Kompleksowy przewodnik po systemie testowania wtrysku prądu w pojazdach samochodowych EMC

Wraz z ciągłym rozwojem technologii nowych źródeł energii i inteligentnych pojazdów połączonych, liczba elektronicznych jednostek sterujących stosowanych w pojazdach stale rośnie. Wewnątrz pojazdu gęsto rozmieszczona jest duża liczba czujników, kontrolerów domeny i pokładowych modułów komunikacyjnych. Podczas eksploatacji pojazdu silniki, układy zapłonowe i różne urządzenia przełączające generują znaczne zakłócenia elektromagnetyczne o częstotliwości radiowej. Wiązki przewodów pojazdu działają jak anteny odbiorcze i są podatne na sprzęganie się różnych prądów zakłócających o częstotliwości radiowej, co może powodować zniekształcenia sygnału, awarie komunikacji i zaburzenia logiki sterowania podzespołów elektronicznych. W poważnych przypadkach bezpieczeństwo jazdy będzie bezpośrednio zagrożone. Aby zidentyfikować luki w zabezpieczeniach kompatybilności elektromagnetycznej pokładowych podzespołów elektronicznych na wczesnym etapie, testowanie metodą wtrysku prądu stało się niezbędnym podejściem weryfikacyjnym odporności elektroniki samochodowej na zakłócenia elektromagnetyczne. System testowania metodą wtrysku prądu (Bulk Current Injection Test System) stanowi podstawową platformę sprzętową do przeprowadzania takich testów. Niniejszy artykuł koncentruje się na LISUN System testowy LSBCI‑40 z wtryskiem prądu, szczegółowo omawiający zasadę działania, skład systemu, metodologie testowe, kryteria oceny oraz wartość użytkową w przemyśle. Szczegółowe informacje o produkcie.

Podstawowa zasada i pozycja w branży systemu testowego z wtryskiem prądu masowego
System testowania wtrysku prądu luzem (Bulk Current Injection) to urządzenie do testowania odporności elektromagnetycznej opracowane przez LISUN Specjalnie dla sektora elektroniki samochodowej, transportu kolejowego i sterowania przemysłowego. Jego podstawową funkcją jest symulacja zakłóceń przewodzonych o częstotliwości radiowej, na jakie narażone są urządzenia elektroniczne w złożonych środowiskach elektromagnetycznych. Poprzez wstrzykiwanie prądu o częstotliwości radiowej o określonej wartości do wiązki kablowej testowanego urządzenia, system ocenia stabilność działania urządzeń elektronicznych narażonych na zakłócenia o częstotliwości radiowej. Wykrywa on z wyprzedzeniem nieprawidłowości funkcjonalne wywołane problemami z kompatybilnością elektromagnetyczną, takimi jak zniekształcenia sygnału, błędy komunikacji magistrali i awarie sterowania, oraz zapewnia kluczowe wsparcie testowe dla produktów, które muszą przejść międzynarodową certyfikację EMC.

W odróżnieniu od testów odporności na promieniowanie przeprowadzanych w komorze bezechowej, testowanie BCI nie wystawia testowanego urządzenia na działanie przestrzennych pól promieniowania. Zamiast tego stosuje się sprzężenie magnetyczne, aby bezpośrednio wprowadzić prąd zakłócający o częstotliwości radiowej do wiązki przewodów testowanego urządzenia, odtwarzając rzeczywiste zakłócenia radiowe o częstotliwości wspólnej w pojeździe, sprzężone na wiązkach przewodów pojazdu. W ramach ram norm EMC dla podzespołów samochodowych, normy GB/T 33014.4‑2016, ISO 11452‑4:2020 i SAE J1113/4‑2020 określają kompletne wymagania dotyczące metod testowania BCI, konfiguracji testowej i procedur kalibracji. BCI został powszechnie przyjęty jako obowiązkowy element testowy w ocenie dopuszczalności podzespołów przez krajowych producentów samochodów, obejmujący elektroniczne elementy sterujące do pojazdów z konwencjonalnym paliwem, pojazdów hybrydowych i pojazdów elektrycznych zasilanych akumulatorowo.

LSBCI-40_Masowy system testowania wtrysku prądu

Konfiguracja sprzętowa i kluczowe parametry systemu testowego z wtryskiem prądu LSBCI‑40
System testowy z wtryskiem prądu LSBCI‑40 to w pełni zintegrowana jednostka testowa. Jej jednostka centralna zawiera generator sygnału RF, liniowy wzmacniacz mocy, trzykanałowy miernik mocy i sprzęgacz kierunkowy. Jest on wyposażony w zewnętrzne sondy pomiarowe, przyrządy kalibracyjne oraz sztuczną sieć zasilającą i obsługuje zarówno standardowe tryby testowe BCI w pętli otwartej, jak i zamkniętej, zgodne z zakresem częstotliwości, trybami modulacji i prądem testowym określonymi w odpowiednich normach. Poniższa tabela przedstawia główne parametry techniczne systemu testowego z wtryskiem prądu LSBCI‑40.

Kompletny system testowy Bulk Current Injection zawiera również uziemienie odniesienia oraz izolacyjne wsporniki. Opcjonalne akcesoria obejmują dedykowany stół testowy BCI oraz szafkę ekranującą elektromagnetycznie. Zgodnie ze standardowymi wymaganiami dotyczącymi konfiguracji testowej, uziemienie odniesienia powinno być wykonane z mosiądzu o grubości powyżej 0.5 mm i impedancji uziemienia kontrolowanej w zakresie 2.5 milioma. Badane urządzenie powinno być umieszczone na izolacyjnych wspornikach o stałej dielektrycznej ≤1.4 i grubości 50 mm ± 5 mm. Całkowita długość wiązki przewodów testowych powinna wynosić 1000 mm ± 100 mm, zgodnie z normami. Testy należy przeprowadzać z sondą pomiarową umieszczoną w trzech typowych odległościach: 150 mm, 450 mm i 750 mm od badanego urządzenia, aby symulować rzeczywisty stan sprzężenia interferencyjnego w różnych położeniach wiązek przewodów pojazdu.

Dwa tryby testowania i przebieg pracy testowej systemu testowego z wtryskiem prądu zbiorczego
System testowy Bulk Current Injection oferuje metodę pętli otwartej (metodę substytucyjną) i metodę pętli zamkniętej. Między tymi dwoma trybami występują zauważalne różnice w logice kalibracji i mechanizmie sterowania. W przypadku testów pętli otwartej, kalibracja sondy powinna zostać przeprowadzona na przyrządach kalibracyjnych z wyprzedzeniem, aby zbudować relację mapowania między prądem docelowym a mocą wyjściową. Podczas testów formalnych, wstępnie skalibrowane parametry mocy są stosowane do wstrzykiwania zakłóceń bez monitorowania w czasie rzeczywistym prądu o częstotliwości radiowej w wiązkach przewodów. Testy przemiatania częstotliwości są przeprowadzane w oparciu o wstępnie ustalone krzywe kalibracji mocy. Charakteryzujący się dużą szybkością testowania, tryb pętli otwartej jest wykorzystywany głównie do wstępnej oceny prac badawczo-rozwojowych oraz weryfikacji spójności produkcji masowej komponentów.

Metoda pętli zamkniętej wykorzystuje dodatkowe sondy monitorujące prąd. Prąd o częstotliwości radiowej przepływający przez wiązki przewodów jest stale rejestrowany w czasie rzeczywistym podczas testów. System testowy Bulk Current Injection porównuje zmierzoną wartość prądu z zadanym prądem docelowym i dynamicznie dostosowuje wyjście wzmacniacza mocy, aby ustabilizować prąd o częstotliwości radiowej w wiązkach przewodów na poziomach wymaganych przez odpowiednie normy. Tryb pętli zamkniętej zapewnia doskonałą dokładność testu i jest stosowany do rygorystycznej walidacji podzespołów krytycznych dla bezpieczeństwa, takich jak jednostki sterujące hamulcami pojazdów, sterowniki układu kierowniczego i kontrolery domeny autonomicznej jazdy. Niezależnie od wybranego trybu testowania, kalibracja systemu musi zostać zakończona przed formalnym testowaniem, aby wyeliminować błędy pomiaru spowodowane utratą sygnału sondy i kabla, zapewniając powtarzalne i porównywalne wyniki testów w celu spełnienia wymagań certyfikacyjnych.

Po zakończeniu testów stan działania testowanego sprzętu należy podzielić na pięć stopni: stopień A, stopień B, stopień C, stopień D i stopień E. Stopień A oznacza, że ​​wszystkie funkcje i wydajność pozostają normalne bez żadnych anomalii. Stopień B oznacza odchylenie wydajności poza tolerancję w warunkach zakłóceń, z automatycznym odzyskiwaniem i nienaruszonymi danymi po usunięciu zakłóceń. Stopień C oznacza tymczasową utratę funkcji, a funkcje mogą zostać przywrócone automatycznie po ustąpieniu zakłóceń. Stopień D oznacza utratę funkcji, która wymaga ręcznej interwencji w celu ich odzyskania. Stopień E odnosi się do trwałej awarii funkcji; sprzęt nie może wznowić normalnej pracy nawet po usunięciu zakłóceń. W przypadku certyfikacji EMC, krytyczne komponenty muszą zazwyczaj uzyskać stopień A lub stopień B. Stopnie C, D i E są traktowane jako awaria testu. Ulepszenia sprzętowe, takie jak dodawanie komponentów filtrujących, optymalizacja układu uziemienia i wdrożenie ekranowania wiązek przewodów, należy przeprowadzić przed ponownym uruchomieniem testów BCI.

Wartość zastosowania przemysłowego systemu testowego z wtryskiem prądu
W branży elektroniki samochodowej, system testowania wtryskiem prądu (Bulk Current Injection Test System) umożliwia weryfikację odporności elektromagnetycznej komponentów, takich jak sterownik silnika (ECU), jednostka sterująca nadwozia (CPU), kontroler domeny ADAS, system zarządzania akumulatorem BMS, bramka pokładowa (On-board Gateway) i inne. System testowania wtryskiem prądu (Bulk Current Injection Test System) jest również wykorzystywany w urządzeniach pokładowych transportu szynowego, a także w sterownikach PLC i przetwornicach częstotliwości z dziedziny sterowania przemysłowego do walidacji odporności wiązek przewodów na zakłócenia częstotliwości radiowej. Wielu usterek sprzętowych nie da się wykryć za pomocą konwencjonalnych testów po włączeniu zasilania. Ukryte błędy, takie jak utrata pakietów magistrali, dryft sygnału i sporadyczne restarty, można odtworzyć jedynie poprzez wprowadzenie zakłóceń częstotliwości radiowej do wiązek przewodów za pośrednictwem interfejsu BCI. Zastosowanie systemu testowania wtryskiem prądu (Bulk Current Injection Test System) do wykrywania usterek kompatybilności elektromagnetycznej na etapie badań i rozwoju pozwala uniknąć sporadycznych awarii w terenie po produkcji masowej i montażu pojazdu, zmniejszyć ryzyko wycofania pojazdu z rynku oraz zwiększyć niezawodność i bezpieczeństwo produktów elektronicznych.

Z technicznego punktu widzenia, system testowania prądem zwarciowym (Bulk Current Injection Test System) nie może działać niezależnie. Musi współpracować z otoczeniem ekranowanym, sztuczną siecią zasilającą oraz narzędziami do monitorowania stanu testowanego sprzętu, aby w pełni spełniać standardowe specyfikacje. W związku z trendami wysokiego napięcia i ewolucją architektury elektronicznej pojazdów elektrycznych zorientowanej na domenę, wiązki przewodów pokładowych stają się coraz bardziej skomplikowane, a ryzyko sprzężenia elektromagnetycznego na wiązkach stale rośnie. W związku z rosnącymi wymaganiami dotyczącymi zastosowań systemu testowania prądem zwarciowym (Bulk Current Injection Test System) w badaniach i rozwoju produktów, w zewnętrznych laboratoriach badawczych oraz w projektach kwalifikacji komponentów producentów pojazdów, system ten stale się rozwija. System testowania prądem zwarciowym (Bulk Current Injection Test System) LSBCI‑40 może automatycznie wykonywać przemiatanie częstotliwości, przełączanie modulacji i rejestrowanie danych, a także bezpośrednio eksportować wykresy testowe, minimalizując błędy spowodowane przez człowieka i poprawiając ogólną wydajność testów EMC.

Wniosek
Wydajność kompatybilności elektromagnetycznej stanowi niezbędny wskaźnik jakości nowoczesnych produktów elektroniki samochodowej. Wykorzystując metodologię wtrysku prądu, system testowy Bulk Current Injection symuluje rzeczywiste sprzężenie zakłóceń radiowych w wiązkach przewodów i ilościowo ocenia odporność urządzeń elektronicznych na zakłócenia przewodzone przez częstotliwości radiowe. Przykładowym produktem jest LSBCI-40. System testowania wtrysku prądu luzem System jest w pełni zgodny z normami krajowymi i międzynarodowymi, w tym GB/T 33014.4‑2016 i ISO 11452‑4. Umożliwia on przeprowadzanie testów odporności elektroniki samochodowej, infrastruktury transportu szynowego oraz przemysłowych urządzeń sterujących w trybie pętli otwartej i zamkniętej, a także z wyprzedzeniem identyfikuje potencjalne zagrożenia EMC. Dla inżynierów badawczo-rozwojowych i instytucji testowych, kompleksowa wiedza na temat zasad, parametrów sprzętowych, konfiguracji testów i kryteriów oceny wyników systemu testowego Bulk Current Injection Test System wspiera prawidłowe wykonywanie testów i dokładną lokalizację usterek EMC, zapewniając tym samym techniczną gwarancję bezpiecznej i stabilnej pracy produktów elektronicznych.