Koray Gündoğdu
Otomotiv EMC Standartları – Bağışıklık Testleri
Otomotiv endüstrisi, dünya çapında en büyük sektörlerden biri olup, geleneksel içten yanmalı motorlardan hibrit ve elektrikli araçlara geçiş sürecinde hızla ilerlemektedir. Bu yazımda, otomotiv EMC bağışıklık standartları hakkında bilgi sahibi olacak ve bağışıklık testlerinin nasıl gerçekleştirildiğini öğreneceksiniz.
1. Bağışıklık Standartları
Otomotiv sektöründe çeşitli standartlar, bağışıklık testlerini tanımlar. Aşağıdaki listede bazı önemli standartlar yer almaktadır. Uluslararası Elektroteknik Komisyonu (ISO) ve Otomotiv Mühendisleri Derneği (SAE) tarafından tanımlanan en önemli EMC bağışıklık standartları, Birleşmiş Milletler Avrupa Ekonomik Komisyonu’nun (UNECE) R10 yönetmeliği ile belirlenmiştir. Ayrıca bazı üreticiler, ürettikleri araçlar ve bu araçlarda kullanılan alt montajlar için kendi standartlarını belirlerler.
1.1 Uluslararası Standartlar
- UNECE R10: Birleşmiş Milletler Avrupa Ekonomik Komisyonu’nun (UN/ECE) bir yönetmeliği olup, bileşenlerin ve araçların tip onayına tabi tutulmaları için gerekli tüm şartları içerir.
- ISO 11451: Dar bantta yayılan elektromanyetik enerjiden kaynaklanan elektriksel rahatsızlıklar için test yöntemlerini, yönergeleri ve seviyeleri tanımlar. Yolcu araçları ve ticari araçların elektromanyetik enerjiye karşı bağışıklığını belirlemek için kullanılır ve 10 kHz’den 18 GHz’e kadar geniş bir frekans aralığını kapsar.
- ISO 11452: Yolcu araçları ve ticari araçların elektronik bileşenlerinin dar bant elektromanyetik enerjiden kaynaklanan elektriksel rahatsızlıklara karşı bağışıklığını belirlemek için bileşen testlerini kapsayan temel prensipleri verir.
- ISO 7637: 12 V veya 24 V elektrik sistemlerine sahip binek ve ticari araçlara monte edilen ekipmanların elektriksel geçici olaylara karşı uyumluluğunu sağlamak için test yöntemleri ve prosedürleri tanımlar.
- ISO 10605: Yol araçlarında kullanılacak elektrik sistemlerine yönelik elektrostatik deşarj (ESD) kaynaklı elektriksel rahatsızlıklar için test yöntemlerini tanımlar. ESD montaj sırasında, bakım personeli tarafından veya araçtaki yolculardan kaynaklanabilir.
1.2 Üretici Bazlı Standartlar (OEM)
- GMW3091 ve GMW3097: General Motors’un araçlar, bileşenler ve alt sistemler için EMC spesifikasyonlarıdır.
- FMC1278 ve FMC280: Ford Motor Company’nin (FMC) elektrikli bileşenler ve alt sistemler için EMC spesifikasyonlarıdır.
- JLR-EMC-CS: Jaguar Land Rover’ın (JLR) elektrikli ve elektronik bileşenler ve alt sistemler için EMC spesifikasyonlarıdır.
1.3 Kabul Kriterleri
Bağışıklık testleri sırasında test edilen cihazın (DUT) çalışması beklenmedik bir şekilde durabilir. EMC bağışıklık standartları, DUT’un performans kaybına dayalı olarak dört reaksiyon seviyesi tanımlar:
- Normal çalışma.
- Geçici bir bozulma, ancak cihaz kendini toparlar.
- Geçici bir bozulma, ancak cihazın kullanıcı tarafından yeniden başlatılması gerekir.
- Geri alınamaz bir bozulma, bileşen hasarı.
2. Bağışıklık Testleri
2.1 İletilen Bağışıklık (CI)
ISO 11452-4 standardına dayalı olarak otomotiv bileşenleri için yapılan iletilen bağışıklık testlerinde, Bulk Current Injection (BCI) ve Tubular Wave Coupler (TWC) yöntemleri tanımlanmıştır.
- İletilen Bağışıklık (CI) Frekans Aralığı:
- BCI: 1 MHz – 400 MHz.
- TWC: 400 MHz – 3 GHz.
- İletilen Bağışıklık (CI) Ekipmanları:
- Korumalı muhafaza: Elektromanyetik parazitleri içeride tutmak ve kontrollü bir test ortamı sağlamak için kullanılır.
- Akım enjeksiyon probu/probları: DUT’a (Test Edilen Cihaz) bağlı kablolara akım enjekte etmek için kullanılır.
- Akım ölçüm probu/probları: Kablo demetinden geçen akım miktarını ölçer.
- Yapay ağ(lar): Test için standart bir empedans sağlar ve dış parazitleri engeller.
- Toprak düzlemi: Test sırasında tutarlı topraklama sağlar.
- Modülasyon yeteneğine sahip Radyo Frekansı (RF) jeneratörü: Frekanslar arasında değişim yapabilir.
- Güç amplifikatörü: Yüksek frekansta akım artırma sağlar.
- İleri ve geri gücü ölçmek için güç ölçüm cihazları
- Akım ölçüm ekipmanı
- İletilen Bağışıklık (CI) Test Kurulumu:
- Her güç kaynağı kablosu, Yapay Ağ (AN) aracılığıyla güç kaynağına bağlanmalıdır.
- AN’ler doğrudan toprak düzlemine monte edilmeli ve her birinin ölçüm portu 50Ω yükle sonlandırılmalıdır.
- DUT, iletken olmayan bir yüzeyde (εr ≤ 1.4) masanın metalik yüzeyinin 5.0 mm yukarısına yerleştirilmelidir.
- DUT’un yüzü, toprak düzleminin kenarından en az 100 mm uzakta olmalıdır.
- Enjeksiyon probu, DUT’un konektöründen 150 mm mesafede yerleştirilmeli, ancak 450 mm ve 750 mm mesafelerde de ek testler gerekebilir.
- Akım ölçüm probu, DUT’un konektöründen 50 mm mesafede yerleştirilmelidir.
- TWC (Tüplü Dalga Kaplin) yöntemi kullanıldığında, kaplin DUT’tan 100 mm mesafede yerleştirilmeli ve toprak düzleminden izole edilmelidir.
- İletilen Bağışıklık (CI) Test Uygulaması:
BCI: Kablo demetine uygulanacak güç, iki yöntemle belirlenebilir: İkame yöntemi ve güç sınırlamalı kapalı döngü yöntemi. Güç kalibre edildikten sonra, akım DUT’un her bir kablosuna enjekte edilmelidir. Birden fazla dal varsa, test tüm dallar için tekrarlanmalıdır.
TWC: Güç, ikame yöntemi kullanılarak ayarlanır. Güç kalibre edildikten sonra, akım DUT’un her bir kablosuna enjekte edilmelidir. Birden fazla dal varsa, test tüm dallar için tekrarlanmalıdır.
2.2 Elektrostatik Deşarj (ESD)
ESD Standartları:
ISO 10605, Karayolu Taşıtları – Elektrostatik deşarjdan kaynaklanan elektriksel rahatsızlıklar için test yöntemleri. Bu standart, IEC-61000-4-2’ye dayanmaktadır ve araçlara özgü gereksinimleri tanımlar.
ESD Test Ekipmanları:
- Jeneratör: Genellikle “ESD tabancaları” olarak adlandırılır ve aşağıdaki gereksinimlerle dalga formları oluşturma kapasitesine sahiptir:
| Parametre | Değer |
|---|---|
| Gerilim – Temas deşarjı | 2 – 15kV |
| Gerilim – Hava deşarjı | 2 – 25kV |
| Gerilim hassasiyeti | %5 |
| Polarite | Pozitif ve negatif |
| Temas deşarj modunda kısa devre yükselme süresi | 0.7nsec – 1nsec |
| Aralık süresi | Minimum 1 saniye |
| Bekleme süresi | ≥ 5 saniye |
| Kapasitans | 150pF – 330pF |
| Deşarj direnci | 330Ω veya 2000Ω |
- Hava Deşarj Testi:
- Jeneratör, test edilen cihaza (DUT) yakın bir şekilde yerleştirilir ve deşarj, cihaz üzerinde ark oluşturularak gerçekleştirilir.
- Her gerilim seviyesi için, her iki polaritede de birkaç darbe cihazın yakınında uygulanır. Test, düşük gerilim seviyeleri ile başlar ve cihaz testi başarıyla geçtikçe kademeli olarak gerilim artırılır.
- Temas Deşarj Testi:
- Jeneratör, doğrudan test edilen cihazla temas halindedir.
- Her gerilim seviyesi için, her iki polaritede de birkaç darbe, jeneratör tabancası cihaz yüzeyine dokundurularak uygulanır. Test, düşük gerilim seviyeleri ile başlar ve cihaz testi başarıyla geçtikçe gerilim kademeli olarak artırılır.
ESD Jeneratör Devresi: İnsan vücudunun deşarjını simüle eder. Testler, iki farklı direnç kullanılarak yapılır:
- R=2kΩ: İnsan vücudunun deri üzerinden deşarjını temsil eder.
- R=330Ω: Vücudun metalik bir nesne aracılığıyla deşarjını temsil eder.
Ayrıca, iki farklı kapasitans kullanılır:
- 150 pF: Araç dışında bir insan vücudunu temsil eder.
- 330 pF: Araç içindeki bir insan vücudunu temsil eder.
ESD test jeneratörünün eşdeğer devresi ve oluşturduğu dalga formu, aşağıdaki resimlerde gösterilmiştir.
3.1. Radyasyona Dayanıklılık (RI) Testi
- RI Standartları: IEC 61000-4-3, ISO 11452-2
- RI Frekans Aralığı: 100 kHz – 18000 MHz
RI Test Ekipmanları:
- Koruyucu bir muhafaza (shielded enclosure)
- Sinyal jeneratörleri
- RF yükselteçleri (amplifikatörler)
- Antenler
- Zayıflatıcılar (attenuatörler)
RI Test Kurulumu:
- Test edilen cihaz (DUT), metalik olmayan, iletken olmayan bir malzeme üzerine yerleştirilmelidir.
- Kablolama 3 metreden kısa ise o uzunluk kullanılmalıdır. Ancak kablolama 3 metreden uzun ise, radyasyona maruz kalacak minimum 1 metrelik bir alan bulunmalıdır.
RI Test Uygulaması:
- Elektrik alan seviyesi: Maksimum 200 V/m
- Bekleme süresi (Dwell time): Cihazın tepki verebilmesi için gerekli süre kadar, ancak hiçbir zaman 0,5 saniyeden az olmamalıdır.
- Test, antenin cihazın her tarafına bakacak şekilde gerçekleştirilmelidir. Ayrıca, anten yatay ve dikey polarizasyonlar için yönlendirilmelidir.
3.2. Elektrik Hızlı Transiyentleri (EFT) Testi
Bu test, patlama testi olarak da bilinir ve indüktif yüklerin anahtarlanmasına karşı dayanıklılığı simüle etmeyi amaçlar. Transiyentler, kıvılcım oluşturma ile tetiklenen yüksek frekanslı dalgaların bir serisidir. EFT’lerin çeşitli kökenleri vardır: anahtarlar, indüktif yüklerin anahtarlanması, devre kesiciler, bağlı veya ayrılan enerji hatları gibi.
EFT Standartları:
- IEC-61000-4-4
EFT Test Ekipmanları:
- Eşleştirme Ağı (Coupling Network – CDN)
- Toprak Referans Düzlemi (Ground Reference Plane – GRP)
- İzolasyon desteği (insulating support)
- Topraklama kabloları (grounding wirings)
- Puls jeneratörü (pulse generator)
EFT Test Kurulumu:
- Test edilen cihaz (DUT), 0.1 m yükseklikte bir izolasyon desteği üzerine yerleştirilir.
- İzolasyon desteği, toprak referans düzlemi üzerine konulmalıdır.
- Toprak düzlemi, en az 1m x 1m boyutlarında ve minimum 0.25 mm kalınlığında olmalıdır.
- DUT ile diğer iletken yapılar arasındaki minimum mesafe 0.5 m olmalıdır.
EFT Test Uygulaması:
- Test voltajı, güç besleme portlarına ve I/O ile iletişim portlarına uygulanacaktır. Amplitüd ve tekrarlama hızı, ekipmanın türüne bağlıdır.
| EFT Dayanıklılık Seviyesi | Güç Besleme Portu. Voltaj pik (kV) | Güç Besleme Portu. Tekrarlama hızı (kHz) | I/O sinyal, veri ve kontrol portları. Voltaj pik (kV) | I/O sinyal, veri ve kontrol portları. Tekrarlama hızı (kHz) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 0.5 | 5 | 0.25 | 5 |
| 2 | 1 | 5 | 0.5 | 5 |
| 3 | 2 | 5 | 1 | 5 |
| 4 | 4 | 2.5 | 2 | 5 |
Sonuç olarak;
EMC testleri, içerisinde elektrik veya elektronik devreler barındıran bir ürün piyasaya sürülmeden önce gerçekleştirilmesi en önemli testlerden biridir. Otomotiv sektörü, EMC dayanıklılık testleri için test yöntemleri ve kriterlerini belirleyen kendi EMC standartlarına sahiptir. Ayrıca, her üreticinin araçları için ve bu araçlarda kullanılacak her bir elektronik alt montaj için geçerli olan kendi standartları bulunmaktadır. Ancak, standartların çeşitliliğine rağmen, birçok standart uyumlu ISO EMC dayanıklılık standartlarına atıfta bulunmaktadır: otomobiller için ISO 11451, bileşenler için ISO 11452 ve elektrostatik deşarj (ESD) için ISO 10605 elektrostatik deşarj testleri için kullanılır.
Koray Gündoğdu
Kurucu / Genel Müdür03.11.1983 yılında İzmirde doğmuştur. Dört çocuklu bir ailenin oğlu olan Koray GÜNDOĞDU, İlköğrenimini Kazım Karabekir İlköğretim Okulunda, Orta Öğrenimini de Karataş Lisesinde tamamlamıştır. Eğitim hayatında Fizik bölümü üzerine Yüksek Öğrenimini gerçekleştirdikten sonra, Muğla Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsünde bölümü üzerine yüksek lisansını tamamlamıştır. Eğitim hayatının ardından kariyerini Uygunluk Değerlendirme sektörü üzerine devam ettirmeye karar vermiştir. İş Güvenliği Uzmanlığı, ISO 9001 baş denetçiliği, ISO 14001 baş denetçiliği gibi görevlerde bulunmuş ve laboratuvar test alanlarında akreditasyon faaliyetleriyle kariyerine yeni bir yön vermiştir.
15 yıllı aşan tecrübe ve deneyimleri süresince Uygunluk Değerlendirme sektörüne yeni bir bakış açısı getirmeyi ilke edinmiş, 2014 yılında Femko Şirketini kurarak kısa sürede markalaşma adına köklü adımlar atmış ve Uluslararası areneda bir Türk firmasının adınından söz ettirmiştir.
Linkedin den Takip Edin Koray Gündoğdu: Diğer Yazıları
