Test elettrici di componenti automobilistici

Con un fatturato di circa 285 milioni di euro e circa 1500 dipendenti, Melecs EWS GmbH è il più grande fornitore di servizi di ingegneria e produzione elettronica con radici austriache. L'azienda ha più di 25 anni di esperienza e offre tutto in unica soluzione. Dallo sviluppo, ingegneria e gestione del progetto, passando per l'industrializzazione e la produzione, fino alla convalida e alla logistica. Oggi, Melecs ha oltre il 90% delle sue vendite al di fuori dell'Austria.

In Austria, Melecs gestisce una fabbrica di elettronica a Siegendorf, una struttura di ricerca e sviluppo elettronico a Vienna e un ufficio vendite e sviluppo a Lenzing. Al di fuori dell'Austria, Melecs gestisce una fabbrica di elettronica a Györ, in Ungheria, e altre a Wuxi, in Cina, e a Querétaro, in Messico. Un ufficio vendite e sviluppo si trova ad Auburn Hill / Michigan (USA) e le funzioni centralizzate di finanza e contabilità sono riunite in una piccola holding.

I componenti elettrici elettronici di Melecs si trovano in:

1. ECU e applicazioni LED in auto di produttori premium internazionali

2. Elettrodomestici (lavatrici, ecc.) del leader di mercato europeo

Oltre a prodotti e soluzioni su misura per i settori automobilistico, dell'illuminazione e degli elettrodomestici, Melecs sviluppa e produce anche assemblaggi elettronici e soluzioni integrate. Ciò include l'assemblaggio di apparecchiature per il settore industriale, come controlli di scale mobili o sistemi di riscaldamento ad alta efficienza energetica.

Prove Elettriche Automobilistiche

Quando si testano i componenti automobilistici, le specifiche di prova vengono prima elaborate insieme al cliente. La sfida è, da un lato, far funzionare i componenti in prova prima in un ambiente artificiale. Dall'altra parte, devono essere definite condizioni di prova ripetibili. Ciò richiede spesso l'uso dei più diversi strumenti software, nonché una profonda conoscenza dell'applicazione finale.

Uno degli standard di prova più importanti nell'industria automobilistica è il LV 124. È stato redatto dai rappresentanti delle case automobilistiche tedesche come Audi AG, BMW AG, Volkswagen AG, Porsche AG e altri nel 2013. LV 124 specifica vari test elettrici, i loro requisiti e le condizioni.

L'LV 124 è una serie di test che simulano i disturbi elettrici nel sistema di alimentazione elettrica di un'automobile durante la guida. Comprende 22 test di qualità e affidabilità per componenti elettrici, elettronici e meccatronici per sistemi elettrici a 12 V utilizzati in autoveicoli di peso fino a 3,5 t.

Tutti i test elettrici appartenenti alla LV 124 possono essere selezionati individualmente e aggiunti alla procedura di test desiderata - è possibile una procedura di test configurabile e personalizzabile dal cliente:

• E-01 Sovratensione a lungo termine

• E-02 Sovratensione transitoria

• E-03 Sottotensione transitoria

• E-04 Jumpstart

• E-05 Load dump

• E-06 Tensione alternata sovrapposta

• E-07 Diminuzione/aumento lento della tensione di alimentazione

• E-08 Diminuzione lenta/aumento rapido della tensione di alimentazione

• E-09 Comportamento di reset

• E-10 Brevi interruzioni

• E-11 Impulsi di start

• E-12 Curva di tensione con controllo dell'impianto elettrico

• E-13 Interruzione pin

• E-14 Interruzione del connettore

• E-15 Polarità inversa

• E-16 Ground offset

• E-17 Cortocircuito nel circuito di segnale e nei circuiti di carico

• E-18 Resistenza di isolamento

• E-19 Corrente a circuito chiuso

• E-20 Rigidità dielettrica

• E-21 Backfeeds

• E-22 Sovracorrenti

Diverse varianti, solo leggermente diverse, della serie di test LV 124 sono utilizzate dalle case automobilistiche di tutto il mondo. Il test è stato persino standardizzato a livello internazionale come ISO 16750. Questo standard di test internazionale descrive le potenziali sollecitazioni ambientali e specifica i test e i requisiti raccomandati per la posizione di montaggio specifica su o all'interno del veicolo stradale.

Configurazione di Prova

Mr. Suat Dostal, Gruppo Leader di Validazione Elettrica, fornisce alcune informazioni sul dispositivo in prova (DUT) in questo caso. Il MELECS GEN VI è un'unità di controllo della pompa dell'olio che opera in un cambio a trasmissione integrale. Il design recente è ancora più compatto, pur soddisfacendo tutti i requisiti dei moderni componenti automobilistici di oggi.

"Poiché il settore automobilistico è noto per essere molto esigente, i clienti spesso richiedono che i test vengano eseguiti in modo molto più accurato rispetto ai requisiti legali. Inoltre, gli OEM specificano routine di test aggiuntive", spiega Suat Dostal.

Gli ingegneri Melecs hanno preso in considerazione due diverse opzioni di strumentazione. Il sistema Dewesoft IOLITE offre un buon rapporto prezzo/prestazioni con un numero elevato di canali, per frequenze di campionamento medie. Tuttavia, poiché per questo test era necessaria un'elevata frequenza di campionamento di 200 kHz e non molti canali. Questa volta il reparto prove ha deciso di utilizzare il sistema SIRIUS.

Melecs utilizza amplificatori di potenza per generare i segnali di test necessari per la simulazione dell'alimentazione della batteria del veicolo, seguendo lo standard LV 124. Per questo test ha elevata rilevanza la curva di tensione E-11, che specifica l'impulso di avviamento in un veicolo.

La tensione si interrompe per un breve periodo, prima di tornare al livello normale, ad es. 11 V, che simula un caso limite davvero brutto. (Vedi figura 3) Il DUT deve resistere a tutte queste interruzioni di alimentazione e in seguito rimanere operativo.

Hardware DAQ Prodotti DAQ

• Unità di acquisizione dati SIRIUSi-8xSTG

• 1 pinza amperometrica per corrente di ingresso DC

• 3 pinze amperometriche per corrente di uscita AC trifase, che pilota la pompa

• 2 tensioni di prova del DUT

• 1 tensione di ingresso dal simulatore di batteria

• DSI-TH-K per la misura della temperatura (termocoppia tipo K)

• 1x CAN bus, comunicazione con il DUT

Software DAQ

• DewesoftX

Testing

Sono stati eseguiti tutti i test previsti dalla norma LV 124 - e oltre. Alcuni di questi piani di test contengono anche diverse subroutine specificate dall'OEM automobilistico. Ecco alcuni esempi:

• L'E-06 “Tensione alternata sovrapposta” sollecita il DUT sovrapponendo una tensione alternata alla tensione continua della batteria, per simulare interferenze sulla rete della scheda. Come standard, questa scansione di solito arriva fino a 30 kHz, ma alcuni OEM richiedono test fino a 200 kHz.

• Il DUT è stato testato per verificare la corretta accensione per 100 cicli con il segnale E-11.

• Inoltre, l'OEM ha richiesto di testare più cicli di accensione/spegnimento a diverse temperature ambientali

Alla fine, tutti i test sono andati a buon fine.

Memorizzazione dei Dati Grezzi e Convalida del Test dal Vivo

“In Melecs utilizziamo molti strumenti diversi. Abbiamo sia gli oscilloscopi veloci che i classici data logger”, spiega il signor Dostal. “Questi test possono essere eseguiti con un oscilloscopio. Tuttavia, Dewesoft colma il divario tra i due tipi di strumenti: si adatta perfettamente alla nostra applicazione".

I data logger funzionano autonomamente ma con funzionalità limitate a causa del sistema operativo integrato e talvolta hanno una visualizzazione scadente. Gli oscilloscopi raggiungono frequenze di campionamento molto elevate fino a qualche GHz, ma sincronizzare diversi strumenti per un numero di canali più elevato è piuttosto costoso. Basati sul sistema operativo Windows possono essere estesi tramite script, ma il prezzo della memoria è piuttosto alto.

Per entrambi gli strumenti spesso non è possibile acquisire dati di sistema bus aggiuntivi (come CAN, CAN FD, Flexray,…). È necessario post-sincronizzare i dati di diversi strumenti dopo la misura. A volte non è possibile avere una prima impressione sui dati acquisiti durante la fase di misura.

Il leader del gruppo di test, il signor Dostal, afferma:

Con il software Dewesoft, memorizziamo i dati grezzi completi, non solo gli screenshot. Successivamente, durante le conferenze, estraiamo semplicemente il file di dati corrispondente, ingrandiamo fino alla posizione desiderata. È molto più facile dimostrare e argomentare in modo completo i risultati dei test ai nostri clienti. E' possibile arrivare fino al singolo punto di campionamento, possiamo mostrare ciascuno dei 100 cicli di prova individualmente.

Conclusioni

Con il nuovo sistema, i test vengono eseguiti in modo autonomo. Gli ingegneri di Melecs ora possono persino allineare una serie di test o, poiché i clienti a volte richiedono un test continuo di 72 ore, farli funzionare durante la notte. L'impostazione dei test è di solito ciò che richiede più tempo. Durante i primi 9 mesi di utilizzo dell'attrezzatura Dewesoft, gli ingegneri Melecs sono riusciti a risparmiare circa 1 mese di ore di lavoro.

L'adattabilità e la flessibilità del sistema sono un ulteriore vantaggio. L'unità di acquisizione dati SIRIUSi-8xSTG dispone di 8 ingressi analogici isolati per utilizzi universali. Questi sono estensimetro, tensione, test di resistenza, potenziometro, RTD (PT100, ...), estensibile e ancora più flessibile con gli adattatori DSI Dewesoft opzionali. Più moduli di misura possono essere facilmente impilati per un numero quasi illimitato di canali, funzioni matematiche, filtri, script C++, ecc. per il calcolo in tempo reale e la convalida del sistema in prova.

Il software DewesoftX è basato su Windows: la memoria disponibile dipende solo dall'SSD e dalla RAM integrati del PC. Il software accede completamente alla potenza della CPU disponibile, funzionalità come hyperthreading, SIMD e architettura a 64 bit garantiscono le massime prestazioni. Il software DewesoftX fornisce un software per l'acquisizione e l'analisi dei dati.

Funzionalità aggiuntive come il Sequencer, come ottenere i dati di altri strumenti in Dewesoft, e le condizioni di trigger  sono molto interessanti per il nostro tipo di applicazione,

Mr. Dostal conclude.

Tutto sommato, la soluzione fa risparmiare tempo e apre opportunità per soddisfare le esigenze future.