Akkujen hallintajärjestelmillä (BMS) on ratkaiseva rooli sähköajoneuvoissa, energian varastointijärjestelmissä, teollisuusakkupaketeissa ja uusiutuvan energian sovelluksissa. BMS-elektroniikan monimutkaistuessa sähkömagneettisen yhteensopivuuden varmistamisesta on tullut olennainen osa tuotekehitystä.
EMC-testaus varmistaa, että akunhallintajärjestelmä voi toimia luotettavasti aiheuttamatta liiallisia sähkömagneettisia häiriöitä tai tulematta alttiiksi ulkoisille sähkömagneettisille häiriöille.
Miksi rakennusautomaatiojärjestelmä vaatii EMC-testausta
Nykyaikainen rakennusautomaatiojärjestelmä (BMS) tekee paljon muutakin kuin vain akkujen valvontaa.
Tyypillisiä toimintoja ovat:
* Kennojännitteen mittaus
* Lämpötilan seuranta
* Virran mittaus
* Varaustilan (SOC) laskeminen
* Solujen tasapainottaminen
* CAN-tiedonsiirto
* Vikasuojaus
Nämä toiminnot perustuvat herkkiin analogisiin ja digitaalisiin piireihin, joihin sähkömagneettiset häiriöt voivat vaikuttaa.
Rakennusautomaatiojärjestelmän vikaantuminen voi johtaa epätarkkoihin mittauksiin, tiedonsiirtohäiriöihin, latauksen keskeytyksiin tai odottamattomaan järjestelmän sammumiseen.
Yleiset EMC-standardit rakennusautomaatiolle
Sovellettava EMC-standardi riippuu lopullisesta sovelluksesta.
Usein käytettyihin standardeihin kuuluvat:
* CISPR 25
* ISO 11452
* IEC 61000-4 -sarja
* YK:n Euroopan talouskomission sääntö 10
Sähköajoneuvoissa CISPR 25 -standardia käytetään yleisesti johtuvien ja säteilevien päästöjen mittaamiseen, kun taas ISO 11452 -standardi arvioi säteilyn sietokykyä.
Teollisuusakkujärjestelmät voivat sen sijaan noudattaa IEC 61000 -immuniteettistandardeja.
Säteilyimmuniteettitestaus
Säteilyimmuniteettitestaus arvioi, toimiiko rakennusautomaatiojärjestelmä edelleen oikein, kun se altistetaan radiotaajuussähkömagneettisille kentille.
Tyypillinen testijärjestelmä sisältää:
* RF-signaaligeneraattori
* RF-tehovahvistin
* EMC-antenni
* Kenttäanturi
* Puolikaiuton kammio
Vakaan radiotaajuuskentän muodostuminen edellyttää luotettavia radiotaajuustehovahvistimia ja oikein valittuja EMC-antenneja.
Eri taajuusalueilla voidaan tarvita bikonaalisia, log-periodisia tai torviantenneja tiettyjen kentänvoimakkuuksien saavuttamiseksi.
Suoritettu päästötestaus
Rakennusautomaatiomoduulit on kytketty sähkönjakelujärjestelmiin ja tietoliikenneverkkoihin, joten johtuneet päästöt ovat tärkeä näkökohta.
Testauksessa arvioidaan yleisesti seuraavien kautta välittyvää melua:
* Tasavirtajohdot
* Viestintäkaapelit
* Ohjausliitännät
A LISN käytetään tyypillisesti suoritettujen emissiomittausten aikana standardoidun impedanssin ja tarkan kohina-analyysin aikaansaamiseksi.
Johtuvien päästöjen vähentäminen vaatii usein parempaa piirilevyjen asettelua, suodatusta ja maadoitussuunnittelua.
Säteilevän päästötestauksen
Nopeat kytkentäpiirit, CAN-tiedonsiirto, DC/DC-muuntimet ja tasapainotuspiirit voivat kaikki tuottaa sähkömagneettisia päästöjä.
Säteilypäästötestauksen aikana insinöörit arvioivat, pysyvätkö päästöt sallittujen raja-arvojen alapuolella.
Asianmukainen kotelointi, kaapelien hallinta ja piirilevyjen asettelu ovat olennaisia radiotaajuussäteilyn hallitsemiseksi.
Tyypillisiä EMC-haasteita rakennusautomaatiosuunnittelussa
Yleisiä sähkömagneettiseen yhteensopivuuteen liittyviä ongelmia ovat:
* Kytkentämuuntimen kohina
* CAN-väylän häiriöt
* Akun tasapainotushäiriöt
* Huono piirilevyn maadoitus
* Pitkät anturijohdot
* Suurvirtainen silmukkasäteily
Nämä ongelmat eivät välttämättä ilmene normaalin toiminnallisen testauksen aikana, mutta ne tulevat ilmeisiksi standardoiduissa EMC-arvioinneissa.
Suunnittelun optimointi varhain auttaa vähentämään myöhempiä sertifiointiriskejä.
Esivaatimustenmukaisuustestauksen merkitys
Monet rakennusautomaatiojärjestelmien valmistajat suorittavat sisäisiä EMC-esivaativuustestejä ennen tuotteiden lähettämistä sertifiointiin.
Edut sisältävät:
* Nopeampi vianmääritys
* Pienemmät uudelleensuunnittelukustannukset
* Parannettu ensimmäisen kierroksen onnistumisprosentti
* Lyhennetty sertifiointiaika
Sisäisiä EMC-valmiuksia luovat yritykset toteuttavat usein kokonaisvaltaisia EMC-laboratorioratkaisut tukemaan kehitystestausta, suunnittelun varmennusta ja tuotannon validointia.
EMC-suunnittelu on järjestelmätason haaste
Onnistunut EMC-suorituskyky riippuu piirilevyasettelun, maadoitusstrategian, kotelon suunnittelun, kaapelien reitityksen, suodatuksen ja järjestelmäarkkitehtuurin välisestä vuorovaikutuksesta.
Näiden tekijöiden optimointi suunnitteluvaiheessa mahdollistaa akunhallintajärjestelmien paremman luotettavuuden ja samalla ne täyttävät yhä tiukemmat sähköajoneuvojen ja energian varastointisovellusten EMC-yhteensopivuusvaatimukset.
