车辆ESP 系统在整车环境中的电磁骚扰性（EMI）测试方法

林博LIN Bo

（福建奔驰汽车工业有限公司，福州 350119）

（Fujian Mercedes-benz Industry Co.，Ltd.，Fuzhou 350119，China）

1 ESP 系统工作原理

ESP 车辆稳定系统是一个闭环控制系统，除了具有ABS 和TCS 的功能以外，更是一种智能化的主动安全系统。当车辆在转向、制动或打滑时，通过对制动、动力系统的干涉，稳定车辆行驶状态。

2 ESP 系统的电磁骚扰（EMI）特性

车辆上的ESP 系统的电磁兼容问题具有一般电子设备的共性，它本身就是干扰源，干扰其他设备的正常运行；同时又是敏感设备，容易受到外部大功率电子设备的干扰。所以车辆主动安全系统的电磁兼容性已经成为产品可靠性试验中最重要的组成部分。

由于车辆ESP 系统是由ESP 控制单元及转向传感器、轮速传感器、侧滑传感器（监控车体绕垂直轴线转动的状态）、横向加速度传感器（监控车辆转弯时的离心力）等传感器以及液压总泵和泵电机构成，所以造成了整个ESP 系统的电磁骚扰既有各个传感器的固有工作频率所产生窄带骚扰；又有液压泵、电磁阀本身所不可避免的宽带骚扰。

所以为了研究ESP 系统本身工作时的电磁辐射是否会对车辆上其他电子电子系统产生干扰，我们需要建立一套测量该系统电磁辐射量的系统，来测量车辆ESP 系统的电磁骚扰特性。

在本文中，我们将按照国家对车辆以及车用电子零部件电磁兼容规范和标准《GB/T 18655-2010 车辆、船舶和内燃机无线电骚扰特性用于保护车载接收机的限值和测量方法》的要求来对车辆ESP 系统进行辐射量定量测量。

3 ESP 系统电磁骚扰（EMI）测试平台搭建

为了测量该系统在整车电磁骚扰（EMI）特性，我们在福建奔驰汽车工业有限公司的3 米电波暗室内利用整车对车载电子稳定系统（ESP）进行电磁辐射骚扰（EMI）方面的测试。由于各个频段的测试方法相似，在本文中只对FM 频段进行论述。FM 频段系统示意图见图1）。

图1

①由于在该项测试中，需要测量车辆的车载电子零部件电磁辐射量对车辆接收机的影响，所以我们使用的测试天线系统为车辆自身的天线系统。②在测试中，需要断开车载天线系统进入车载接受机的RF 信号线，而后把该信号线接入EMI 测试接收机进行测量。③由于车载收音机天线采用有源天线（即车载天线的功放电源线和车载天线的功放RF 输出信号线采用同一根射频线），所以需要用到Bias-T，该设备可以在给车载有源天线系统功放供电的同时分离出我们所需要的RF 信号，并把该信号通过同轴电缆送入到EMI 测试接收机。④在测试中，整个车载天线系统由Bias-T 提供电源；在EMI 测试中，该测试系统必须独立于车辆，单独供电；避免了由于车辆电源本身波动所带来的传导干扰和该电源通过车辆上线束所带来的辐射干扰，保证测量数据的准确性和可靠性。

4 EMI 车辆测试步骤

①验证车载天线系统是否工作正常：使用实验室的磁底FM 频段天线作为发射天线，车载天线+整个测试系统作为接受源，由测试软件控制RF 信号发生器发出恒定正弦波信号来验证车载接收机的天线系统是否正常工作（系统框图2）。②确认车载接收机天线系统正常工作以后，进行实验室底噪测试，底噪测试结果必须比标准规定的限值低于6 个dB。③当底噪测试通过以后。可以正式进行试验数据测量。

5 EMI 车辆测试数据

①暗室底噪+天线底噪测试（图3）。

②连接和断开车辆方向盘转角传感器测得的数据如图4 所示。

图2 车辆天线系统测试

图3 暗室底噪+天线底噪测试

图4

6 车辆EMI 测试数据分析

①由图3 可得，曲线a 和d 分别为车载天线系统供电时峰值和平均值的本底噪声，曲线b 和c 分别为车载天线系统断电时峰值和平均值的本底噪声（即为测试系统本身的底噪）；而两者之间的差值（峰值为5dBμV）为车载有源天线系统的本底噪声。下面以峰值为例，来阐述该天线系统峰值底噪与测试系统峰值底噪的电压间关系如下：

由上面的计算可得，对于搭载该有源天线的测试车辆来说，由于有源天线的使用，会使的测试底噪上升80%。

尽管在该测试中由于有源天线的使用使得暗室底噪上升80%，但由于该底噪测量值仍然远小于国标GB-18655/2008 在FM 所要求的限值，（其差值远大于6dB），所以我们认为该底噪上升的幅度不会对测试的结果产生影响，可以继续测量。

②图4 曲线a 和b 分别为车辆上电状态下的峰值和平均值曲线，曲线c 为车辆上电状态下断开方向盘转角传感器后的峰值曲线，曲线d 为同状态下的平均值曲线。

在车辆上电以后，车辆所有电子部件和传感器处于正常工作状态。由图4 可以看出，车辆在上电状态下，平均值测量结果在84MHz、92MHz 和100MHz 三个频点存在超标。然后观察图4 的峰值测量曲线，我们也能在这三个频点发现峰值的测量尖峰，所以我们认为该信号属于窄带信号，并且由于这三个频点差值均为8MHz，我们认为这三个频点的干扰应该来自于车辆同一个ECU 或者传感器发出的干扰，并且该干扰源引起间隔8MHz 的谐波。

之后，我们根据车辆CAN 网络所制定的控制策略逐步测量车辆不同休眠模式下的骚扰辐射（0min/1min/3min/5min/10min），并根据车辆分级休眠的控制策略来测量在哪一个休眠等级时，引起干扰的该ECU 睡眠；然后逐个排查该休眠等级中的ECU 或者传感器，由此来判定车辆上的超限值骚扰源来自于车辆上的哪个电子零部件。

在此次测量中，我们在车辆休眠后一分钟进行测量时发现，该干扰源消失，由此可以判断该ECU 或者传感器处于第一级休眠。在排查该休眠级的多个ECU 和传感器后，我们发现，当断开车辆方向盘转角传感器以后，在84MHz、92MHz 和100MHz 处的频点，干扰消失。

由此得出结论，ESP 系统中的方向盘转角传感器引起了该窄带干扰，并由此产生窄带干扰的谐波；在FM 频段，直接影响了3 个频点的限值。

由上述实验可得，在该车辆EMI 实验的FM 测试中（76MHz～108MHz），由于ESP 系统中的方向盘转角传感器的影响，导致实测数据值超过GB 18655/2008 的要求，该ESP 系统的电磁骚扰在FM 频段的测试结果高于国家限值要求，该ESP 系统的电磁骚扰测试不通过。

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

[1]余志生主编.汽车理论[M].机械工业出版社.

[2]王景佑.奔驰轿车的行驶稳定性电子控制系统[J].汽车技术，2000（3）.

[3]GB/T 16855-2010.车辆、船舶和内燃机无线电骚扰特性用于保护车载接收机的限值和测量方法[S].中国标准出版社.