林博LIN Bo

（福建奔馳汽車工業(yè)有限公司，福州 350119）

（Fujian Mercedes-benz Industry Co.，Ltd.，F(xiàn)uzhou 350119，China）

1 ESP 系統(tǒng)工作原理

ESP 車輛穩(wěn)定系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，除了具有ABS 和TCS 的功能以外，更是一種智能化的主動(dòng)安全系統(tǒng)。當(dāng)車輛在轉(zhuǎn)向、制動(dòng)或打滑時(shí)，通過(guò)對(duì)制動(dòng)、動(dòng)力系統(tǒng)的干涉，穩(wěn)定車輛行駛狀態(tài)。

2 ESP 系統(tǒng)的電磁騷擾（EMI）特性

車輛上的ESP 系統(tǒng)的電磁兼容問(wèn)題具有一般電子設(shè)備的共性，它本身就是干擾源，干擾其他設(shè)備的正常運(yùn)行；同時(shí)又是敏感設(shè)備，容易受到外部大功率電子設(shè)備的干擾。所以車輛主動(dòng)安全系統(tǒng)的電磁兼容性已經(jīng)成為產(chǎn)品可靠性試驗(yàn)中最重要的組成部分。

由于車輛ESP 系統(tǒng)是由ESP 控制單元及轉(zhuǎn)向傳感器、輪速傳感器、側(cè)滑傳感器（監(jiān)控車體繞垂直軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的狀態(tài)）、橫向加速度傳感器（監(jiān)控車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)的離心力）等傳感器以及液壓總泵和泵電機(jī)構(gòu)成，所以造成了整個(gè)ESP 系統(tǒng)的電磁騷擾既有各個(gè)傳感器的固有工作頻率所產(chǎn)生窄帶騷擾；又有液壓泵、電磁閥本身所不可避免的寬帶騷擾。

所以為了研究ESP 系統(tǒng)本身工作時(shí)的電磁輻射是否會(huì)對(duì)車輛上其他電子電子系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，我們需要建立一套測(cè)量該系統(tǒng)電磁輻射量的系統(tǒng)，來(lái)測(cè)量車輛ESP 系統(tǒng)的電磁騷擾特性。

在本文中，我們將按照國(guó)家對(duì)車輛以及車用電子零部件電磁兼容規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 18655-2010 車輛、船舶和內(nèi)燃機(jī)無(wú)線電騷擾特性用于保護(hù)車載接收機(jī)的限值和測(cè)量方法》的要求來(lái)對(duì)車輛ESP 系統(tǒng)進(jìn)行輻射量定量測(cè)量。

3 ESP 系統(tǒng)電磁騷擾（EMI）測(cè)試平臺(tái)搭建

為了測(cè)量該系統(tǒng)在整車電磁騷擾（EMI）特性，我們?cè)诟＝ū捡Y汽車工業(yè)有限公司的3 米電波暗室內(nèi)利用整車對(duì)車載電子穩(wěn)定系統(tǒng)（ESP）進(jìn)行電磁輻射騷擾（EMI）方面的測(cè)試。由于各個(gè)頻段的測(cè)試方法相似，在本文中只對(duì)FM 頻段進(jìn)行論述。FM 頻段系統(tǒng)示意圖見(jiàn)圖1）。

圖1

①由于在該項(xiàng)測(cè)試中，需要測(cè)量車輛的車載電子零部件電磁輻射量對(duì)車輛接收機(jī)的影響，所以我們使用的測(cè)試天線系統(tǒng)為車輛自身的天線系統(tǒng)。②在測(cè)試中，需要斷開(kāi)車載天線系統(tǒng)進(jìn)入車載接受機(jī)的RF 信號(hào)線，而后把該信號(hào)線接入EMI 測(cè)試接收機(jī)進(jìn)行測(cè)量。③由于車載收音機(jī)天線采用有源天線（即車載天線的功放電源線和車載天線的功放RF 輸出信號(hào)線采用同一根射頻線），所以需要用到Bias-T，該設(shè)備可以在給車載有源天線系統(tǒng)功放供電的同時(shí)分離出我們所需要的RF 信號(hào)，并把該信號(hào)通過(guò)同軸電纜送入到EMI 測(cè)試接收機(jī)。④在測(cè)試中，整個(gè)車載天線系統(tǒng)由Bias-T 提供電源；在EMI 測(cè)試中，該測(cè)試系統(tǒng)必須獨(dú)立于車輛，單獨(dú)供電；避免了由于車輛電源本身波動(dòng)所帶來(lái)的傳導(dǎo)干擾和該電源通過(guò)車輛上線束所帶來(lái)的輻射干擾，保證測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。

4 EMI 車輛測(cè)試步驟

①驗(yàn)證車載天線系統(tǒng)是否工作正常：使用實(shí)驗(yàn)室的磁底FM 頻段天線作為發(fā)射天線，車載天線+整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)作為接受源，由測(cè)試軟件控制RF 信號(hào)發(fā)生器發(fā)出恒定正弦波信號(hào)來(lái)驗(yàn)證車載接收機(jī)的天線系統(tǒng)是否正常工作（系統(tǒng)框圖2）。②確認(rèn)車載接收機(jī)天線系統(tǒng)正常工作以后，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室底噪測(cè)試，底噪測(cè)試結(jié)果必須比標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值低于6 個(gè)dB。③當(dāng)?shù)自霚y(cè)試通過(guò)以后。可以正式進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)量。

5 EMI 車輛測(cè)試數(shù)據(jù)

①暗室底噪+天線底噪測(cè)試（圖3）。

②連接和斷開(kāi)車輛方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器測(cè)得的數(shù)據(jù)如圖4 所示。

圖2 車輛天線系統(tǒng)測(cè)試

圖3 暗室底噪+天線底噪測(cè)試

圖4

6 車輛EMI 測(cè)試數(shù)據(jù)分析

①由圖3 可得，曲線a 和d 分別為車載天線系統(tǒng)供電時(shí)峰值和平均值的本底噪聲，曲線b 和c 分別為車載天線系統(tǒng)斷電時(shí)峰值和平均值的本底噪聲（即為測(cè)試系統(tǒng)本身的底噪）；而兩者之間的差值（峰值為5dBμV）為車載有源天線系統(tǒng)的本底噪聲。下面以峰值為例，來(lái)闡述該天線系統(tǒng)峰值底噪與測(cè)試系統(tǒng)峰值底噪的電壓間關(guān)系如下：

由上面的計(jì)算可得，對(duì)于搭載該有源天線的測(cè)試車輛來(lái)說(shuō)，由于有源天線的使用，會(huì)使的測(cè)試底噪上升80%。

盡管在該測(cè)試中由于有源天線的使用使得暗室底噪上升80%，但由于該底噪測(cè)量值仍然遠(yuǎn)小于國(guó)標(biāo)GB-18655/2008 在FM 所要求的限值，（其差值遠(yuǎn)大于6dB），所以我們認(rèn)為該底噪上升的幅度不會(huì)對(duì)測(cè)試的結(jié)果產(chǎn)生影響，可以繼續(xù)測(cè)量。

②圖4 曲線a 和b 分別為車輛上電狀態(tài)下的峰值和平均值曲線，曲線c 為車輛上電狀態(tài)下斷開(kāi)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器后的峰值曲線，曲線d 為同狀態(tài)下的平均值曲線。

在車輛上電以后，車輛所有電子部件和傳感器處于正常工作狀態(tài)。由圖4 可以看出，車輛在上電狀態(tài)下，平均值測(cè)量結(jié)果在84MHz、92MHz 和100MHz 三個(gè)頻點(diǎn)存在超標(biāo)。然后觀察圖4 的峰值測(cè)量曲線，我們也能在這三個(gè)頻點(diǎn)發(fā)現(xiàn)峰值的測(cè)量尖峰，所以我們認(rèn)為該信號(hào)屬于窄帶信號(hào)，并且由于這三個(gè)頻點(diǎn)差值均為8MHz，我們認(rèn)為這三個(gè)頻點(diǎn)的干擾應(yīng)該來(lái)自于車輛同一個(gè)ECU 或者傳感器發(fā)出的干擾，并且該干擾源引起間隔8MHz 的諧波。

之后，我們根據(jù)車輛CAN 網(wǎng)絡(luò)所制定的控制策略逐步測(cè)量車輛不同休眠模式下的騷擾輻射（0min/1min/3min/5min/10min），并根據(jù)車輛分級(jí)休眠的控制策略來(lái)測(cè)量在哪一個(gè)休眠等級(jí)時(shí)，引起干擾的該ECU 睡眠；然后逐個(gè)排查該休眠等級(jí)中的ECU 或者傳感器，由此來(lái)判定車輛上的超限值騷擾源來(lái)自于車輛上的哪個(gè)電子零部件。

在此次測(cè)量中，我們?cè)谲囕v休眠后一分鐘進(jìn)行測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)，該干擾源消失，由此可以判斷該ECU 或者傳感器處于第一級(jí)休眠。在排查該休眠級(jí)的多個(gè)ECU 和傳感器后，我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)斷開(kāi)車輛方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器以后，在84MHz、92MHz 和100MHz 處的頻點(diǎn)，干擾消失。

由此得出結(jié)論，ESP 系統(tǒng)中的方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器引起了該窄帶干擾，并由此產(chǎn)生窄帶干擾的諧波；在FM 頻段，直接影響了3 個(gè)頻點(diǎn)的限值。

由上述實(shí)驗(yàn)可得，在該車輛EMI 實(shí)驗(yàn)的FM 測(cè)試中（76MHz～108MHz），由于ESP 系統(tǒng)中的方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器的影響，導(dǎo)致實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)值超過(guò)GB 18655/2008 的要求，該ESP 系統(tǒng)的電磁騷擾在FM 頻段的測(cè)試結(jié)果高于國(guó)家限值要求，該ESP 系統(tǒng)的電磁騷擾測(cè)試不通過(guò)。

PS：GB 18655/2008 要求，在FM 頻段（76MHz～108MHz），峰值限值為26dB，平均值為6dB。

[1]余志生主編.汽車?yán)碚揫M].機(jī)械工業(yè)出版社.

[2]王景佑.奔馳轎車的行駛穩(wěn)定性電子控制系統(tǒng)[J].汽車技術(shù)，2000（3）.

[3]GB/T 16855-2010.車輛、船舶和內(nèi)燃機(jī)無(wú)線電騷擾特性用于保護(hù)車載接收機(jī)的限值和測(cè)量方法[S].中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.