คู่มือฉบับสมบูรณ์เกี่ยวกับระบบทดสอบการฉีดกระแสไฟฟ้าปริมาณมากสำหรับ EMC ในรถยนต์

ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีพลังงานใหม่และยานยนต์อัจฉริยะที่เชื่อมต่อกัน จำนวนหน่วยควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ (ECU) ที่ติดตั้งในรถยนต์จึงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง เซ็นเซอร์ ตัวควบคุมโดเมน และโมดูลการสื่อสารบนรถยนต์จำนวนมากถูกกระจายอย่างหนาแน่นภายในรถยนต์ ในระหว่างการทำงานของรถยนต์ มอเตอร์ ระบบจุดระเบิด และอุปกรณ์สวิตช์ต่างๆ จะสร้างคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่วิทยุจำนวนมาก สายไฟของรถยนต์ทำหน้าที่เป็นเสาอากาศรับสัญญาณและมีแนวโน้มที่จะเหนี่ยวนำกระแสรบกวนความถี่วิทยุต่างๆ ซึ่งอาจทำให้เกิดการบิดเบือนสัญญาณ ความล้มเหลวในการสื่อสาร และตรรกะการควบคุมที่ผิดปกติของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ ในกรณีร้ายแรง ความปลอดภัยในการขับขี่จะตกอยู่ในอันตรายโดยตรง เพื่อระบุจุดอ่อนด้านความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้าของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์บนรถยนต์ในระยะเริ่มต้น การทดสอบการฉีดกระแสไฟฟ้าจำนวนมากจึงกลายเป็นวิธีการตรวจสอบที่สำคัญสำหรับภูมิคุ้มกันทางแม่เหล็กไฟฟ้าของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในรถยนต์ ระบบทดสอบการฉีดกระแสไฟฟ้าจำนวนมาก (Bulk Current Injection Test System) เป็นแพลตฟอร์มฮาร์ดแวร์หลักสำหรับการทำการทดสอบดังกล่าว บทความนี้มุ่งเน้นไปที่... LISUN ระบบทดสอบการฉีดกระแสไฟฟ้าปริมาณมาก LSBCI-40 อธิบายหลักการทำงาน ส่วนประกอบของระบบ วิธีการทดสอบ เกณฑ์การประเมิน และคุณค่าการใช้งานที่มุ่งเน้นอุตสาหกรรม สำหรับข้อมูลผลิตภัณฑ์โดยละเอียด

หลักการพื้นฐานและการวางตำแหน่งในอุตสาหกรรมของระบบทดสอบการฉีดกระแสไฟฟ้าปริมาณมาก
การขอ ระบบทดสอบการฉีดจำนวนมากในปัจจุบัน (การฉีดกระแสไฟฟ้าปริมาณมาก) เป็นอุปกรณ์ทดสอบความต้านทานต่อคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่พัฒนาโดย LISUN โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับภาคส่วนอิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์ ระบบขนส่งทางราง และการควบคุมอุตสาหกรรม หน้าที่หลักคือการจำลองการรบกวนทางคลื่นความถี่วิทยุที่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พบเจอในสภาพแวดล้อมทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่ซับซ้อน ด้วยการฉีดกระแสคลื่นความถี่วิทยุที่มีขนาดที่กำหนดเข้าไปในชุดสายไฟของอุปกรณ์ที่กำลังทดสอบ ระบบจะประเมินความเสถียรในการทำงานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ได้รับผลกระทบจากการรบกวนทางคลื่นความถี่วิทยุ ระบบจะตรวจจับความผิดปกติในการทำงานที่เกิดจากปัญหาความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า เช่น การบิดเบือนสัญญาณ ข้อผิดพลาดในการสื่อสารผ่านบัส และการทำงานผิดพลาดของระบบควบคุมล่วงหน้า และให้การสนับสนุนการทดสอบที่สำคัญสำหรับผลิตภัณฑ์เพื่อให้ผ่านการรับรอง EMC ระดับสากล

แตกต่างจากการทดสอบภูมิคุ้มกันต่อการแผ่รังสีที่ดำเนินการภายในห้องเก็บเสียง การทดสอบ BCI ไม่ได้ทำให้เครื่องมือที่ทดสอบสัมผัสกับสนามแผ่รังสีในอวกาศ แต่จะใช้การเชื่อมต่อแม่เหล็กเพื่อฉีดกระแสรบกวนความถี่วิทยุโดยตรงไปยังชุดสายไฟของหน่วยที่ทดสอบ ซึ่งเป็นการจำลองการรบกวนความถี่วิทยุแบบทั่วไปในรถยนต์จริงที่ส่งผ่านชุดสายไฟของรถยนต์ ภายใต้กรอบมาตรฐาน EMC สำหรับชิ้นส่วนยานยนต์ GB/T 33014.4‑2016, ISO 11452‑4:2020 และ SAE J1113/4‑2020 ได้ระบุข้อกำหนดที่ครอบคลุมวิธีการทดสอบ BCI การตั้งค่าการทดสอบ และขั้นตอนการสอบเทียบอย่างครบถ้วน การทดสอบ BCI ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางว่าเป็นรายการทดสอบบังคับสำหรับการประเมินการรับรองชิ้นส่วนจากผู้ผลิตรถยนต์ในประเทศ ครอบคลุมชิ้นส่วนควบคุมอิเล็กทรอนิกส์สำหรับรถยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงทั่วไป รถยนต์ไฮบริด และรถยนต์ไฟฟ้าแบตเตอรี่

LSBCI-40_ระบบทดสอบการฉีดกระแสจำนวนมาก

การกำหนดค่าฮาร์ดแวร์และพารามิเตอร์หลักของระบบทดสอบการฉีดกระแสไฟฟ้าปริมาณมาก LSBCI-40
ระบบทดสอบการฉีดกระแสไฟฟ้าปริมาณมาก LSBCI-40 เป็นหน่วยทดสอบแบบครบวงจร ตัวเครื่องหลักประกอบด้วยเครื่องกำเนิดสัญญาณ RF, เครื่องขยายกำลังเชิงเส้น, เครื่องวัดกำลังสามช่องสัญญาณ และตัวเชื่อมต่อทิศทาง มีอุปกรณ์สำหรับหัววัดทดสอบภายนอก, อุปกรณ์สอบเทียบ และเครือข่ายไฟหลักจำลอง และรองรับโหมดการทดสอบ BCI มาตรฐานทั้งแบบวงจรเปิดและวงจรปิด ซึ่งสอดคล้องกับช่วงความถี่ โหมดการมอดูเลชั่น และกระแสทดสอบที่กำหนดไว้ในมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง ตารางด้านล่างแสดงข้อมูลจำเพาะทางเทคนิคหลักของระบบทดสอบการฉีดกระแสไฟฟ้าปริมาณมาก LSBCI-40

ระบบทดสอบการฉีดกระแสไฟฟ้าปริมาณมาก (Bulk Current Injection Test System) ที่สมบูรณ์ยังรวมถึงแผ่นกราวด์อ้างอิงและขายึดฉนวน อุปกรณ์เสริมเพิ่มเติมได้แก่ โต๊ะทดสอบ BCI เฉพาะ และตู้ป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ตามข้อกำหนดการตั้งค่าการทดสอบมาตรฐาน แผ่นกราวด์อ้างอิงจะต้องทำจากทองเหลืองที่มีความหนามากกว่า 0.5 มม. และความต้านทานกราวด์ต้องควบคุมให้อยู่ภายใน 2.5 มิลลิโอห์ม อุปกรณ์ที่ทำการทดสอบจะต้องวางบนฐานรองฉนวนที่มีค่าคงที่ไดอิเล็กตริก ≤1.4 และความหนา 50 มม. ± 5 มม. ความยาวรวมของชุดสายไฟทดสอบจะต้องอยู่ที่ 1000 มม. ± 100 มม. ตามที่มาตรฐานกำหนด การทดสอบจะต้องดำเนินการโดยวางหัววัดการฉีดไว้ที่ระยะห่างสามระยะทั่วไป คือ 150 มม. 450 มม. และ 750 มม. จากอุปกรณ์ที่ทำการทดสอบ เพื่อจำลองสถานะการรบกวนในทางปฏิบัติที่ตำแหน่งต่างๆ ของชุดสายไฟรถยนต์

โหมดทดสอบสองโหมดและขั้นตอนการทดสอบของระบบทดสอบการฉีดกระแสไฟฟ้าปริมาณมาก
ระบบทดสอบการฉีดกระแสไฟฟ้าปริมาณมาก (Bulk Current Injection Test System) มีทั้งวิธีการแบบวงเปิด (วิธีทดแทน) และวิธีการแบบวงปิด ความแตกต่างที่เห็นได้ชัดระหว่างสองโหมดนี้คือตรรกะการสอบเทียบและกลไกการควบคุม สำหรับการทดสอบแบบวงเปิด จะต้องทำการสอบเทียบโพรบกับอุปกรณ์สอบเทียบก่อน เพื่อสร้างความสัมพันธ์ระหว่างกระแสเป้าหมายและกำลังเอาต์พุต ในระหว่างการทดสอบอย่างเป็นทางการ จะใช้พารามิเตอร์กำลังที่สอบเทียบไว้ล่วงหน้าสำหรับการฉีดสัญญาณรบกวนโดยไม่ต้องตรวจสอบกระแสความถี่วิทยุแบบเรียลไทม์บนสายไฟ การทดสอบการกวาดความถี่จะดำเนินการตามเส้นโค้งการสอบเทียบกำลังที่กำหนดไว้ล่วงหน้า โหมดวงเปิดมีลักษณะเด่นคือความเร็วในการทดสอบสูง จึงใช้เป็นหลักสำหรับการประเมินผลการวิจัยและพัฒนาเบื้องต้นและการตรวจสอบความสม่ำเสมอในการผลิตจำนวนมากของชิ้นส่วน

วิธีการแบบวงปิดใช้หัววัดตรวจสอบกระแสเพิ่มเติม กระแสความถี่วิทยุที่ไหลผ่านสายไฟแบบเรียลไทม์จะถูกเก็บรวบรวมอย่างต่อเนื่องในระหว่างการทดสอบ ระบบทดสอบการฉีดกระแสจำนวนมากจะเปรียบเทียบค่ากระแสที่วัดได้กับกระแสเป้าหมายที่ตั้งไว้ล่วงหน้า และปรับเอาต์พุตของเครื่องขยายเสียงแบบไดนามิก เพื่อรักษาเสถียรภาพของกระแสความถี่วิทยุบนสายไฟให้อยู่ในระดับที่มาตรฐานที่เกี่ยวข้องกำหนด โหมดวงปิดให้ความแม่นยำในการทดสอบที่เหนือกว่า และถูกนำมาใช้สำหรับการตรวจสอบอย่างเข้มงวดของชิ้นส่วนที่สำคัญต่อความปลอดภัย เช่น หน่วยควบคุมเบรกของรถยนต์ ตัวควบคุมพวงมาลัย และตัวควบคุมโดเมนการขับขี่อัตโนมัติ ไม่ว่าจะเลือกโหมดการทดสอบใดก็ตาม การปรับเทียบระบบจะต้องเสร็จสิ้นก่อนการทดสอบอย่างเป็นทางการ เพื่อกำจัดข้อผิดพลาดในการวัดที่เกิดจากการสูญเสียของหัววัดและการสูญเสียของสายเคเบิล ทำให้มั่นใจได้ว่าผลการทดสอบสามารถทำซ้ำได้และเปรียบเทียบได้ เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดการรับรอง

เมื่อการทดสอบเสร็จสิ้น สถานะการทำงานของอุปกรณ์ที่อยู่ระหว่างการทดสอบจะถูกจัดประเภทเป็นห้าเกรด ได้แก่ เกรด A, เกรด B, เกรด C, เกรด D และเกรด E เกรด A หมายถึงฟังก์ชันและประสิทธิภาพทั้งหมดทำงานได้ตามปกติโดยไม่มีความผิดปกติใดๆ เกรด B หมายถึงประสิทธิภาพการทำงานเบี่ยงเบนเกินค่าความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้ภายใต้การรบกวน โดยจะสามารถกู้คืนได้โดยอัตโนมัติและข้อมูลที่จัดเก็บไว้จะยังคงอยู่ครบถ้วนหลังจากกำจัดสิ่งรบกวนแล้ว เกรด C หมายถึงการสูญเสียฟังก์ชันชั่วคราว และฟังก์ชันต่างๆ สามารถกู้คืนได้โดยอัตโนมัติหลังจากสิ่งรบกวนหายไป เกรด D หมายถึงการสูญเสียฟังก์ชันที่ต้องมีการแทรกแซงด้วยตนเองเพื่อกู้คืน เกรด E หมายถึงความล้มเหลวของฟังก์ชันอย่างถาวร อุปกรณ์ไม่สามารถกลับมาทำงานได้ตามปกติแม้หลังจากกำจัดสิ่งรบกวนแล้ว สำหรับการรับรอง EMC โดยทั่วไปแล้วส่วนประกอบที่สำคัญจะต้องได้เกรด A หรือเกรด B เกรด C, D และ E ถือว่าล้มเหลวในการทดสอบ การปรับปรุงฮาร์ดแวร์ เช่น การเพิ่มส่วนประกอบตัวกรอง การเพิ่มประสิทธิภาพการจัดวางสายดิน และการติดตั้งฉนวนหุ้มสายไฟ ควรดำเนินการก่อนที่จะทำการทดสอบ BCI อีกครั้ง

คุณค่าการใช้งานทางอุตสาหกรรมของระบบทดสอบการฉีดกระแสไฟฟ้าปริมาณมาก
ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์ ระบบทดสอบการฉีดกระแสไฟฟ้าปริมาณมาก (Bulk Current Injection Test System) ใช้ในการตรวจสอบความทนทานต่อคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของชิ้นส่วนต่างๆ ครอบคลุมถึง ECU เครื่องยนต์, หน่วยควบคุมตัวถัง, ตัวควบคุมโดเมน ADAS, ระบบจัดการแบตเตอรี่ BMS, เกตเวย์บนรถ และชิ้นส่วนอื่นๆ อุปกรณ์ควบคุมบนรถสำหรับระบบขนส่งทางราง รวมถึง PLC และตัวแปลงความถี่จากโดเมนการควบคุมอุตสาหกรรม ก็ใช้ระบบทดสอบการฉีดกระแสไฟฟ้าปริมาณมากนี้ในการตรวจสอบความทนทานต่อคลื่นความถี่วิทยุของชุดสายไฟเช่นกัน ข้อบกพร่องของฮาร์ดแวร์จำนวนมากไม่สามารถตรวจพบได้ภายใต้การทดสอบการเปิดเครื่องแบบธรรมดา ข้อบกพร่องแฝง เช่น การสูญเสียแพ็กเก็ตบัส การเบี่ยงเบนของสัญญาณ และการรีบูตเป็นระยะๆ สามารถจำลองได้โดยการฉีดสัญญาณรบกวนคลื่นความถี่วิทยุเข้าไปในชุดสายไฟผ่าน BCI เท่านั้น การใช้ระบบทดสอบการฉีดกระแสไฟฟ้าปริมาณมากเพื่อเปิดเผยข้อบกพร่องด้านความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้าในขั้นตอนการวิจัยและพัฒนา จะช่วยหลีกเลี่ยงความล้มเหลวในภาคสนามที่เกิดขึ้นเป็นครั้งคราวหลังจากการผลิตจำนวนมากและการประกอบรถยนต์ ลดความเสี่ยงในการเรียกคืนรถยนต์ และเพิ่มความน่าเชื่อถือและความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์

จากมุมมองการทดสอบทางเทคนิค ระบบทดสอบการฉีดกระแสไฟฟ้าปริมาณมาก (Bulk Current Injection Test System) ไม่สามารถทำงานได้โดยอิสระ ต้องทำงานร่วมกับสภาพแวดล้อมที่มีการป้องกัน วงจรไฟฟ้าหลักจำลอง และเครื่องมือตรวจสอบสถานะอุปกรณ์ที่กำลังทดสอบ เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดมาตรฐานอย่างครบถ้วน ด้วยแนวโน้มแรงดันไฟฟ้าสูงและการพัฒนาสถาปัตยกรรมอิเล็กทรอนิกส์แบบเฉพาะด้านของรถยนต์ไฟฟ้า สายไฟภายในรถจึงมีความซับซ้อนมากขึ้น และความเสี่ยงของการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าบนสายไฟก็เพิ่มสูงขึ้น ในฐานะอุปกรณ์หลักสำหรับการประเมินภูมิคุ้มกันการนำไฟฟ้าของสายไฟ ระบบทดสอบการฉีดกระแสไฟฟ้าปริมาณมากจึงมีความต้องการใช้งานเพิ่มขึ้นในด้านการวิจัยและพัฒนาผลิตภัณฑ์ ห้องปฏิบัติการทดสอบของบุคคลที่สาม และโครงการรับรองคุณภาพชิ้นส่วนของผู้ผลิตรถยนต์ ในขณะเดียวกัน ฟังก์ชันซอฟต์แวร์ทดสอบก็ได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง ระบบทดสอบการฉีดกระแสไฟฟ้าปริมาณมาก LSBCI-40 สามารถทำการกวาดความถี่ การสลับการมอดูเลชั่น และการบันทึกข้อมูลโดยอัตโนมัติ และส่งออกแผนภูมิการทดสอบได้โดยตรง ช่วยลดข้อผิดพลาดที่เกิดจากมนุษย์และเพิ่มประสิทธิภาพการทดสอบ EMC โดยรวม

สรุป
ประสิทธิภาพความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้าถือเป็นตัวชี้วัดคุณภาพที่ขาดไม่ได้สำหรับผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์สมัยใหม่ ระบบทดสอบการฉีดกระแสไฟฟ้าปริมาณมาก (Bulk Current Injection Test System) ใช้ระเบียบวิธีฉีดกระแสไฟฟ้าปริมาณมากเพื่อจำลองการรบกวนคลื่นความถี่วิทยุในโลกแห่งความเป็นจริงบนชุดสายไฟ และประเมินประสิทธิภาพการป้องกันการรบกวนคลื่นความถี่วิทยุของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในเชิงปริมาณ ผลิตภัณฑ์ตัวอย่างคือ LSBCI-40 ระบบทดสอบการฉีดจำนวนมากในปัจจุบัน เป็นไปตามมาตรฐานภายในประเทศและสากลอย่างครบถ้วน รวมถึง GB/T 33014.4‑2016 และ ISO 11452‑4 สามารถทดสอบภูมิคุ้มกันสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในรถยนต์ ระบบขนส่งทางราง และอุปกรณ์ควบคุมอุตสาหกรรม ผ่านโหมดการทดสอบแบบวงเปิดและวงปิด และระบุความเสี่ยงด้าน EMC ที่อาจเกิดขึ้นล่วงหน้า สำหรับวิศวกรฝ่ายวิจัยและพัฒนาและสถาบันทดสอบ ความเข้าใจอย่างครอบคลุมเกี่ยวกับหลักการ พารามิเตอร์ฮาร์ดแวร์ การตั้งค่าการทดสอบ และเกณฑ์การประเมินผลของระบบทดสอบการฉีดกระแสไฟฟ้าปริมาณมาก (Bulk Current Injection Test System) สนับสนุนการดำเนินการทดสอบที่ถูกต้องและการระบุตำแหน่งข้อบกพร่อง EMC ที่แม่นยำ ซึ่งเป็นการรับประกันทางเทคนิคสำหรับการทำงานที่ปลอดภัยและเสถียรของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์