汽车电磁兼容性研究与试验.docx

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汽车电磁兼容性研究与试验

汽车电磁兼容性研究与试验

收稿日期:

2020-09-12

TheEMCPerformanceStudyandTestofAnti-lockBrakingSystem

HuangXuemei,LaiZhida,LiBiao,TanJianrong

（StateKeyLaboratoryofVehicleNVHandSafetyTechnology,Chongqing400039,China

Abstract:

Anti-lockbrakingsystem（ABSisoneoftheimportantactivesafetydevicesinautomobile.Duringoperating,itwillproduceelectromagneticinterferencewhichaffectsthenormaloperationofotherelectrical/electronicsystem（ESA.Atthesametime,ABSwillbedisturbedbyotherESA.Asaresult,itmaygeneratewrongactionorbecomeinvalidwhichconcernsthereliabilityandsecurityofvehicle.Therefore,electromagneticcompatibilityperformanceofABSisparticularlyimportant.ThemeasuringmethodsofelectromagneticradiationdisturbancefromABSanditsradiatedimmunitywereexpounded.Combinedbyitsworkprinciple,thedisturbanceresourcesandsusceptivecomponentswereanalyzedcomprehensively.Keywords:

anti-lockbrakingsystem;electromagneticcompatibility;conductedemission;radiatedemission;immunity

防抱死制动系统（ABS在保持汽车制动时的方向稳定性,有限度地缩短制动距离和提高汽车制动安全性方面作用明显,全世界对ABS的应用都非常重视[1-3]。

ABS作为现代汽车的一项关键性技术,具有广阔的发展前景。

2004年10月1日,国家标准GB7258—2004《机动车安全运行技术条件》正式规定了总质量大于12t的长途客车,总质量大于16t且允许挂接总质量大于12t的载货

车,总质量大于10t的挂车,必须安装符合国家标准GB/T13594—2003《机动车和挂车防抱制动系统性能和试验方法》要求的防抱死制动装置。

国家标准GB/T13594—2003中明确规定了ABS的电磁兼容（EMC性能必须符合GB18655—2002《用于保护车载接收机的无线电骚扰特性的限值和测量方法》和GB/T17619—1998《机动车电子电器组件的电磁辐射抗扰性限值和测量方法》的相关

148汽车工程学报第1卷

要求。

其电磁干扰性能主要是考虑ABS动作的时候对别的电子电气系统的影响,而抗干扰性能是指ABS在外界或车载电子电气系统的干扰下能否正常工作,该性能尤为重要。

本文搭建了ABS的EMC测试平台,对商用车ABS的电磁干扰和抗干扰性能进行了系统的测试和分析。

1气压ABS的原理

气压制动系统主要用于中、重型载货汽车上。

气压ABS系统通常由车轮轮速传感器、制动压力调节装置、电子控制单元（ECU和ABS警示灯等组成,图1为一种较为典型的气压防抱死制动系统[4]

。

其中,轮速传感器是ABS控制系统的信息感知元件,目前广泛应用的是磁电式转速传感器;ECU是整个ABS系统的控制中枢,它接收轮速传感器送来的信号,计算出制动时的车轮速度、车速、滑移率以及车轮加速度等值,并对其进行比较、分析和判断,然后向制动压力调节装置发出控制指令,使其输出相应的制动气压控制车轮的转速;制动压力调节装置是防抱死制动系统的

执行机构。

图1气压ABS的典型结构图

图4传导干扰电流测试结果（控制线/信号线

图3传导电压测试结果（电源线

图2传导电压发射实验布置

2ABS系统的电磁兼容试验

2.1传导发射试验

该试验目的是防止ABS工作时,通过同一供电回路对其它车载电子零部件产生干扰。

根据GB18655—2002第1部分第4章《对车辆和零部件/模块发射测量的一般要求》、第6章《仅用于零部件/模块试验的试验设备》和第3部分第11

章《零部件/模块的传导发射》、第3部分第12章《零部件传导骚扰限值》的内容,利用人工电源网络（LISN和电流探头分别对电源线和控制线/信号线进行传导干扰电压和传导干扰电流测量,测量频率范围为0.15~108MHz。

本文选用四通道ABS进行试验,测试过程中ABS处于自检状态,电磁阀按照一定的频率处于工作状态,电源线长度为0.2m,其余按标准布置,如图2所示。

传导电压发射结果和传导电流发射结果分别如图3和图4所示。

图3和图4中的蓝色曲线为峰值扫描结果,绿色曲线为平均值扫描结果。

图3中的5条红色限值从上至下分别是零部件电源输入端宽带传导骚扰限值（峰值等级1到等级5,图4中的5

条

增刊1黄雪梅等:

汽车ABS电磁兼容性研究与试验149

红色限值从上至下分别是控制/信号线的宽带传导电流限值（峰值等级1到等级5。

从图中可以看出电源线电压发射低于第4级限值,控制线/信号线电流发射低于第5级限值。

由于测试过程中,电磁阀以固定频率处于工作状态,会产生较大的di/dt和du/dt,从而产生较大的峰值电压,特别在ABS控制器的工作频率及其谐波频率点上产生更大的尖峰脉冲,这些干扰会对其它的车载电子零部件产生干扰,因此在产品设计过程中必须采取相关措施来降低或者抑制这些干扰。

2.2辐射发射试验

该试验的目的是防止ABS工作时产生的空间辐射骚扰,对车载无线电通讯和其它车载电子仪器产生影响。

试验频率范围为0.15~960MHz,按照GB18655—2002第一部分第4章《概述之对车辆和零部件/模块发射测量的一般要求》、第6章《概述之仅用于零部件/模块试验的试验设备》和第三部分第13章《车辆零部件和模块的测量之零部件/模块的辐射发射》、第14章《车辆零部件和模块的测量之零部件辐射骚扰限值》的内容进行试验。

0.15~30MHz范围内,使用杆状天线进行测试;30~200MHz和200~960MHz范围内,分别使用双锥天线和对数周期天线进行测试。

测试过程中,电源线信号线长度为1.5m,测试布置如图5所示。

天线处于垂直极化和水平极化的测试结果分别如图6和图7所示。

辐射发射主要是测量从线束向空间辐射的电

图5

辐射发射试验布置

图7辐射发射测试结果（水平极化图6辐射发射测试结果（垂直极化

场强度,辐射发射限值也同样分为5个等级,从图6和图7可以看出,垂直极化骚扰超过了第3级限值,水平极化骚扰超过了第4级限值,并且测试结果中窄带发射很多,大多处于ABS控制器的工作频率及其谐波频率点上。

为了其它车载电子零部件免受ABS的干扰,必须有效降低ABS辐射骚扰水平,可以采用更好材质或采用具有更好屏蔽性能的线缆,特别针对ABS的电源线。

2.3辐射抗干扰试验

该试验的目的是防止ABS系统受到其它车载控制器放电或者强电磁场辐射而产生性能降级或者失效。

根据GB/T17619—1998《机动车电子电器组件的电磁辐射抗扰性限值和测量方法》和ISO11452—2004RoadVehicles-ComponentTestMethodsforElectricalDisturbancesfromNarrowbandRadiatedElectromagneticEnergy—Part2:

Absorber-linedShieldedEnclosure进行测量;在20MHz~1GHz范围内,使ABS系统处于24V/m的自由场中,考核ABS是否能正常工作。

该试验要用到的仪器

150汽车工程学报第1卷

设备有信号源、功率放大器、耦合器、发射天线、场强探头、功率计、功率探头等,试验布置如图8所示,按照功率放大器和天线的频段分段,试验过程见表1

。

图8

辐射抗干扰试验布置

2.4传导抗干扰试验

该试验主要是考核ABS系统在受到如继电器开关过程产生的快速脉冲群,交流或直流马达起动时产生的大能量脉冲,电源与感性负载断开连接时所产生的瞬态脉冲,电流突然中断引起的瞬态脉冲,电源开关瞬态过程产生的电压变化等信

号干扰时,是否能正常工作。

GB/T21437.2—2020《道路车辆由传导和耦合引起的电骚扰第2部分:

沿电源线的电瞬态传导》中第4.4节。

采用的试验仪器有超小型汽车瞬变模拟器UCS200N、抛负载模拟器LD200N、电压跌落模拟器VDS200N50

等,

表1辐射抗干扰测试过程

表2传导抗干扰仪器设备配置

增刊1黄雪梅等:

汽车ABS电磁兼容性研究与试验151

参考文献（References:

示波器和探头用来校准波形参数。

具体的仪器配置见表2,试验过程见表3。

实际上,脉冲5属于能量比较大的脉冲,除了考核被试设备在脉冲5作用下的抗干扰能力外,在相当程度上还在考核它对设备元器件的破坏性。

从试验观察情况看,脉冲1和脉冲2a、2b对ABS的影响还是不小,因此建议制造商或零部件研发工要充分考虑ABS的抗扰性问题,可以通过采用二极管、齐纳二极、变阻器、电容器、抑制滤波器、阻尼电阻等抑制元件连接到可能接收瞬态骚扰的端子。

此外,还应该正确选择安装位置和连接来改善其抗扰性,防止ABS产生误动作或

应该动作的时候不动作,增强汽车整车的安全性。

结论

本文根据行业要求和国际国内标准,搭建了ABS系统的EMC试验平台,阐述了ABS系统的传导发射、辐射发射、辐射抗干扰和传导抗干扰的试验方法,结合ABS系统的工作原理对其EMC性能进行了详细分析,总结了ABS系统的骚扰抑制措施,提出了改善抗扰性的方法,对ABS制造商和研发设计工提供了工程经验和

理论基础。

表3传导抗干扰试验过程

魏朗,王囤.现代汽车制动防抱死系统实用技术[M].

北京:

人民交通出版社,2001:

17-25.

WeiLang,WangTun.AppliedTechnologyofModernAutomotiveAnti-lockBrakingSystem[M].Be