bedeutet nicht, dass sie nicht existiert. Diese Aussage kann natürlich auf viele Aspekte zutreffen, aber dieses Mal wird sie auf elektromagnetische Wellen zutreffen. Ihre Wirkung ist im Allgemeinen nicht direkt sichtbar. Dennoch sind wir alle schon einmal mit allen Formen von Welleneffekten auf Geräten konfrontiert worden. Das erste Beispiel sind Gewitter und Blitze. Manchmal führt ein nahes Gewitter dazu, dass der Fernsehgenuss durch einen Signalverlust oder seltsame Artefakte im Bild unterbrochen wird. Das Gleiche gilt für das Radio. Hier sind die Empfangsprobleme jedoch kleiner und äußern sich in Form von Knistern. Viele ältere Benutzer mit einem Safari-Radio in ihrem Fiat 126p erfuhren beim Hören des Senders von einem herannahenden Sturm. Und dabei handelte es sich keineswegs um meteorologische Durchsagen … Im ersten von zwei Artikeln werden wir erörtern, welche Rolle elektromagnetische Störungen in der Automobilindustrie spielen.
Dieses Problem besteht schon seit langem, wurde aber nicht von Anfang an geregelt. Das lag daran, dass elektromagnetische Störungen zu Beginn der Automobilentwicklung mit der Funkenzündung in Verbindung gebracht wurden. Und die waren viele Jahre lang nicht wirklich ein Problem. An dieser Stelle muss man unterscheiden, dass ein Auto nicht nur eine Quelle, sondern auch ein Empfänger von Störungen sein kann. Ursprünglich waren sehr viele der Systeme, die ein Fahrzeug an Bord hatte, elektromechanische Konstruktionen. Zum Beispiel Zündanlagen, Relaissteuerungen für Lichtmaschinen usw. Diese Systeme strahlten eine Menge Störungen aus, die andere Fahrzeuge nicht beeinträchtigten, aber für Radiohörer lästig wurden.
Und gerade die Erzeugung von Interferenzen, die stören (empfangen werden), ist zu einem der wichtigsten Gründe geworden, warum sich verschiedene Organisationen bei diesem Thema verbogen haben. Auf ihre Veranlassung hin wurde zum Beispiel als erster Schritt die Einführung von metallumflochtenen Zündkabeln oder Kerzenrohren als Abschirmung eingeführt. Dadurch konnten die erzeugten Störungen erheblich reduziert werden. In ähnlicher Weise begannen die Hersteller, einen so genannten Entstörkondensator (auch Zündspulenkondensator, Zündapparat genannt) in das Auto einzubauen. Dies war ein weiterer wichtiger Schritt im Kampf gegen Interferenzen. Oft war es der Ausfall dieses Kondensators, der dazu führte, dass der Radiohörer ein charakteristisches Knistergeräusch im Radio hörte. Draußen vor dem Fenster konnte er ein Motorrad vorbeifahren sehen, aber der Besitzer bekam nichts mit. Aus seiner Sicht funktionierten die Komponenten der Zündanlage einwandfrei. Das lag daran, dass die Kapazität dieses Kondensators abnahm und der Motor korrekt lief. Leider waren in der Praxis die Leute auf der Straße die ersten, die von dem Fehler erfuhren.
Dies ist ein Schlagwort, das vielen Menschen wahrscheinlich schon begegnet ist. Mehr unter dem Akronym EMC (Elektromagnetische Verträglichkeit). Wenn Sie schon einmal die Gelegenheit hatten, die Bedienungsanleitung eines elektronischen Geräts (insbesondere eines Funkgeräts, wie z.B. eines Smartphones oder Wi-Fi-Routers) zu lesen, finden Sie in den Spezifikationen oft Informationen über die Einhaltung einer Norm zu diesem Thema. Im Allgemeinen bezieht sich dieser Begriff auf die Fähigkeit eines bestimmten Geräts, in einer bestimmten elektromagnetischen Umgebung zu arbeiten , aber auch kein elektromagnetisches Feld auszustrahlen, das den korrekten Betrieb anderer in dieser Umgebung arbeitender Geräte stört. Für den Automobilsektor sind zwei Normen besonders wichtig: EN55012 / EN55025.
Heutzutage ist es Standard, dass Elektronik viele Tests bestehen muss, darunter auch solche, die sich auf EMV beziehen. Die Hersteller müssen die Normen einhalten, aber auf der anderen Seite bemühen sie sich um kostenoptimierte Lösungen zur Erfüllung dieser Normen. Die EMV-Prüfung selbst für Elektro-, Hybrid- oder Verbrennungsfahrzeuge erfolgt durch die Prüfung der elektromagnetischen Störungen einzelner Komponenten. Aber es müssen auch Daten durch das Testen des gesamten Fahrzeugprodukts gewonnen werden. Während Produkte, bei denen es sich um einzelne Komponenten handelt, einfacher zu testen sind, sind für das gesamte Fahrzeug spezielle Testeinrichtungen erforderlich.
In der Regel werden EMV-Tests durchgeführt in Eine so genannte reflexionsfreie Kammer. In diesem Testraum für elektromagnetische Verträglichkeit sind Wände, Decke und Boden von externen elektromagnetischen Feldern isoliert. Die verwendeten Oberflächenmaterialien, die elektromagnetische Wellen absorbieren, machen die zu testenden Schaltkreise immun gegen den Einfluss der Außenwelt. Die Herstellung einer solchen Kammer für ein großes Objekt wie ein Auto, das zusätzlich eine Luftzufuhr und -abfuhr benötigt, ist teuer. Ganz zu schweigen von all den Kontroll- und Messgeräten, die für den Einsatz während dieser Tests erforderlich sind.
Die Testkosten sind wichtig, weshalb viele Designpfade bereits in der Entwurfsphase durch spezielle Software unterstützt werden. Dies ist auch deshalb wichtig, weil die aufwendige Elektronik moderner Autos die elektromagnetische Verträglichkeit erschwert.
Simulationsbasierte Designsysteme haben eine weitere wichtige Eigenschaft. Sie ermöglichen es, Probleme zu erkennen, die auftreten können, wenn die gesamte Baugruppe in ein System integriert wird. Dies ist von erheblicher Bedeutung für die Kosten, denn es ist viel billiger, Probleme in der Prototyping-Phase zu beheben als in der Produktionsphase.
Es gibt viele Beispiele für Methoden zur Beseitigung von Störungen. Nach dem Prinzip, dass es besser ist, etwas nicht zu tun, als sich später davor zu schützen, müssen Sie an der Quelle ansetzen. Eine der besten Methoden ist die Abschirmung. Dabei wird das Gerät durch eine Metallschicht – z.B. eine Folie, ein Metallgehäuse, Beschläge usw. – von der Außenwelt abgeschirmt. Leider hat diese Methode mehrere Nachteile. Sie ist aufgrund der Kosten für das verwendete Material und des damit verbundenen höheren Gewichts teuer. Gleichzeitig können die verwendeten Materialien umso dünner sein, je höher die Frequenz ist, die wir eliminieren wollen. Daher werden billigere Methoden verwendet. Ein Beispiel ist die Verwendung von induktiven Elementen, die die Fähigkeit haben, elektromagnetische Störungen an der Quelle zu „stoppen“.
Entfernen Sie die „Gleichtakt“-Magnetspule im Stromkreis des Controllers/Settermotors:
Gerade aus Gründen der Immunität gegen elektromagnetische Störungen werden spezielle Datenbusse für die Automobilindustrie entwickelt. Ein gutes Beispiel dafür ist CAN, das nach dem Prinzip eines symmetrischen Signals funktioniert. Eine Störung, die in das Signalbündel eindringt, verursacht eine Spannungsstörung, die in jeder der Adern gleich groß ist. Ihre Differenz bleibt jedoch auf einem Niveau, das der Bus-Controller korrekt interpretieren kann.
Verallgemeinernd zum Thema Störungserzeugung lässt sich sagen, dass ein höherer Strom und eine schnellere Änderung seiner Intensität mehr elektromagnetische Störungen verursachen. Sowohl in Bezug auf die Intensität als auch auf den Frequenzbereich. Bei Elektrofahrzeugen werden praktisch alle Komponenten mit Strom versorgt. Stromversorgungssysteme sind in diesem Fall besonders wichtig, weil die Funktionen, die sie erfüllen, die Versorgung mit großen Strömen mit schnellen Änderungen beinhalten. Dies gilt insbesondere für die Stromkreise der Motoren und die Energierückgewinnung beim Bremsen.
Für die Sicherheit und die nachfolgenden Systeme ist die elektromagnetische Verträglichkeit wichtig, denn viele Sensoren werden zu Funkwellen-Sendern. Alle Radargeräte und die von ihnen verwendeten Mikrowellen müssen so arbeiten, dass sie andere Fahrzeuge auf der Straße nicht stören. Man könnte sagen, dass der Mensch in einem Auto in gewisser Weise von externen elektromagnetischen Feldern isoliert ist. Da die Karosserie jedoch nicht einheitlich ist und beispielsweise einen hohen Glasanteil hat, ist sie bis zu einem gewissen Grad für die Wellen durchlässig. Wäre dies nicht der Fall, würden z.B. Smartphones im Innenraum nicht funktionieren.
In letzter Zeit haben viele Autohersteller beschlossen, den AM-Empfänger aus den Elektrofahrzeugen zu entfernen. In Polen ist das Fehlen eines solchen Empfängers nach dem schrittweisen Abbau von Mittel- und Langwellensendern kein Problem. Es gibt jedoch Orte, an denen AM-Radio aufgrund seiner Reichweite wichtig ist. In den USA gibt es mehr als 4.000 Sender mit mehr als 80 Millionen monatlichen Hörern. Es ist zu bedenken, dass das drahtlose Internet nicht überall verfügbar ist und es keinen Ersatz für den reinen Streaming-Empfang und die Nutzung des so genannten Internetradios gibt. In den oben erwähnten Vereinigten Staaten spielt der Radiosender in bedeutenden landwirtschaftlichen Gebieten zusätzlich eine wichtige Informationsrolle. Es war die National Association of Agricultural Broadcasters, die heftig gegen die Entfernung von AM-Empfängern aus Fahrzeugen protestierte.
Selbst so offensichtliche Geräte wie elektrisch betriebene Fenster oder Spiegel können eine Störquelle sein, die die Nutzung des analogen AM-Radios verhindert. Aber diese Geräte werden nur gelegentlich benutzt und ihre Abschirmung ist machbar. Leider ist die Abschirmung des Antriebsstrangs eines Elektroautos viel schwieriger und kostspieliger. Wie von den Herstellern zusätzlich argumentiert wird, würden zusätzliche Maßnahmen, die die Nutzung von AM-Radios ermöglichen, zu einem höheren Gewicht führen. Und folglich zu einer Verringerung der Reichweite….
Weitere Störungen und ihre Auswirkungen auf das tägliche Leben und das Autofahren werden in Teil 2 des Artikels behandelt.
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