Automotive-EMV- und Gesamtfahrzeug-Antennentests

Komplexere EMV-Tests durch neue Fahrzeugtechnik

Elektrifizierung, autonome Fahrfunktionen und umfassende Konnektivität schaffen eine elektromagnetische Umgebung, deren Komplexität die bisherige Messtechnik überfordert.

Mit der Elektrifizierung halten schnell schaltende SiC- und GaN-Leistungshalbleiter Einzug, die wesentlich stärkere elektromagnetische Emissionen verursachen als herkömmliche Verbrennerantriebe. Beim bidirektionalen Laden kommt noch ein zusätzlicher Aspekt hinzu, der über das eigentliche Fahrzeug hinausgeht: Die EMV-Integrität muss nun auch im Zusammenspiel mit der externen Ladeinfrastruktur sichergestellt werden. Hierbei handelt es sich in erster Linie um emissionsbezogene Herausforderungen, deren Messung und Beherrschung einen Frequenzbereich erfordern, der die Möglichkeiten der herkömmlichen Automotive-EMV-Messtechnik weit übersteigt.

Das autonome Fahren wirft ebenfalls kritische Fragen auf – allerdings für den Aspekt der Störfestigkeit. ADAS-Systeme basieren auf hochempfindlichen Sensoren wie Radar, LiDAR und Kameras, die in elektromagnetisch stark belasteten Umgebungen arbeiten. HF-Störungen, die ein Radarsignal verfälschen, führen nicht nur zum Fehlschlagen der Prüfung, sondern stellen ein Sicherheitsrisiko dar: Das System kann reale Hindernisse übersehen oder auf sogenannte Geisterobjekte reagieren. Die Validierung der Störfestigkeit von Sensoren sowie die Sicherstellung der Koexistenz zwischen ADAS-Systemen und Fahrzeugelektronik zählen zu den wichtigsten Herausforderungen der modernen Automotive-EMV-Messtechnik.

Die Konnektivität vervollständigt das Bild – und bringt eine eigene Kategorie von Risiken mit sich. Die Integration von 5G, V2X, GNSS und verschiedenen Drahtlostechnologien für kurze Distanzen in die Fahrzeugarchitektur schafft neue Interferenzpfade zwischen heterogenen Systemen auf engem Raum. Da Over-the-Air-Updates inzwischen zum Standard gehören, kann sich das elektromagnetische Profil eines Fahrzeugs auch nach der Produktion noch ändern. Die OTA-Validierung ist daher nicht mehr mit einem einmaligen Test erledigt – sie erfordert einen kontinuierlichen Prozess.

Veränderte Rahmenbedingungen für Automotive-EMV-Tests

• Traditionell lag der Fokus der EMV-Prüfung auf der Komponentenebene: Emissions- und Störfestigkeitsmessungen am einzelnen Bauteil, Validierung nach Norm – und die Aufgabe galt als erledigt. Eine Reihe bestandener CISPR 25-Prüfungen reicht heute aber nicht mehr aus, um das Verhalten eines Fahrzeugs vorherzusagen, wenn sämtliche Systeme in Betrieb sind. Wechselwirkungen zwischen Hochvolt-Antriebssträngen, ADAS-Sensoren und integrierten Funksystemen treten häufig erst im Gesamtfahrzeug zutage. Daher muss ein wachsender Anteil der Validierung in Full-Vehicle-Messkammern mit Testaufbauten für die Systemebene durchgeführt werden.
• Auch die Störfestigkeit von ADAS-Sensoren ist inzwischen nicht mehr nur Gegenstand der EMV-Prüfung, sondern ein wesentlicher Bestandteil des funktionalen Sicherheitsnachweises. Wenn ein Radar unter HF-Belastung ein Ziel verfehlt, steht nicht nur die Einhaltung von CISPR-Grenzwerten zur Debatte – auch die Anforderungen von ISO 26262 und SOTIF sind zu bedenken. Die Fahrzeughersteller müssen die Konformität mit entsprechenden Testergebnissen belegen können.
• Die Validierung selbst endet nicht mehr mit dem Produktionsbeginn. Over-the-Air-Updates, neue Mobilfunkbänder und softwaredefinierte Funkfunktionen können das elektromagnetische Profil eines Fahrzeugs noch Jahre nach Verlassen des Werks verändern. Die EMV-Validierung entwickelt sich damit von einem einmaligen Nachweis zu einer kontinuierlichen Aufgabe.

Diese erweiterten Anforderungen lassen sich nur im Zusammenspiel verschiedener Disziplinen erfüllen: Automotive-EMV-Konformitätstests, Full-Vehicle-Antennentests, funktionale EMV-Validierung und Modellierung digitaler Antennenzwillinge. Jede dieser Disziplinen adressiert einen anderen Aspekt der elektromagnetischen Performance des Fahrzeugs.