Ensayos de EMC en la industria automotriz y pruebas integrales de antenas en automóviles

Los desafíos de la próxima generación de vehículos aumentan la complejidad de las pruebas de compatibilidad electromagnética

La electrificación, la autonomía y la conectividad están transformando los vehículos, además de crear entornos electromagnéticos mucho más complejos que los que cualquier generación anterior de pruebas estaba diseñada para gestionar.

La electrificación introduce semiconductores de potencia de SiC y GaN de conmutación rápida que generan emisiones electromagnéticas considerablemente más elevadas que los trenes de transmisión de los vehículos de combustión interna convencionales. Si a esto se le agrega la carga bidireccional, el desafío va más allá del propio vehículo, la integridad de la compatibilidad electromagnética debe mantenerse en la interacción activa con la infraestructura eléctrica externa. Estos son principalmente los desafíos relacionados con las emisiones, que exigen tanto la medición como el control en una gama de frecuencias mucho más amplia que el que abarcaban hasta ahora los ensayos de EMC tradicionales en la industria automotriz.

La autonomía suscita preocupaciones igualmente graves, pero en lo que respecta a la inmunidad. Los sistemas ADAS apuestan por sensores de alta sensibilidad (radar, sistema LIDAR, cámaras), los cuales funcionan en entornos electromagnéticos densos. La interferencia de radiofrecuencia que alteran la señal no supone un error en el ensayo, sino una falla de seguridad: el sistema puede pasar por alto un obstáculo real o responder a uno inexistente. Validar la inmunidad del sensor y asegurar la coexistencia entre los sistemas ADAS y la electrónica propia del vehículo se encuentran entre los desafíos más importantes en los ensayos de EMC en la industria automotriz moderna.

La conectividad completa el cuadro, pero también introduce su propia categoría de riesgos. La integración de la tecnología 5G, la V2X, el sistema GNSS, así como de múltiples tecnologías inalámbricas de corto alcance en la arquitectura del vehículo genera nuevas rutas de interferencia entre sistemas situados muy próximos entre sí. Y ahora que las actualizaciones «over-the-air» son una norma, el perfil electromagnético del vehículo puede cambiar incluso después de su producción, lo que convierte las pruebas OTA del vehículo en un requisito de validación continuo y no en una casilla de verificación de una sola vez.

Lo que está cambiando en los ensayos de EMC en la industria automotriz

• Los ensayos tradicionales de EMC en la industria automotriz se centraban principalmente en los componentes: se medían las emisiones y la inmunidad a nivel de partes, se validaba el cumplimiento de las normas y se pasaba a la siguiente etapa. Una gran cantidad de informes de conformidad con CISPR 25 ya no permite predecir cómo se comporta el vehículo completo con todos los sistemas activados, el acoplamiento entre los sistemas de propulsión de alto voltaje, los sensores ADAS y los sistemas inalámbricos de a bordo solo se manifiesta en el vehículo integrado. Esto está impulsando más trabajo de validación en cámaras de vehículos completos y en configuraciones de prueba a nivel de sistema.
• La inmunidad de los sensores ADAS también ha pasado de ser únicamente un informe de EMC a ser un informe de caso de seguridad funcional. Un radar que no detecta un blanco bajo estrés de RF ya no es solo una cuestión de pasa/no pasa los límites del CISPR, es algo que el fabricante de equipos originales debe defender ante los requisitos de la norma ISO 26262 y del SOTIF. La evidencia de las pruebas debe respaldar ese argumento.
• La validación ya no termina al inicio de la producción. Las actualizaciones «over-the-air», las nuevas bandas celulares y el comportamiento del radio definido por software pueden modificar el perfil electromagnético del vehículo años después de dejar la fábrica, lo que convierte a la EMC en una disciplina continua más que un hito de una sola vez.

Lidiar con esta realidad cada vez más compleja requiere de una combinación de disciplinas: ensayos de conformidad de EMC en la industria automotriz, pruebas integrales de antenas en vehículos, validación funcional de la EMC y modelado de gemelos digitales de antenas, cada una de las cuales aborda un aspecto diferente del rendimiento electromagnético del vehículo.