車輛ESP 系統在整車環境中的電磁騷擾性（EMI）測試方法

林博LIN Bo

（福建奔馳汽車工業有限公司，福州 350119）

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

1 ESP 系統工作原理

ESP 車輛穩定系統是一個閉環控制系統，除了具有ABS 和TCS 的功能以外，更是一種智能化的主動安全系統。當車輛在轉向、制動或打滑時，通過對制動、動力系統的干涉，穩定車輛行駛狀態。

2 ESP 系統的電磁騷擾（EMI）特性

車輛上的ESP 系統的電磁兼容問題具有一般電子設備的共性，它本身就是干擾源，干擾其他設備的正常運行；同時又是敏感設備，容易受到外部大功率電子設備的干擾。所以車輛主動安全系統的電磁兼容性已經成為產品可靠性試驗中最重要的組成部分。

由于車輛ESP 系統是由ESP 控制單元及轉向傳感器、輪速傳感器、側滑傳感器（監控車體繞垂直軸線轉動的狀態）、橫向加速度傳感器（監控車輛轉彎時的離心力）等傳感器以及液壓總泵和泵電機構成，所以造成了整個ESP 系統的電磁騷擾既有各個傳感器的固有工作頻率所產生窄帶騷擾；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 系統本身工作時的電磁輻射是否會對車輛上其他電子電子系統產生干擾，我們需要建立一套測量該系統電磁輻射量的系統，來測量車輛ESP 系統的電磁騷擾特性。

在本文中，我們將按照國家對車輛以及車用電子零部件電磁兼容規范和標準《GB/T 18655-2010 車輛、船舶和內燃機無線電騷擾特性用于保護車載接收機的限值和測量方法》的要求來對車輛ESP 系統進行輻射量定量測量。

3 ESP 系統電磁騷擾（EMI）測試平臺搭建

為了測量該系統在整車電磁騷擾（EMI）特性，我們在福建奔馳汽車工業有限公司的3 米電波暗室內利用整車對車載電子穩定系統（ESP）進行電磁輻射騷擾（EMI）方面的測試。由于各個頻段的測試方法相似，在本文中只對FM 頻段進行論述。FM 頻段系統示意圖見圖1）。

圖1

①由于在該項測試中，需要測量車輛的車載電子零部件電磁輻射量對車輛接收機的影響，所以我們使用的測試天線系統為車輛自身的天線系統。②在測試中，需要斷開車載天線系統進入車載接受機的RF 信號線，而后把該信號線接入EMI 測試接收機進行測量。③由于車載收音機天線采用有源天線（即車載天線的功放電源線和車載天線的功放RF 輸出信號線采用同一根射頻線），所以需要用到Bias-T，該設備可以在給車載有源天線系統功放供電的同時分離出我們所需要的RF 信號，并把該信號通過同軸電纜送入到EMI 測試接收機。④在測試中，整個車載天線系統由Bias-T 提供電源；在EMI 測試中，該測試系統必須獨立于車輛，單獨供電；避免了由于車輛電源本身波動所帶來的傳導干擾和該電源通過車輛上線束所帶來的輻射干擾，保證測量數據的準確性和可靠性。

4 EMI 車輛測試步驟

①驗證車載天線系統是否工作正常：使用實驗室的磁底FM 頻段天線作為發射天線，車載天線+整個測試系統作為接受源，由測試軟件控制RF 信號發生器發出恒定正弦波信號來驗證車載接收機的天線系統是否正常工作（系統框圖2）。②確認車載接收機天線系統正常工作以后，進行實驗室底噪測試，底噪測試結果必須比標準規定的限值低于6 個dB。③當底噪測試通過以后?？梢哉竭M行試驗數據測量。

5 EMI 車輛測試數據

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角傳感器測得的數據如圖4 所示。

圖2 車輛天線系統測試

圖3 暗室底噪+天線底噪測試

圖4

6 車輛EMI 測試數據分析

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

由上面的計算可得，對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小于國標GB-18655/2008 在FM 所要求的限值，（其差值遠大于6dB），所以我們認為該底噪上升的幅度不會對測試的結果產生影響，可以繼續測量。

②圖4 曲線a 和b 分別為車輛上電狀態下的峰值和平均值曲線，曲線c 為車輛上電狀態下斷開方向盤轉角傳感器后的峰值曲線，曲線d 為同狀態下的平均值曲線。

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。由圖4 可以看出，車輛在上電狀態下，平均值測量結果在84MHz、92MHz 和100MHz 三個頻點存在超標。然后觀察圖4 的峰值測量曲線，我們也能在這三個頻點發現峰值的測量尖峰，所以我們認為該信號屬于窄帶信號，并且由于這三個頻點差值均為8MHz，我們認為這三個頻點的干擾應該來自于車輛同一個ECU 或者傳感器發出的干擾，并且該干擾源引起間隔8MHz 的諧波。

之后，我們根據車輛CAN 網絡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），并根據車輛分級休眠的控制策略來測量在哪一個休眠等級時，引起干擾的該ECU 睡眠；然后逐個排查該休眠等級中的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電子零部件。

在此次測量中，我們在車輛休眠后一分鐘進行測量時發現，該干擾源消失，由此可以判斷該ECU 或者傳感器處于第一級休眠。在排查該休眠級的多個ECU 和傳感器后，我們發現，當斷開車輛方向盤轉角傳感器以后，在84MHz、92MHz 和100MHz 處的頻點，干擾消失。

由此得出結論，ESP 系統中的方向盤轉角傳感器引起了該窄帶干擾，并由此產生窄帶干擾的諧波；在FM 頻段，直接影響了3 個頻點的限值。

由上述實驗可得，在該車輛EMI 實驗的FM 測試中（76MHz～108MHz），由于ESP 系統中的方向盤轉角傳感器的影響，導致實測數據值超過GB 18655/2008 的要求，該ESP 系統的電磁騷擾在FM 頻段的測試結果高于國家限值要求，該ESP 系統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.汽車理論[M].機械工業出版社.

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

[3]GB/T 16855-2010.車輛、船舶和內燃機無線電騷擾特性用于保護車載接收機的限值和測量方法[S].中國標準出版社.