EMV-Messungen Emission am Roadster

[Christoph764]

Beruflich beschäftige ich mich mit Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV).

Jedes elektronische Gerät produziert elektromagnetische Störungen und kann durch solche beeinflusst werden. Die Aussendung von Produkten wird limitiert, um Störungen der Telekommunikation zu vermeiden. Im umgekehrten Fall muss ein Gerät je nach Einsatzzweck eine definierte Störfestigkeit gegenüber elektromagnetischen Feldern aufweisen. Bei einigen Geräten und Fahrzeugen werden dabei auch Sicherheitsfunktionen überprüft mit noch höheren Feldstärken.
Hat ein Fahrzeug keine europäische Typengenehmigung, muss es in den meisten Fällen nachgemessen werden, um zugelassen werden zu können. In Europa und vielen anderen Ländern erfolgt dies nach der Norm UN/ECE R10. In unserem Labor messen wir daher auch sporadisch Fahrzeuge, auch solche aus USA. Dabei kommt es leider häufig vor, dass diese nicht erfüllen. Als die Roadster in der Schweiz zugelassen wurden, war die EMV noch nicht in allen Fällen zwingend. Insofern war es natürlich spannend, wie sich der Roadster verhält. Bei den offen gelegten Designdokumenten ist hinsichtlich EMV nichts vorhanden. Das Auto ist andererseits aber gespickt mit Ferriten (die schwarzen Knubbel auf den Kabeln) und die europäische Ausführung hat auch mehr Ferrite als die USA-Modelle.

Gestern war nun abends zufällig die Absorberhalle frei und ich hatte meinen Roadster dabei, weil schönes Wetter war. Bei einer Typenprüfung werden diverse Tests durchlaufen mit unterschiedlichen Betriebszuständen. Für eine kurze Übersicht ist die Emissionsmessung in Zustand «Ignition on» geeignet, weil dazu nicht viel vorbereitet werden muss, die Limiten aber doch schon manchmal überschritten sind. Ursachen sind dabei in der Regel der DC/DC-Wandler oder auch die Motorelektronik mit ungünstig verlegten oder ungeschirmten Kabeln. Das Fahrzeug muss dabei eingeschaltet sein, so dass es bei Betätigen des Pedals fahren würde. Die meisten Hilfssysteme werden aktiviert (Licht, Blinker, Radio, Lüfter, usw..)

Gemessen wird von 2 Seiten, Antenne horizontal und vertikal, also 4 Messungen. Hier die schlechteste Messung:

Die orange Kurve (Spitzenwert) ist informativ, lässt aber gewisse Rückschlüsse auf die Quelle der Störungen zu. Die rote Kurve muss unterhalb der Limite sein, in diesem Fall ist das erfüllt mit ausreichender Reserve.

Interessant sind dann natürlich noch die Zustände «Fahren» und «Laden». Mal sehen, ob sich in den nächsten Wochen eine Möglichkeit ergibt, diese Messungen zu machen. Dazu fehlen mir aber auch noch die Lift-Point-Adapter.

Rein juristisch ist es so, dass bei einer «tiefgreifenden Änderung» oder einer «Änderung, welche das EMV-Verhalten beeinflusst», die EMV ganz oder teilweise nachgemessen werden muss. Wenn das Fahrzeug aber schon im Originalzustand die Limiten nicht einhält, wird es natürlich schwierig, aufwendig und teuer.

Herzliche Grüsse aus den Tiefen des Labors

Christoph

[Gesperrt]

@Christoph764

OT, aber das Bild sieht wahnsinnig gut aus. Als hättest du die Halle für den Roadster gebaut.

[Saftwerk]

Das Bild erinnert mich an das Game Portal auf Steam.

[Christoph764]

Na, ihr habt ja vielleicht Phantasie. Eine Absorberhalle, oder englisch Semi-Anechoic-Chamber, kostet etwa 20 mal so viel wie der Tesla.
„Semi“ deshalb, weil es am Boden keine Absorber hat, sondern eine Metallfläche, die als groundplane und Reflektionsfläche wirkt. Die weissen Kacheln sind aus Polystyrol und kosten pro Stück ein paar Franken. Sie dienen lediglich als Schutz der Absorber und damit die Halle heller ist. Für die elektromagnetischen Wellen sind sie praktisch inexistent.

Eine solche Halle besteht grundsätzlich aus einer Metallhülle, die als Faradaykäfig wirkt und daher eine Abschirmung des elektrischen Feldes zur Aussenwelt darstellt. Auf diese Struktur sind Ferritkacheln für die tieferen Frequenzen montiert, auf dem Foto an den oberen Kanten sichtbar, die dunklen Streifen. Die Kacheln sind 10 x 10 cm, bei einer Halle dieser Grösse sind das 75’000 Stück, einzeln verschraubt! Darauf sind dann die Absorber geklebt. Das sind pyramidenförmige, mit Kohlenstoff angereicherte Schaumstoffe, welche die höheren Frequenzen absorbieren. Rechts im Bild beim Tor sind diese sichtbar. Die elektromagnetischen Wellen werden möglichst wenig reflektiert. So in etwa wie die Eierkartons in Proberäumen schalldämmend wirken.

Unter der Metallfläche ist ein Doppelboden für Leitungen und den versenkten Drehtisch. Der Doppelboden ist begehbar, oder besser gesagt, bekriechbar, bei einer Höhe von etwa 80 cm. In unserem Fall wird zudem der Boden vor dem Tor hydraulisch abgesenkt und angehoben, so dass ohne Rampe in die Halle gefahren werden kann. Rollen haben wir keine, da die Prüfung von Fahrzeugen nicht mit Leistungsabgabe erfolgen muss und wir haupsächlich Geräte prüfen. „Kleinere“ Fahrzeuge werden aufgebockt für die Messung im Fahrbetrieb, bei Lastwagen wird meistens die Kardanwelle abgehängt.

Herzliche Grüsse

Christoph

[marco2228]

Mein 1.5 er, welcher deutlich weniger EMV optimiert ist, hat 2014 die EMV Prüfung bestanden.
Kommentar den Prüfers: „Ein gutes Pferd springt nicht höher als es muss“.

Wenn ich mich richtig erinnere, war der DCDC der Hauptverursacher der Emissionen.

Bin mal gespannt auf deine Ergebnisse mit dem 2.5, der hat ja schon einiges mehr an Ferriten und Y caps.
Allerdings merkt man beim 2.5 gerade beim Anhalten auf den letzten Zentimetern vor dem Stillstand schon Störungen.
Und die Kabinenheizung scheint auch zu stören, hat aber auch keinerlei Eingangskondensatoren und tautet glaube ich nur mit 100Hz.

[lOrD-sNaKe]

Sehr schön dass ich sogar hier noch Kollegen treffe die in einem ähnliches Aufgabenfeld arbeiten. Welche Fachgrundnormen ziehst du für die Limitlines rann? Misst ihr auch die Funkstörspannung bei 11kW AC Laden?

Welche Antenne nutzt ihr? Den Gauss Instruments liebe ich. Geht so wahnsinnig schnell. Habt ihr den TDMI x?

[Christoph764]

Hallo wie Du auch immer heisst

Fahrzeuge werden nach UN ECE R10 gemessen. Limiten und Verfahren für die Emission sind ähnlich wie CISPR 12/EN 55012. Für eine Abnahmemessung wird das Laden auch gemessen, in allen möglichen Lademodi. Ja, im Ladebetrieb würden auch geleitete Emission, Harmonics Flicker, Surge und Burst gemessen/geprüft. Das interessiert mich vorerst noch nicht so sehr. Wie geschrieben, möchte ich das Spektrum wissen im Fahrbetrieb. Bisher habe ich nämlich noch keinen vernünftigen Radioempfang DAB+und bevor ich mir ein Loch in die Karosserie bohre, will ich schon sicher sein, dass es auch funktioniert.
Als Antenne haben wir normalerweise eine EMCO 3141, heute ist das ETS-Lindgren. Auf dem Bild siehst Du aber eine A.H.Systems 571. Die haben wir zur Zeit im Versuchsbetrieb, sie deckt den Bereich 27 MHz bis 6 GHz ab.
Beim Gauss leisteten wir uns den Ultimate 18, weil damit die gesamte Störstrahlung in Quasi-Peak in Echtzeit gemessen und angezeigt werden kann. Die Messgeschwindigkeit ist der eine Punkt, wir messen aber auch oft zeitvariante Produkte, da hat ein sequenzielles Verfahren mit Peak-Vormessung und Quasi-Peak-Nachmessung einfach eine viel zu grosse Maschenweite. Und was bei den Kunden sehr gut ankommt, ist die direkte Anzeige in der Halle zum Entstören oder Analysieren. Wir projizieren 30 MHz - 1 GHz in Quasi-Peak Echtzeit in der Halle an die Wand und Du siehst den Einfluss eines Ferrites, einer Abschirmung oder Ein/Ausschalten einer Baugruppe live und direkt.
Deshalb gab es dann auch für die 3 m- Halle einen Gauss Ultimate 40. Damit hier aber ausgewogen kommuniziert wird: wir haben auch diverse Messempfänger von Rhode&Schwarz und die unkaputtbaren Schwarbeck-Empfänger sind auch noch manchmal im Einsatz.

Mit elektrischen Grüssen

Christoph