Elektrikli Araçlar İçin 7 Temel EMC Testi

Giriş

Elektrikli araçlar, geleneksel içten yanmalı motorlu araçların çok ötesine geçen benzersiz elektromanyetik uyumluluk zorlukları sunmaktadır. 400 V veya 800 V’ta çalışan yüksek gerilimli akü paketleri, onlarca kilohertz’de yüzlerce amper anahtarlayan çekiş invertörleri, yerleşik şarj cihazları, DC-DC dönüştürücüler ve akü yönetim sistemlerinin tümü önemli düzeyde elektromanyetik emisyon üretir. Aynı zamanda araç dinamiklerini, otonom sürüş işlevlerini ve bilgi-eğlence sistemlerini kontrol eden gelişmiş elektronik sistemler bu bozulmalara karşı bağışık kalmalıdır.

UNECE Yönetmeliği No. 10 (ECE R10), CISPR 25 ve ISO 11452 serisi dahil olmak üzere düzenleyici çerçeveler, elektrikli araçların ve bileşenlerinin geçmesi gereken testleri tanımlar. Aşağıdaki yedi EMC testi, herhangi bir EV uyumluluk programının temelini oluşturur.

1. Işınımla Yayılan Emisyonlar

Amaç

Işınımla yayılan emisyon testi, araç veya bileşen tarafından kasıtsız olarak yayılan elektromanyetik enerjinin harici iletişim hizmetleri, diğer araçlar veya yakındaki elektronik sistemlerle parazit yapmadığını doğrular. Elektrikli araçlarda çekiş invertörü ve kablolaması tipik olarak baskın emisyon kaynaklarıdır.

Standart Referansı

• Araç düzeyi: ECE R10 (CISPR 12 metodolojisi), 3 m veya 10 m mesafede anten ile ölçüm
• Bileşen düzeyi: CISPR 25, ekranlı odada 1 m mesafede anten ile ölçüm

Test Kurulumu Özeti

Araç veya bileşen yarı-yankısız odaya veya açık alan test sahasına yerleştirilir. Bir alıcı anten, 150 kHz’den en az 2,5 GHz’e kadar olan frekans aralığını tarar. Araç, tanımlanmış bir sürüş modunda çalıştırılır (motor, dinamometre üzerinde belirli tork ve devirde çalışır veya tekerlek simülasyonu ile). Tepe ve ortalama emisyon seviyeleri uygulanabilir limitlerle karşılaştırılır.

2. İletilen Emisyonlar

Amaç

İletilen emisyon testi, araç güç besleme kablolaması, şarj kabloları ve sinyal hatları boyunca ilerleyen yüksek frekanslı gürültü akımlarını ölçer. Elektrikli araçlarda yerleşik şarj cihazı, AC şebeke bağlantısındaki iletilen emisyonların kritik bir kaynağıdır; DC-DC dönüştürücü ve çekiş sistemi ise yüksek gerilim ve düşük gerilim DC bara hatlarında iletilen gürültü üretir.

Standart Referansı

• Bileşen düzeyi: CISPR 25 (güç ve sinyal hatlarında 150 kHz - 108 MHz)
• Şarj cihazı AC şebekesi: CISPR 32 veya yerel şebeke bağlantı standartları

Test Kurulumu Özeti

Güç besleme hattına tanımlanmış bir ölçüm empedansı sağlamak için yapay şebeke (LISN veya AN) eklenir. Spektrum analizörü veya EMI alıcısı, LISN çıkışındaki gürültü gerilimini ölçer. Yüksek gerilim DC bara ölçümleri için 1000 V DC veya üzeri değerlendirilmiş özel yüksek gerilimli LISN’ler gereklidir.

3. Işınımla Bağışıklık

Amaç

Işınımla bağışıklık testi, aracın ve elektronik sistemlerinin harici radyo frekansı elektromanyetik alanlara maruz kaldığında doğru şekilde çalışmaya devam ettiğini doğrular. Elektrikli araçlar, yayın vericileri, cep telefonu baz istasyonları, yakındaki araç radarları ve kabin içinde kullanılan el telsizlerinden kaynaklanan RF alanlarına dayanmalıdır.

Standart Referansı

• Araç düzeyi: ECE R10 (ISO 11451-2), 20 MHz’den 2 GHz veya daha yüksek frekanslara kadar test edilir
• Bileşen düzeyi: ISO 11452-2 (ekranlı odada anten yöntemi)

Test Kurulumu Özeti

Araç büyük bir yarı-yankısız odaya yerleştirilir ve bileşen kritikliğine bağlı olarak 30 V/m’den 200 V/m’ye kadar kalibre edilmiş alan şiddetleri üreten bir anten tarafından ışınlanır. Araç sistemleri arızalar, sıfırlamalar, uyarı ışıkları veya performans düşüşü açısından izlenir. Frenleme ve direksiyon gibi güvenlikle ilgili işlevlerde, en yüksek test seviyelerinde bile herhangi bir bozulmaya izin verilmez.

4. İletilen Bağışıklık — Toplu Akım Enjeksiyonu (BCI)

Amaç

BCI testi, elektromanyetik alanların araç kablajına kuplaj etkisini simüle etmek için bir elektronik modülün kablo demetine doğrudan RF akımı enjekte eder. Bu yöntem, bileşen düzeyinde değerlendirme için ışınımla bağışıklık testinden daha tekrarlanabilir ve maliyet etkindir ve otomotiv OEM’leri tarafından yaygın olarak kullanılmaktadır.

Standart Referansı

• ISO 11452-4 (bileşen testi için BCI yöntemi)
• Tipik frekans aralığı: 1 MHz - 400 MHz

Test Kurulumu Özeti

Bir BCI kelepçesi (RF akım transformatörü) test edilen cihazın kablo demetine bağlanır. Bir güç amplifikatörü, kalibre edilmiş bir RF akımı enjekte etmek için kelepçeyi sürer. Enjeksiyon seviyesi miliamper cinsinden (OEM spesifikasyonuna bağlı olarak tipik olarak 30 mA - 300 mA) veya ileri güç cinsinden belirtilir. Test edilen cihaz, frekans aralığı taraması sırasında performans bozulması açısından izlenir.

5. Elektrostatik Deşarj (ESD)

Amaç

ESD testi, insan vücudunda biriken statik yükün açıkta kalan araç yüzeylerine ve elektronik modüllere boşalmasını simüle eder. Kuru iklimlerde, araçtan çıkan bir kişi 15 kV veya daha fazla statik yük biriktirebilir. Bir elektronik konektöre, dokunmatik ekrana veya kontrol paneline yapılan boşalma anında hasar veya geçici arızaya neden olabilir.

Standart Referansı

• ISO 10605 (otomotiv’e özgü ESD)
• Hem İnsan Vücudu Modeli (150 pF / 330 ohm) hem de alternatif bir ağ (330 pF / 2000 ohm) kapsar

Test Kurulumu Özeti

Bir ESD jeneratörü, elektronik modülün kullanıcı tarafından erişilebilen tüm yüzeylerine, konektör pinlerine ve muhafazalarına uygulanır. Montaj konumuna ve OEM gereksinimlerine bağlı olarak 2 kV’dan 25 kV’a kadar gerilim seviyelerinde hem temas boşalması hem de hava boşalması yöntemleri kullanılır. Modül ya normal çalışmaya devam etmeli ya da her boşalmadan sonra otomatik olarak iyileşmelidir.

6. Geçici Bağışıklık

Amaç

Bir aracın 12 V ve yüksek gerilimli elektrik sistemleri, yük boşaltma (alternatör bağlantı kesme), takviye ile çalıştırma, endüktif yük anahtarlama ve alternatörden gelen süperpoze alternatif gerilim gibi olaylar sırasında ciddi gerilim geçicileri üretir. Elektronik modüller bu geçicilere hasar veya arıza olmadan dayanmalıdır.

Standart Referansı

• ISO 7637-2 (12 V ve 24 V sistemler için besleme hatları boyunca iletilen geçici bozulmalar)
• ISO 16750-2 (yüksek gerilim geçicileri dahil elektriksel yükler ve çevresel koşullar)

Test Kurulumu Özeti

Bir geçici darbe jeneratörü, test edilen cihazın güç besleme hatlarına kuplajlanan standartlaştırılmış dalga şekilleri üretir. Temel darbe türleri şunlardır:

Darbe	Açıklama	Tipik Tepe Gerilim
Darbe 1	Başka bir cihaz tarafından endüktif yüklerin kesilmesi	-100 V ile -150 V
Darbe 2a	Test edilen cihaza beslemenin ani kesilmesi (kontak kapatma)	+50 V ile +100 V
Darbe 2b	Test edilen cihaza beslemenin ani kesilmesi (kontak kapatma, endüktif)	-200 V ile -600 V
Darbe 3a/3b	Dağıtılmış anahtarlamadan kaynaklanan anahtarlama geçicileri	+/-200 V’a kadar, hızlı tekrarlayan
Darbe 5a	Alternatör bağlantı kesilmesinden yük boşaltma	+120 V’a kadar (sınırlandırılmış), süre 400 ms
Darbe 5b	24 V sistemler için yük boşaltma	+202 V’a kadar

Test edilen cihaz, test boyunca arızalar, sıfırlamalar veya kalıcı hasar açısından izlenir.

7. Manyetik Alan Bağışıklığı

Amaç

Elektrikli araçlarda çekiş motoru, güç kabloları ve akü bara hatlarından akan yüksek akımlar nedeniyle güçlü düşük frekanslı manyetik alanlar mevcuttur. Bu manyetik alanlar sensörlerle (özellikle Hall-etkisi akım sensörleri ve manyetorezistif cihazlar), navigasyon pusulaları ve diğer hassas elektroniklerle parazit yapabilir.

Standart Referansı

• ISO 11452-8 (manyetik alan bağışıklığı, bileşen düzeyi)
• Tipik frekans aralığı: DC - 200 kHz

Test Kurulumu Özeti

Test edilen cihaz bir Helmholtz bobini veya benzer manyetik alan üretim sistemi içine yerleştirilir. Frekans aralığı boyunca tanımlanmış bir manyetik alan şiddeti (EV ile ilgili uygulamalar için tipik olarak 1000 A/m’ye kadar) uygulanır. Test edilen cihaz, ölçüm hataları, iletişim arızaları veya işlevsel bozulma açısından izlenir. Bu test özellikle akü yönetim sistemi akım sensörleri ve ADAS sensör modülleri için kritik öneme sahiptir.

TESTUPS Nasıl Yardımcı Olabilir

TESTUPS, bu makalede açıklanan yedi testin tamamını kapsayan, elektrikli araçlar ve bileşenleri için eksiksiz bir EMC test hizmetleri paketi sunmaktadır. Tesislerimiz, araç düzeyinde ışınımla test için büyük yarı-yankısız odalar, EV güç aktarma organlarında iletilen emisyonlar için yüksek gerilimli LISN sistemleri, yüksek güçlü BCI ve geçici test ekipmanları ile ISO 10605 için kalibre edilmiş ESD jeneratörleri içermektedir. Erken tasarım aşamasındaki EMC incelemelerinden ECE R10 tip onayı için nihai düzenleyici testlere kadar EV üreticilerini ve birinci kademe tedarikçileri destekliyoruz.

Bireysel testler hakkında daha fazla bilgi için ISO 10605 ESD testi, ESD testi temelleri ve UNECE yönetmelikleri makalelerimize bakın.