ECU电磁兼容试验用负载和监控系统

王涛，高鑫，李忠银

（潍柴动力股份有限公司，山东 潍坊 261061）

为满足法规要求，ECU在开发过程需要进行电磁兼容试验，本文主要阐述一种ECU电磁兼容试验过程中使用的负载箱和监控系统的设计与实践。

通过对标准中试验项目的理解，在产品的开发过程中应同时进行发射和抗扰性设计，因为该系统需要与ECU同步放置在电波暗室中进行试验，同时又不能对ECU的试验结果产生干扰，该系统典型性能要求为：电磁发射强度低于标准限值6dB，抗电磁辐射能力不低于150V/m。要求满足性能的同时能给ECU提供稳定的激励信号及监控ECU的工作状态。

1 ECU典型电磁兼容试验布置

ECU典型辐射发射和辐射抗扰试验环境如图1所示，ECU通过直流滤波电源（蓄电池）供电，负载箱为ECU提供激励信号和负载，负载箱的控制系统控制和监控ECU的工作状态。

图1 辐射发射试验测试布置

辐射发射分为宽带辐射发射和窄带辐射发射，辐射发射试验一般流程为先采集背景噪声，即负载箱工作但ECU不工作，此时使用天线采集系统的辐射发射强度，该辐射发射强度需比标准中规定的限值低6dB，然后控制ECU工作在典型的工况下，再次采集系统的辐射发射强度，将该强度与标准中的限值进行对比，未超过限值认为测试通过。

辐射抗扰试验（替代法）的一般流程为：先使用场强探头进行电场的校准，负载箱控制系统控制ECU工作在典型的工况下，并实时监控ECU的工作状态，此时对系统施加电场，负载箱和控制系统对电场施加过程中的ECU数据进行记录，并对超差或失效的数据进行记录和报警，如果整个电场施加过程中无信号超差或失效，则认为测试通过。

2 ECU功能框图

ECU典型功能框图如图2所示。

图2 ECU典型功能框图

1）主要输入的功能模块有以下几种：①正时信号采集模块采集发动机输出的曲轴和凸轮轴信号用来确定发动机的正时，一般信号类型为无源磁电型传感器；②转速信号采集模块用来采集例如车速、风扇转速等信号；③开关状态检测模块用来检测整车上如空调、巡航等控制开关的状态；④数模转换模块用于采集传感器的压力和温度信号，如发动机水温、进气压力等。

2）主要输出模块的功能由传感器供电。①继电器驱动模块，用于驱动各类继电器，如启动继电器，进气加热继电器等；②喷油驱动模块主要用于驱动发动机的喷油嘴；③PWM驱动模块主要用于驱动发动机或车辆上的开度阀，如燃料计量单元、电磁风扇等。

3 负载箱架构

如图3所示，负载箱系统整个分为如下几部分，对该系统要求最高的为采集板部分，该部分为ECU提供激励信号和监控ECU的工作状态，最容易被干扰和产生无意的超标发射。ECU与负载箱、负载箱与上位机之间均采用CAN通信进行数据交互，中间的数据传输线采用CAN转化为光纤的方式进一步减小发射和被干扰可能性。

图3 负载箱系统构成图

4 采集板实现方案

如图4所示，采集板主要分为两部分，分别是信号采集模块和激励发生模块。ECU的驱动通过连接线与负载连接，信号采集模块采集ECU驱动负载所产生的电压和电流信号，并将各项参数通过光电转换器发送给上位机，上位机再判断各项驱动功能是否正常工作；上位机控制激励发生模块模拟多种真实的传感器产生电压电流及转速等信号，并将其输入给ECU，来模拟发动机的各种工作状态。采集板使用全封闭的金属外壳，并使用专用的锂电池供电，同时采集板的电源转换模块多采用LDO而非DCDC，以防止对外产生干扰和受到外界干扰。

图4 采集板功能示意图

5 结语

本文主要阐述一种ECU电磁兼容试验过程中使用的负载箱和监控系统的设计与实践，通过使用模拟负载和模拟激励信号使ECU工作在常用工作状态下，以尽可能地得到真实并详细的试验数据，对类似产品的试验设计具有一定的参考价值。

如图5所示，该种设计的负载箱的辐射发射完全可以满足CISPR25中规定的Level5要求，并且在150v/m的强电场条件下数据采集误差不超过1%。

图5 辐射发射试验波形