Sveobuhvatni vodič za sustave za ispitivanje ubrizgavanjem velike struje za automobilsku EMC

S kontinuiranim razvojem novih energetskih i inteligentnih tehnologija povezanih vozila, količina elektroničkih upravljačkih jedinica raspoređenih u vozilima neprestano raste. Veliki broj senzora, kontrolera domena i ugrađenih komunikacijskih modula gusto je raspoređen unutar vozila. Tijekom rada vozila, motori, sustavi paljenja i razni sklopni uređaji generiraju značajne radiofrekventne elektromagnetske smetnje. Ožičenje vozila djeluje kao prijemne antene i sklono je spajanju različitih radiofrekventnih struja smetnji, što može izazvati izobličenje signala, komunikacijske kvarove i poremećenu logiku upravljanja elektroničkim komponentama. U ozbiljnim slučajevima, sigurnost vožnje bit će izravno ugrožena. Kako bi se u ranoj fazi identificirale ranjivosti elektromagnetske kompatibilnosti ugrađenih elektroničkih komponenti, ispitivanje ubrizgavanjem struje postalo je bitan pristup provjeri elektromagnetske imunosti automobilske elektronike. Sustav za ispitivanje ubrizgavanjem struje ključna je hardverska platforma za izvođenje takvih ispitivanja. Ovaj se članak usredotočuje na... LISUN LSBCI‑40 Sustav za ispitivanje ubrizgavanjem struje u rasutom stanju, u kojem se razrađuje njegov princip rada, sastav sustava, metodologije ispitivanja, kriteriji evaluacije i vrijednost primjene u industriji. Za detaljne informacije o proizvodu.

Osnovni princip i pozicioniranje sustava za ispitivanje ubrizgavanjem velike struje u industriji
The Sustav za ispitivanje ubrizgavanja struje (Bulk Current Injection) je oprema za ispitivanje elektromagnetske imunosti koju je razvio LISUN posebno za sektore automobilske elektronike, željezničkog prijevoza i industrijske kontrole. Njegova je glavna funkcija simuliranje radiofrekvencijskih smetnji s kojima se susreću elektronički uređaji u složenim elektromagnetskim okruženjima. Ubrizgavanjem radiofrekvencijske struje određene veličine u kabelski snop testirane opreme, sustav procjenjuje operativnu stabilnost elektroničkih uređaja podložnih radiofrekvencijskim smetnjama. Unaprijed otkriva funkcionalne abnormalnosti uzrokovane problemima elektromagnetske kompatibilnosti poput izobličenja signala, pogrešaka u komunikaciji sabirnice i kvara upravljanja te pruža ključnu podršku pri testiranju proizvoda kako bi prošli međunarodnu EMC certifikaciju.

Za razliku od ispitivanja imunosti na zračenje provedenih unutar anehoične komore, BCI ispitivanje ne izlaže ispitivanu opremu prostornim zračenim poljima. Umjesto toga, primjenjuje magnetsko spajanje za izravno ubrizgavanje struje radiofrekventnih smetnji na ožičenje ispitivane jedinice, reproducirajući stvarne radiofrekventne smetnje zajedničkog načina rada vozila spojene na ožičenje vozila. Unutar EMC standardnog okvira za automobilske komponente, GB/T 33014.4‑2016, ISO 11452‑4:2020 i SAE J1113/4‑2020 specificiraju potpune zahtjeve koji pokrivaju BCI metode ispitivanja, postavljanje ispitivanja i postupke kalibracije. BCI je široko prihvaćen kao obvezni ispitni element za procjene prihvatljivosti komponenti od strane domaćih proizvođača automobila, pokrivajući elektroničke upravljačke dijelove za vozila na konvencionalna goriva, hibridna vozila i vozila na baterije na električni pogon.

LSBCI-40_Sustav ispitivanja ubrizgavanja velike struje

Konfiguracija hardvera i ključni parametri LSBCI‑40 sustava za ispitivanje ubrizgavanjem velike struje
LSBCI‑40 Sustav za ispitivanje injektiranjem struje je potpuno integrirana ispitna jedinica. Njegov glavni okvir uključuje generator RF signala, linearno pojačalo snage, trokanalni mjerač snage i usmjereni sprežnik. Opremljen je vanjskim ispitnim sondama, kalibracijskim učvršćenjima i umjetnom glavnom mrežom te podržava standardne BCI ispitne načine rada u otvorenoj i zatvorenoj petlji, u skladu s frekvencijskim rasponom, načinima modulacije i ispitnom strujom definiranim u relevantnim standardima. Tablica u nastavku prikazuje glavne tehničke specifikacije LSBCI‑40 Sustava za ispitivanje injektiranjem struje.

Kompletan sustav za ispitivanje ubrizgavanjem struje također uključuje referentnu uzemljenu ploču i izolacijske nosače. Dodatna oprema uključuje namjenski BCI ispitni stol i ormar za elektromagnetsko oklop. Prema standardnim zahtjevima za postavljanje ispitivanja, referentna uzemljena ploča mora biti izrađena od mesinga debljine iznad 0.5 mm, a impedancija uzemljenja kontrolirana unutar 2.5 milioma. Ispitivana oprema mora biti postavljena na izolacijske nosače s dielektričnom konstantom ≤1.4 i debljinom od 50 mm ± 5 mm. Ukupna duljina ispitnog kabelskog svežnja mora se održavati na 1000 mm ± 100 mm kako je određeno standardima. Ispitivanja se provode s injekcijskom sondom postavljenom na tri tipične udaljenosti od 150 mm, 450 mm i 750 mm od ispitivane opreme, kako bi se simulirao praktični status interferencijskog spajanja na različitim položajima kabelskih svežnjeva vozila.

Dva načina ispitivanja i tijek rada ispitivanja sustava za ispitivanje ubrizgavanjem velike struje
Sustav za ispitivanje ubrizgavanjem struje nudi metodu otvorene petlje (metoda supstitucije) i metodu zatvorene petlje. Postoje značajne razlike između ova dva načina rada u logici kalibracije i mehanizmu upravljanja. Za ispitivanje u otvorenoj petlji, kalibracija sonde mora se unaprijed dovršiti na kalibracijskim uređajima kako bi se izgradio odnos mapiranja između ciljane struje i izlazne snage. Tijekom formalnog ispitivanja, prethodno kalibrirani parametri snage primjenjuju se za ubrizgavanje smetnji bez praćenja radiofrekventne struje na kabelskim svežnjevima u stvarnom vremenu. Ispitivanje frekvencijskim pomicanjem provodi se na temelju unaprijed utvrđenih krivulja kalibracije snage. Karakteriziran velikom brzinom ispitivanja, način rada otvorene petlje uglavnom se koristi za preliminarnu evaluaciju istraživanja i razvoja te provjeru konzistentnosti masovne proizvodnje komponenti.

Metoda zatvorene petlje koristi dodatne sonde za praćenje struje. Radiofrekventna struja u stvarnom vremenu koja teče preko kabelskih svežnjeva kontinuirano se prikuplja tijekom ispitivanja. Sustav za ispitivanje ubrizgavanjem velike struje uspoređuje izmjerenu vrijednost struje s unaprijed postavljenom ciljanom strujom i dinamički podešava izlaz pojačala snage kako bi stabilizirao radiofrekventnu struju na kabelskim svežnjevima na razinama koje zahtijevaju relevantni standardi. Način rada zatvorene petlje pruža vrhunsku točnost ispitivanja i usvaja se za strogu validaciju sigurnosno kritičnih komponenti, kao što su upravljačke jedinice kočnica vozila, kontroleri upravljanja i kontroleri domene autonomne vožnje. Bez obzira na odabrani način ispitivanja, kalibracija sustava mora se završiti prije formalnog ispitivanja kako bi se uklonile pogreške u mjerenju uzrokovane gubitkom sonde i gubitkom kabela, osiguravajući ponovljive i usporedive rezultate ispitivanja kako bi se zadovoljili zahtjevi za certifikaciju.

Nakon završetka ispitivanja, radno stanje ispitivane opreme kategorizira se u pet stupnjeva: stupanj A, stupanj B, stupanj C, stupanj D i stupanj E. Stupanj A znači da sve funkcije i performanse ostaju normalne bez ikakvih anomalija. Stupanj B predstavlja odstupanje performansi izvan tolerancije pod utjecajem smetnji, s automatskim oporavkom i netaknutim pohranjenim podacima nakon uklanjanja smetnji. Stupanj C označava privremeni gubitak funkcije, a funkcije se mogu automatski vratiti nakon što smetnje nestanu. Stupanj D označava gubitak funkcije koji zahtijeva ručnu intervenciju za oporavak. Stupanj E odnosi se na trajni kvar funkcije; oprema ne može nastaviti normalan rad čak ni nakon što su smetnje uklonjene. Za EMC certifikaciju, kritične komponente općenito moraju postići stupanj A ili stupanj B. Stupanj C, D i E tretiraju se kao kvar na ispitivanju. Poboljšanje hardvera, kao što je dodavanje komponenti filtera, optimizacija rasporeda uzemljenja i implementacija zaštite kabelskog snopa, mora se provesti prije ponovnog izvođenja BCI ispitivanja.

Vrijednost industrijske primjene sustava za ispitivanje ubrizgavanjem struje
Unutar automobilske elektronike, Sustav za ispitivanje ubrizgavanjem struje provodi provjeru elektromagnetske imunosti komponenti, uključujući ECU motora, upravljačku jedinicu karoserije, ADAS kontroler domene, BMS sustav upravljanja baterijama, ugrađeni pristupnik i druge dijelove. Ugrađena upravljačka oprema za željeznički prijevoz, kao i PLC i frekvencijski pretvarači iz industrijske upravljačke domene, također koriste Sustav za ispitivanje ubrizgavanjem struje za validaciju radiofrekvencijske imunosti ožičenja. Mnogi hardverski nedostaci ne mogu se otkriti konvencionalnim testovima uključivanja. Latentni kvarovi, uključujući gubitak paketa sabirnice, pomicanje signala i sporadično ponovno pokretanje, mogu se reproducirati samo ubrizgavanjem radiofrekvencijskih smetnji na ožičenje putem BCI-ja. Primjenom Sustava za ispitivanje ubrizgavanjem struje za otkrivanje nedostataka elektromagnetske kompatibilnosti u fazi istraživanja i razvoja, mogu se izbjeći povremeni kvarovi na terenu nakon masovne proizvodnje i montaže vozila, smanjuju se rizici od opoziva vozila te se poboljšava pouzdanost i sigurnost elektroničkih proizvoda.

S gledišta tehničkog ispitivanja, sustav za ispitivanje ubrizgavanjem struje ne može raditi samostalno. Mora surađivati ​​sa zaštitnim okruženjem, umjetnom električnom mrežom i alatima za praćenje statusa testirane opreme kako bi u potpunosti zadovoljio standardne specifikacije. Potaknuti trendovima visokog napona i evolucijom elektroničke arhitekture električnih vozila orijentirane na domene, ugrađeni kabelski svežnjevi postaju sve složeniji, a rizici od elektromagnetskog interferencijskog spajanja na kabelskim svežnjevima stalno rastu. Kako ključna oprema za procjenu imunosti kabelskih svežnjeva provodi procjenu imunosti, sustav za ispitivanje ubrizgavanjem struje suočava se s rastućim zahtjevima za primjenom u istraživanju i razvoju proizvoda, ispitnim laboratorijima trećih strana i projektima kvalifikacije komponenti proizvođača vozila. U međuvremenu, funkcije softvera za ispitivanje se stalno poboljšavaju. Sustav za ispitivanje ubrizgavanjem struje LSBCI‑40 može automatski dovršiti frekvencijsko pomicanje, prebacivanje modulacije i bilježenje podataka te izravno izvesti ispitne grafikone, minimizirajući pogreške uzrokovane ljudskim djelovanjem i poboljšavajući ukupnu učinkovitost EMC ispitivanja.

Zaključak
Elektromagnetska kompatibilnost predstavlja neizostavnu metriku kvalitete za moderne automobilske elektroničke proizvode. Primjenom metodologije ubrizgavanja struje, sustav za ispitivanje ubrizgavanja struje simulira stvarne radiofrekvencijske smetnje na kabelskim svežnjevima i kvantitativno procjenjuje performanse elektroničkih uređaja u zaštiti od provedenih radiofrekvencijskih smetnji. Kao reprezentativni proizvod, LSBCI‑40 Sustav za ispitivanje ubrizgavanja struje U potpunosti je u skladu s domaćim i međunarodnim standardima, uključujući GB/T 33014.4‑2016 i ISO 11452‑4. Izvršava testiranje imunosti za automobilsku elektroniku, željeznička tranzitna postrojenja i industrijske upravljačke uređaje putem načina ispitivanja u otvorenoj i zatvorenoj petlji te unaprijed identificira potencijalne EMC rizike. Za inženjere istraživanja i razvoja i institucije za ispitivanje, sveobuhvatno razumijevanje principa, hardverskih parametara, postavki ispitivanja i kriterija za evaluaciju rezultata sustava za ispitivanje ubrizgavanjem velike struje podržava pravilno izvođenje ispitivanja i točnu lokalizaciju EMC kvarova, čime se pruža tehničko jamstvo za siguran i stabilan rad elektroničkih proizvoda.