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        車輛ESP 系統(tǒng)在整車環(huán)境中的電磁騷擾性(EMI)測試方法

        2014-11-29 04:31:50林博LINBo
        價(jià)值工程 2014年31期
        關(guān)鍵詞:限值車載頻段

        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量該系統(tǒng)電磁輻射量的系統(tǒng),來測量車輛ESP 系統(tǒng)的電磁騷擾特性。

        在本文中,我們將按照國家對(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)無線電騷擾特性用于保護(hù)車載接收機(jī)的限值和測量方法》的要求來對(duì)車輛ESP 系統(tǒng)進(jìn)行輻射量定量測量。

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

        為了測量該系統(tǒng)在整車電磁騷擾(EMI)特性,我們在福建奔馳汽車工業(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)方面的測試。由于各個(gè)頻段的測試方法相似,在本文中只對(duì)FM 頻段進(jìn)行論述。FM 頻段系統(tǒng)示意圖見圖1)。

        圖1

        ①由于在該項(xiàng)測試中,需要測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,所以我們使用的測試天線系統(tǒng)為車輛自身的天線系統(tǒng)。②在測試中,需要斷開車載天線系統(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 測試接收機(jī)進(jìn)行測量。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)通過同軸電纜送入到EMI 測試接收機(jī)。④在測試中,整個(gè)車載天線系統(tǒng)由Bias-T 提供電源;在EMI 測試中,該測試系統(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)所帶來的傳導(dǎo)干擾和該電源通過車輛上線束所帶來的輻射干擾,保證測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。

        4 EMI 車輛測試步驟

        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)測試系統(tǒng)作為接受源,由測試軟件控制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)室底噪測試,底噪測試結(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試通過以后。可以正式進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)測量。

        5 EMI 車輛測試數(shù)據(jù)

        ①暗室底噪+天線底噪測試(圖3)。

        ②連接和斷開車輛方向盤轉(zhuǎn)角傳感器測得的數(shù)據(jù)如圖4 所示。

        圖2 車輛天線系統(tǒng)測試

        圖3 暗室底噪+天線底噪測試

        圖4

        6 車輛EMI 測試數(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,來闡述該天線系統(tǒng)峰值底噪與測試系統(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試車輛來說,由于有源天線的使用,會(huì)使的測試底噪上升80%。

        盡管在該測試中由于有源天線的使用使得暗室底噪上升80%,但由于該底噪測量值仍然遠(yuǎn)小于國標(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)測試的結(jié)果產(chǎn)生影響,可以繼續(xù)測量。

        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)下斷開方向盤轉(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 的峰值測量曲線,我們也能在這三個(gè)頻點(diǎn)發(fā)現(xiàn)峰值的測量尖峰,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)休眠的控制策略來測量在哪一個(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,由此來判定車輛上的超限值騷擾源來自于車輛上的哪個(gè)電子零部件。

        在此次測量中,我們在車輛休眠后一分鐘進(jìn)行測量時(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)斷開車輛方向盤轉(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 測試中(76MHz~108MHz),由于ESP 系統(tǒng)中的方向盤轉(zhuǎn)角傳感器的影響,導(dǎo)致實(shí)測數(shù)據(jù)值超過GB 18655/2008 的要求,該ESP 系統(tǒng)的電磁騷擾在FM 頻段的測試結(jié)果高于國家限值要求,該ESP 系統(tǒng)的電磁騷擾測試不通過。

        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)無線電騷擾特性用于保護(hù)車載接收機(jī)的限值和測量方法[S].中國標(biāo)準(zhǔn)出版社.

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