試驗研究[J].小型內燃機與車輛技術，2017，46（6）：18?23.

[15] 郄建華.電動客車AMT電子控制單元的電磁兼容設計[J].機械工程與自動化，2008（6）：169?170.

[16] 戴水紅，武紅斌，姜春輝.大功率電源諧波傳導發(fā)射抑制方法研究[J].電力電子技術，2019，53（11）：46?49.

[17] 中國人民解放軍總裝備部.軍用設備和分系統電磁發(fā)射和敏感度要求與測量：GJB 151B—2013[S].北京：總裝備部軍標出版發(fā)行部，2013.

[18] 岳元，柴云峰，祁蒙，等.光電搜索設備CE102和RE102電磁兼容整改研究[J].國外電子測量技術，2020，39（10）：130?133.

[19] 艾鐵柱，趙君，閆穩(wěn)，等.GJB151B標準部分解析及常規(guī)機載電子設備電磁兼容設計[J].中國新通信，2021，23（12）：148?149.

[20] 徐亮，胥朋.GJB151B傳導敏感度測試要求的分析[J].微波學報，2016，32（z2）：441?443.