汽車電子助力轉向系統電磁兼容試驗方法分析

【摘" 要】文章根據國家標準GB 34660—2017《道路車輛 電磁兼容性要求和試驗方法》和GB 17675—2021《汽車轉向系 基本要求》，對比研究2項標準在電子助力轉向系統的電磁兼容試驗方法的差異性，對電子助力轉向的分類和原理進行介紹，并對汽車電子電氣轉向系統電磁兼容的其它試驗方法進行探索。為汽車工程師理解汽車整車電子助力轉向系統的輻射抗擾度測試提供一些參考。

【關鍵詞】電子助力轉向系統；電磁兼容；試驗方法；差異

中圖分類號：U463.4" " 文獻標識碼：A" " 文章編號：1003-8639（ 2024 ）02-0088-02

Analysis of Electromagnetic Compatibility Test Method for Automotive Electronic Power Steering System

LIN Qiao，ZENG Xia，LU Yi，CHENG Juan

（China Automotive Engineering Research Institute Co.，Ltd.，Chongqing 401122，China）

【Abstract】According to the national standard GB 34660—2017 \"Road vehicles-Requirements and test methods of electromagnetic compatibility\"and GB 17675—2021 \"Steering system of motor vehicles-Basic requirements\"，this paper compares and studies the differences between the two standards in electromagnetic compatibility test methods for electronic power steering systems. The classification and principle of electronic power steering are introduced，and other test methods for electromagnetic compatibility of automotive electronic and electrical steering systems are explored. This paper provides some references for automotive engineers to understand the radiative electrical disturbance test of vehicle electronic power steering system.

【Key words】electronic power steering system；electromagnetic compatibility；test method；discrepancy

隨著中國汽車產業持續高速發展，汽車電子進入了飛速發展階段，但由于周圍電磁環境的復雜性，汽車電子面臨的電磁抗擾性問題較為突出。電子轉向控制系統作為汽車行駛安全的重要部件，也需進行電磁兼容性試驗來確保其抵抗復雜電磁環境干擾的能力。目前針對汽車電子助力轉向系統抗干擾性能，國內主要有GB 17675—2021《汽車轉向系 基本要求》^[1]和GB 34660—2017《道路車輛 電磁兼容性要求和試驗方法》^[2]2項標準，本文對2項標準涉及轉向的系統類型和工作原理進行介紹，對其相關的電磁兼容試驗方法進行對比分析，并對汽車電子助力轉向系統電磁兼容的其它試驗方法進行探索。

1" 電子助力轉向系統概述

汽車轉向系統控制汽車轉向，是汽車重要組成部分，目前汽車上裝載的電子助力轉向系統分為電動助力轉向系統EPS和電動液壓助力轉向系統EHPS。電動助力轉向系統是在傳統機械轉向系統的基礎上發展起來的，利用電機產生的動力來幫助駕駛員轉向，該系統主要由信號傳感器（包括扭矩傳感器、角度傳感器和車速傳感器）、轉向輔助機構（電機、離合器、減速傳動機構）和電子控制裝置3部分組成。當駕駛員操縱方向盤時，扭矩角傳感器根據輸入的扭矩和轉向角產生相應的電壓信號，車速傳感器檢測車速信號，控制單元根據電壓和車速信號給出指令控制電機的運行，從而產生所需的轉向助力。扭矩傳感器與轉向軸連接，當轉向軸轉動時，扭矩傳感器開始工作，將輸入軸和輸出軸在扭桿作用下的相對轉動角位移轉換成電信號，并傳遞給ECU。電子控制單元根據車速傳感器和扭矩傳感器的信號確定電機的旋轉方向和助力電流的大小，從而實時控制助力轉向。電動液壓助力轉向系統通過ECU控制電機轉速，然后電機驅動轉向油泵工作，電機轉速越高，油泵的流量和壓力越大，提供的助力就越大，通過調節電機的轉速可以實現可變助力。

2" 標準對比解析

電磁輻射抗干擾測試是最基本的電磁兼容抗擾度測試項目之一，指存在輻射的情況下，各種裝置、設備或系統抵抗輻射的一種能力。設備敏感度越高，抗干擾的能力越低。進行車輛電子助力轉向系統的輻射抗干擾測試的目的是保證車輛在受到外界施加干擾時，車輛自身的電子助力系統不會失效。一般情況下傳統機械轉向系統不受電磁輻射干擾，只有電子助力轉向系統才需要做電磁輻射抗干擾測試。

GB 34660—2017是汽車電磁兼容的公告準入標準，標準中明確了整車輻射抗擾測試方法，其中就考察了電子助力轉向系統的電磁輻射抗干擾能力。GB 17675—2021是產品標準，其中對于汽車轉向系統的電磁兼容性并沒有描述試驗方法，關于電子助力轉向系統電磁兼容性的要求來自4.1.5，即與汽車轉向相關的車輛電氣控制系統不得因電磁干擾而影響轉向功能，并應滿足GB 3466—2017中的技術要求。以上2項標準的對比如表1所示，其中GB 17675—2021的試驗方法為各檢測機構目前采用的試驗方法。

從表1可知，除車輛試驗條件和失效判定準則外，其它設置基本一致，GB 34660—2017關注的是車輛行駛狀態（動態）中受到電磁輻射時，車輛電子助力轉向系統和方向盤的抗干擾性能。GB 17675—2021關注的是方向盤動態轉動情況下受到電磁輻射時，車輛電子助力轉向系統和方向盤的抗干擾性能。汽車整車的電子助力轉向系統電磁兼容試驗應模擬車輛正常駕駛狀態受到電磁輻射干擾，車輛的電子助力轉向系統是否失效，因而要求試驗過程中需要增加暗室內動態轉向過程操縱、監控手段，而行業現有EMC試驗室內配備的轉轂基本都不具備轉向能力，但因轉向相關系統在原地轉向狀態時與動態轉向工作狀態相同，所以采取車輛靜態代替動態的方式。目前檢測機構的做法是采用轉向輔助系統（轉向機器人）對車輛施加給定的扭矩進行原地轉向，通過對轉向角度的監控來評價車輛電子轉向控制系統的電磁抗擾性。

3" 電子助力轉向系統電磁兼容其它試驗方法探索

依靠對轉向角度的單一監控并不能完全判斷與轉向相關的車輛電氣控制系統功能異常情況，在實際路面測試中，即使轉向系統助力失效，車輛依舊可以偏轉至相同的角度，只不過所需力矩變大，所需機動時間增加，轉向半徑增大。在實際駕駛車輛中，判斷電子助力轉向系統異常的情況是通過方向盤變重（助力減輕）或方向盤變輕（助力增加），需要通過監控力矩來確定。建議可以通過以下3種方法多維度判定汽車電子助力系統的抗干擾性能。

1）試驗前測量方向盤左右旋轉最大角度，然后通過給定最大轉向角度，讓轉向機器人工作在角度模式，測量抗擾測試前和測試時的扭矩和角度，通過監控扭矩變化、角度變化和轉向時間，判定電子助力轉向系統是否失效。以10%的轉向操縱力變化和轉向時間變化作為失效判定標準，在受到電磁輻射干擾時，方向盤無法達到設定轉向角度，轉向周期內所需轉向操縱力變化大于10%，左右轉向周期轉向時間變化大于10%，則判定失效。

2）設定合適扭矩，讓轉向機器人工作在扭矩模式，測量抗擾測試前和測試時的扭矩和角度。監控抗擾測試時轉向角度變化和扭矩變化，以10%的角度變化和轉向時間變化作為失效判定標準，對比抗擾測試前轉向周期內最大角度變化大于10%，左右轉向周期轉向時間變化大于10%，判定失效。

3）通過監測抗擾測試時車輛與汽車轉向相關的車輛電氣設備電壓變化，如轉向時EPS異常電壓變化和EPS中的扭矩變化曲線。如果EPS中扭矩變化曲線與轉向機器人的扭矩變化曲線大相徑庭，則判定失效。

企業在制定汽車轉向電磁兼容企業標準或研發階段進行汽車轉向電磁兼容委托測試時，可增加試驗等級到50V/m、75V/m和100V/m或增加測試頻段，以此來對比不同試驗等級之間的電子助力轉向系統的差異情況。

4" 試驗注意事項

在試驗過程中應注意以下幾點。

1）試驗前應保證方向盤和電子助力系統正常工作。

2）轉向機器人設備不會受到電磁輻射干擾，導致功能異常。

3）不同車輛的方向盤轉向操縱力是不一樣的，方向盤的最大角度也存在偏差。實驗時應注意轉向機器人的設置。

4）試驗時應監控方向盤和轉向輪同時的角度變化。

5）輻射抗擾度測試時，若方向盤在某一周期內，角度變化滿足10%，轉向時間明顯異常于其它周期，表示在該周期內轉向功能存在異常，需排查是否為電磁輻射干擾導致。

5" 結束語

GB 17675—2021和GB 34660—2017的強制實施提高了汽車整車的安全性和可靠性，汽車電子助力轉向系統只是GB 34660—2017標準中抗干擾測試中的一項檢驗，而GB 17675—2021標準是專門針對汽車電子助力轉向系統性能測試的一個標準。汽車在研發階段做好這2項標準的測試，能較好地解決整車電子助力轉向系統電磁輻射抗干擾問題，從而有效保證了汽車的品質。

參考文獻：

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（編輯" 楊凱麟）

收稿日期：2023-08-30

作者簡介

林巧（1992—），女，電磁兼容測試工程師，主要從事汽車電磁兼容測試與研究工作。