真空泵控制器EMC 试验测试布置设计

潘亚宁

（国机智骏汽车有限公司，北京 100000）

1 前言

随着社会对全球可再生资源危机意识的不断提高，纯电动汽车在我们生活中越来越普遍，全面提倡节能减排，绿色出行。自2019年国家强制性实施国VI排放标准后，更加速了新能源汽车的发展，新能源汽车的普及将是社会发展的必然产物。

纯电动汽车的制动助力系统一般采用真空助力形式。由于控制系统的硬件电路随机故障，或者数据总线传递的非意图制动指令，或者踏板行程传感器信号故障导致控制策略发出非意图制动指令等系统的失效模态，都会危及汽车的行驶安全，因此对于实现电动制动助力系统的安全目标以及设计有效可靠的安全机制都面临着极大挑战。真空泵控制器作为电动真空泵助力系统的核心器件，所以在汽车试验过程中，为了保证其运行的安全可靠性，真空泵控制器的EMC性能测试必不可少。零部件的EMC性能是主机厂选择供应商的重要指标，其性能的好坏直接影响到客户对汽车品牌的选择。

2 电动真空助力系统组成及工作原理

电动真空助力系统由真空泵、真空罐、真空泵控制器/传感器、真空助力器、真空软管以及14V电源等组成。其工作过程为：当驾驶员启动汽车时，车辆电源接通，控制器开始进行系统自检，如果真空罐内的真空度小于设定值，真空罐内的真空压力传感器输出相应电压信号至控制器，此时控制器控制真空泵开始工作，启动抽气；当真空度达到设定值后，真空压力传感器输出相应电压信号至控制器，此时控制器控制真空泵，停止抽气。当真空罐内的真空度因制动消耗，真空度小于设定值时，电动真空泵再次开始工作，如此循环。

3 电磁兼容测试及台架设计要求

真空罐总成上配置了真空泵控制器和传感器，应当满足整车厂对其约定的电磁兼容性能指标，以消除因电磁干扰导致信号失真或电子元件损坏等故障。本案例中的被测件是真空泵控制器，总共需要进行6项EMC测试，其中发射类2项，包括辐射发射和传导发射；抗扰类4项，包括瞬态传导抗扰、辐射抗扰、大电流注入和静电放电。

以辐射发射为例，为确定真空泵控制器的骚扰特性，应使其处于正常工作状态且持续运行。因电动真空助力系统属于间歇式的工作模式，单次工作时长小于测试时长，就会导致有效测试数据缺失，不能满足0.15MHz～2.5GHz全频段测试要求，无法完整地反映骚扰特性，并且测试全过程必须避免真空泵运行产生的骚扰；以辐射抗扰为例，需要观察负载的电压和电流变化值来判断控制器是否满足抗扰要求。

本次设计要求既能满足真空泵控制器处于持续工作的典型状态，又能排除辐射发射测试时真空泵对测试数据的干扰，并且满足抗扰测试过程实时监控参数变化的目的。

4 试验台架设计方案

4.1 单向阀的应用

单向阀作为真空泵气体通断的关键部件，作用是只允许介质向一个方向流动，而且阻止反方向流动。通常这种阀门是自动工作的，在一个方向流动的气体压力作用下，阀瓣打开；气体反方向流动时，由气体压力和阀瓣的自重合阀瓣作用于阀座，从而切断流动。

本次试验台架我们使用单向阀代替真空助力器与真空罐连接，根据试验需要通过插拔单向阀，调节真空罐内的压力始终保持正常大气压状态，间接达到真空泵控制器持续工作的目的。如图1所示。

图1 安装示意图

4.2 电子模拟器的应用

本次试验台架的试验要求是：①辐射发射测试：被测件需连接真实负载或模拟负载来模拟真空泵控制器在整车环境下的工作状态，且该负载本身运行时不能对测试环境产生任何干扰。②辐射抗扰：在试验过程中需要能够实时测量显示负载的运行电流、电压值大小，以便记录异常情况下的抗扰测试等级、出现异常时的频率段等信息。因为真空泵本身就属于电机类产品，在屏蔽室内作为负载运行时肯定会产生辐射干扰，导致真空泵控制器辐射发射测试数据不够准确，所以真空泵不能作为负载出现在屏蔽室内。

综合各方面考虑因素，选择电子模拟器（图2）作为真空泵控制器的模拟负载。主要是因为：①电子模拟器放置在屏蔽室外，通过同轴屏蔽电缆与真空泵控制器连接，很好地屏蔽了测试环境中的干扰因素；②电子模拟器不仅能够提供电压输入，同时还能够实时测量电路中的电流值，在辐射抗扰测试时，非常快速直观地识别异常情况的变动。

图2 电子模拟器

5 试验布置实施过程

1）非工作状态：将真空助力制动系统与14V电源断开，由单向阀代替真空助力器与真空罐直接连接，此时可确保真空罐与外界大气压隔绝，此时真空罐处于正常大气压，控制器未工作。如图3所示。

图3 非工作状态

2）制动状态：接通14V电源，制动系统上电连接，此时真空泵控制器开始进行系统自检。检测真空罐内的真空度小于设定值，真空罐内的真空压力传感器输出相应电压信号至控制器，控制器开始控制电动真空泵开始工作，启动抽气。真空度达到设定值后，真空压力传感器输出相应电压信号至控制器，控制器控制真空泵停止工作，停止抽气，此时真空罐处于负压状态，控制器暂停工作。如图4所示。

图4 制动状态

3）停止制动：断开真空泵与真空泵控制器之间的连接线，由屏蔽室外的电子模拟通过同轴屏蔽电缆与控制器连接，代替真空泵作为制动系统的负载。目的是为了排除真空泵运行时对测试环境产生的干扰。此时真空罐处于负压状态，控制器暂停工作。如图5所示。

图5 停止状态

4）试验状态：拔掉单向阀，此时真空罐与外界相通，控制器内的压力传感器会检测到真空罐的压力由原来的负压变化为正常大气压力，此时真空泵控制器开始工作。由于此时真空泵已经与控制器断开，所以就没有执行元件给真空罐抽真空，则真空罐一直处于正常大气压状态下，控制器则持续工作。如图6所示。

图6 试验状态

6 结论

通过对真空泵控制器试验台架的研究，结合现场试验的实际需求，成功设计出真空泵控制器EMC试验台架。该台架经过多次试验验证后，试验数据准确，满足EMC试验测试要求。目前该试验台架已经应用到多款车型的真空泵EMC测试中，并很好地完成EMC试验任务，为设计研发验证提供了准确的数据支持。