Komplexní průvodce testovacími systémy pro injektáž objemového proudu pro automobilový průmysl s elektromagnetickou kompatibilitou (EMC)

S neustálým rozvojem technologií nových energetických a inteligentních propojených vozidel se množství elektronických řídicích jednotek používaných ve vozidlech neustále zvyšuje. Uvnitř vozidla je hustě rozmístěno velké množství senzorů, řadičů domény a palubních komunikačních modulů. Během provozu vozidla generují motory, zapalovací systémy a různá spínací zařízení značné radiofrekvenční elektromagnetické rušení. Kabelové svazky vozidel fungují jako přijímací antény a jsou náchylné k propojení různých radiofrekvenčních rušivých proudů, které mohou způsobit zkreslení signálu, poruchy komunikace a narušenou řídicí logiku elektronických součástek. V závažných případech bude přímo ohrožena bezpečnost jízdy. Pro včasnou identifikaci zranitelností elektromagnetické kompatibility palubních elektronických součástek se testování proudovým vstřikováním stalo nezbytným ověřovacím přístupem pro elektromagnetickou imunitu automobilové elektroniky. Systém pro testování proudovým vstřikováním je základní hardwarovou platformou pro provádění takových testů. Tento článek se zaměřuje na... LISUN Zkušební systém pro injektáž objemového proudu LSBCI‑40, který podrobně popisuje jeho pracovní princip, složení systému, zkušební metodiky, hodnotící kritéria a aplikační hodnotu pro dané odvětví. Podrobné informace o produktu.

Základní princip a umístění systému pro testování proudem s velkou intenzitou proudu v průmyslu
Jedno Objemový proud Vstřikovací testovací systém (Bulk Current Injection) je zařízení pro testování elektromagnetické imunity vyvinuté společností LISUN konkrétně pro automobilovou elektroniku, železniční dopravu a průmyslové řízení. Jeho hlavní funkcí je simulovat rušení šířené vedením rádiových frekvencí, s nímž se setkávají elektronická zařízení v komplexním elektromagnetickém prostředí. Vstřikováním rádiového proudu o specifické velikosti do kabelového svazku testovaného zařízení systém vyhodnocuje provozní stabilitu elektronických zařízení vystavených rádiovému rušení. Předem detekuje funkční abnormality způsobené problémy s elektromagnetickou kompatibilitou, jako je zkreslení signálu, chyby v komunikaci sběrnice a poruchy řízení, a poskytuje kritickou testovací podporu pro produkty, aby splnily mezinárodní certifikaci EMC.

Na rozdíl od testů vyzařované imunity prováděných uvnitř bezodrazové komory, testování BCI nevystavuje testované zařízení prostorovým vyzařovaným polím. Místo toho aplikuje magnetickou vazbu k přímému injektování vysokofrekvenčního rušivého proudu do kabelového svazku testované jednotky, čímž reprodukuje skutečné soufázové vysokofrekvenční rušení vozidla připojené k kabelovým svazkům vozidla. V rámci standardního rámce EMC pro automobilové součástky specifikují normy GB/T 33014.4‑2016, ISO 11452‑4:2020 a SAE J1113/4‑2020 kompletní požadavky zahrnující zkušební metody BCI, nastavení testu a kalibrační postupy. BCI bylo široce přijato jako povinná zkušební položka pro posouzení přípustnosti součástí od domácích výrobců automobilů a zahrnuje elektronické řídicí součásti pro vozidla na konvenční paliva, hybridní vozidla a vozidla s bateriovým elektrickým pohonem.

LSBCI-40_ Testovací systém vstřikování hromadného proudu

Hardwarová konfigurace a klíčové parametry testovacího systému LSBCI‑40 s proudovou injektáží
Zkušební systém s proudovou injektáží LSBCI‑40 je plně integrovaná zkušební jednotka. Jeho hlavní rám obsahuje generátor VF signálu, lineární výkonový zesilovač, tříkanálový měřič výkonu a směrový vazební člen. Je vybaven externími zkušebními sondami, kalibračními přípravky a umělou sítí a podporuje standardní zkušební režimy BCI s otevřenou i uzavřenou smyčkou, které splňují frekvenční rozsah, modulační režimy a zkušební proud definované v příslušných normách. Níže uvedená tabulka uvádí hlavní technické specifikace zkušebního systému s proudovou injektáží LSBCI‑40.

Kompletní systém pro testování proudovou injektáží zahrnuje také referenční zemnící plochu a izolační podpěry. Volitelné příslušenství zahrnuje specializovaný testovací stůl BCI a skříň pro elektromagnetické stínění. Podle standardních požadavků na testovací nastavení musí být referenční zemnící ploška vyrobena z mosazi o tloušťce nad 0.5 mm a impedanci uzemnění regulovanou v rozmezí 2.5 miliohmů. Testované zařízení musí být umístěno na izolačních podpěrách s dielektrickou konstantou ≤ 1.4 a tloušťkou 50 mm ± 5 mm. Celková délka testovaného kabelového svazku musí být udržována na 1000 mm ± 100 mm, jak je specifikováno normami. Zkoušky se provádějí s injektážní sondou umístěnou ve třech typických vzdálenostech 150 mm, 450 mm a 750 mm od testovaného zařízení, aby se simuloval praktický stav interferenční vazby v různých pozicích kabelových svazků vozidla.

Dva testovací režimy a postup testování systému pro vstřikování objemového proudu
Systém pro testování s injektováním proudu nabízí metodu s otevřenou smyčkou (substituční metoda) a metodu s uzavřenou smyčkou. Mezi těmito dvěma režimy existují znatelné rozdíly v kalibrační logice a řídicím mechanismu. Pro testování s otevřenou smyčkou musí být kalibrace sondy provedena předem na kalibračních přípravcích, aby se vytvořil mapovací vztah mezi cílovým proudem a dopředným výstupním výkonem. Během formálního testování se pro injektování rušení používají předkalibrované parametry výkonu bez monitorování vysokofrekvenčního proudu na kabelových svazcích v reálném čase. Testování frekvenčním rozmítáním se provádí na základě předem stanovených kalibračních křivek výkonu. Režim s otevřenou smyčkou, který se vyznačuje vysokou rychlostí testování, se používá hlavně pro předběžné hodnocení výzkumu a vývoje a ověřování konzistence komponentů v hromadné výrobě.

Metoda s uzavřenou smyčkou využívá další sondy pro monitorování proudu. Během testování je průběžně shromažďován radiofrekvenční proud v reálném čase protékající kabelovými svazky. Systém pro testování s hromadnou injekční proudovou injekcí porovnává naměřenou hodnotu proudu s přednastaveným cílovým proudem a dynamicky upravuje výstup zesilovače výkonu tak, aby stabilizoval radiofrekvenční proud na kabelových svazcích na úrovních požadovaných příslušnými normami. Režim s uzavřenou smyčkou poskytuje vynikající přesnost testování a používá se pro přísnou validaci bezpečnostně kritických součástí, jako jsou řídicí jednotky brzd vozidel, řídicí jednotky řízení a řídicí jednotky domény autonomního řízení. Bez ohledu na to, jaký testovací režim je vybrán, musí být před formálním testováním dokončena kalibrace systému, aby se eliminovaly chyby měření způsobené ztrátou sondy a ztrátou kabelu, a zajistily se tak opakovatelné a srovnatelné výsledky testů pro splnění certifikačních požadavků.

Po dokončení testování se provozní stav testovaného zařízení rozdělí do pěti stupňů: stupeň A, stupeň B, stupeň C, stupeň D a stupeň E. Stupeň A znamená, že všechny funkce a výkon zůstávají normální bez jakýchkoli anomálií. Stupeň B představuje odchylku výkonu nad rámec tolerance při rušení s automatickým obnovením a neporušenými uloženými daty po odstranění rušení. Stupeň C znamená dočasnou ztrátu funkcí a funkce se mohou automaticky obnovit po zmizení rušení. Stupeň D označuje ztrátu funkcí, která vyžaduje ruční zásah pro obnovení. Stupeň E označuje trvalé selhání funkcí; zařízení nemůže obnovit normální provoz ani po odstranění rušení. Pro certifikaci EMC je obecně nutné, aby kritické komponenty dosáhly stupně A nebo stupně B. Stupně C, D a E jsou považovány za selhání testu. Před opětovným spuštěním testů BCI je nutné provést vylepšení hardwaru, jako je přidání filtračních komponent, optimalizace uspořádání uzemnění a implementace stínění kabelových svazků.

Hodnota průmyslového využití testovacího systému pro vstřikování objemového proudu
V automobilovém elektronickém průmyslu provádí systém pro testování vstřikováním proudu (Bulk Current Injection Test System) ověřování elektromagnetické imunity komponent, včetně řídicí jednotky motoru, řídicí jednotky karoserie, řadiče domény ADAS, systému správy baterií BMS, palubní brány a dalších součástí. Palubní řídicí zařízení pro železniční dopravu, stejně jako PLC a frekvenční měniče z oblasti průmyslového řízení, také využívají systém pro testování vstřikováním proudu k ověření odolnosti kabelových svazků vůči rádiovým frekvencím. Mnoho hardwarových vad nelze odhalit konvenčními testy při zapnutí. Latentní závady, včetně ztráty paketů sběrnice, driftu signálu a sporadického restartu, lze reprodukovat pouze vstřikováním rádiového rušení do kabelových svazků prostřednictvím BCI. Použitím systému pro testování vstřikováním proudu k odhalení vad elektromagnetické kompatibility ve fázi výzkumu a vývoje lze zabránit občasným poruchám v provozu po hromadné výrobě a montáži vozidel, snížit rizika stažení vozidel z trhu a zvýšit spolehlivost a bezpečnost elektronických výrobků.

Z hlediska technického testování nemůže systém pro testování proudovou injektáží fungovat samostatně. Aby plně splňoval standardní specifikace, musí spolupracovat se stínícím prostředím, umělou elektrickou sítí a nástroji pro monitorování stavu testovaného zařízení. V důsledku trendů v oblasti vysokého napětí a vývoje elektronické architektury elektrických vozidel zaměřené na určité oblasti se palubní kabelové svazky stávají složitějšími a rizika elektromagnetického rušení na kabelových svazcích neustále rostou. Vzhledem k tomu, že se jedná o klíčové zařízení pro posuzování imunity kabelových svazků, systém pro testování proudovou injektáží se setkává s rostoucími požadavky na aplikace ve výzkumu a vývoji produktů, v testovacích laboratořích třetích stran a v projektech kvalifikace součástí výrobců vozidel. Funkce testovacího softwaru se zároveň neustále zlepšují. Systém pro testování proudovou injektáží LSBCI‑40 dokáže automaticky provádět frekvenční rozmítání, přepínání modulace a zaznamenávání dat a přímo exportovat testovací grafy, čímž minimalizuje chyby způsobené lidským faktorem a zlepšuje celkovou efektivitu testů EMC.

Závěr
Elektromagnetická kompatibilita představuje nepostradatelný ukazatel kvality pro moderní automobilové elektronické výrobky. Systém pro testování s využitím metodiky injektování objemového proudu simuluje reálné vysokofrekvenční rušení na kabelových svazcích a kvantitativně vyhodnocuje odolnost elektronických zařízení proti rušení vedenému vysokofrekvenčnímu vedením. Jako reprezentativní produkt je k dispozici LSBCI‑40. Objemový proud Vstřikovací testovací systém Plně splňuje domácí i mezinárodní normy včetně GB/T 33014.4‑2016 a ISO 11452‑4. Provádí testování odolnosti automobilové elektroniky, železničních dopravních zařízení a průmyslových řídicích zařízení v otevřených i uzavřených testovacích režimech a předem identifikuje potenciální rizika EMC. Pro výzkumné a vývojové inženýry a testovací instituce komplexní znalost principů, hardwarových parametrů, nastavení testu a kritérií pro hodnocení výsledků systému Bulk Current Injection Test System podporuje správné provedení testů a přesnou lokalizaci poruch EMC, čímž poskytuje technickou záruku bezpečného a stabilního provozu elektronických výrobků.