Elektromagnetische Verträglichkeit und Signalintegrität in der Automobiltechnik

Abstract:
In den letzten Jahren hat das zentrale Thema Innovation den Elektrik- bzw. Elektronikbereich der Fahrzeugtechnologie stark geprägt. Aufgrund der beengten Räumlichkeiten der Fahrzeuge und der Forderung nach ausreichender Sicherheit ergeben sich besondere Anforderungen an die Elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV). Parallel zu den klassischen Testmethoden ist die Automobilindustrie daher auf der Suche nach neuen Strategien für die Optimierung der EMV heutiger, komplexer Bordelektronik. Um dieser Herausforderung gerecht zu werden, werden die computergestützten Simulationsverfahren „Signal-“ (SI), „Power-“ (PI), und „Ground-“Integrität (GI) aus der modernen, digitalen „High Speed“-Technologie genutzt. Es stellt sich jedoch die Frage, ob mit diesen Verfahren bereits in der frühen Phase aussagekräftige Ergebnisse zur Störaussendung bzw. Störfestigkeit der Bordelektronik gewonnen werden und somit zur Kostensenkung beitragen können. Außerdem ist es wichtig zu wissen, in welchem Maße auch die dominanten Einflussparameter EMV-Messanordnungen und Umgebung der Bordelektronik (z.B. Gehäuse, Schrauben oder Durchkontaktierungsstifte) berücksichtigt werden. Wie frühere EMV-Untersuchungen belegen, haben die Rückwege der Ströme bzw. Spannungen großen Einfluss sowohl auf die Störaussendung als auch auf die Störfestigkeit gezeigt. Eine weitere Frage ist, inwiefern eine Betrachtung der „Ground-“Integrität diese Problematik in der Computersimulation nachweisen kann. Analog wird auch die Frage nach der Beeinflussung der Resonanzen durch die Spannungsversorgungslagen („Powerplane“) gestellt, wenn die Bordelektronik aus mehrlagigen Leiterplatte (Multilayer) angefertigt ist. Hierbei steht die Betrachtung der „Power-“Integrität im Vordergrund. Ein großer Vorteil diese Computersimulationstechniken ist, dass Vorhersagen für die später durchgeführten Störaussendungs- bzw. Störfestigkeitsprüfungen getroffen werden können, ohne dass dafür die Herstellung von Prototypen (Hardware) erforderlich ist. Der vorliegende Beitrag wird Antworten zu den oben gestellten Fragen geben, dass bei der EMV-Computersimulationen von Steuergeräten durch Zuhilfenahme der Techniken der „Signal-“, „Power-“, „Ground-“Integrität eine größere Zuverlässigkeit der Messungen erreicht werden kann.