Aufgrund eines hohen Vernetzungsgrades und der großen räumlichen Ausdehnung sind die Bussysteme im Kraftfahrzeug im Hinblick auf ihre elektromagnetische Verträglichkeit besonders kritisch. Hochfrequente Störsignale können zu einem Ausfall der Transceiver führen. Für Störfestigkeitssimulationen sind auf Systemebene geeignete Impedanz- und Verhaltensmodelle aller beteiligten Steuergeräte erforderlich. Es ist nicht ausreichend, die Modellparameter von Halbleitern mit dem Netzwerkanalysator zu bestimmen. Das Ausfallverhalten der ICs muss im kritischen Ausfallpunkt gemessen und in Form frequenzabhängiger Impedanz- und Ausfallspannungskennlinien in die Modelle implementiert werden. In der vorliegenden Arbeit werden Methoden zur Modellparameterbestimmung von ICs für Störfestigkeitssimulationen vorgestellt. Auf speziell entwickelten Messplatinen werden CAN-, LIN- und FlexRay-Transceiver mit sinusförmigen Störsignalen im Frequenzbereich bis 100 MHz angeregt und nahe der Ausfallgrenze betrieben. Anhand von Strom- und Spannungsmessungen werden die Modellparameter für Störfestigkeitssimulationen dynamisch im Ausfallpunkt bestimmt. Hierbei zeigt sich ein nichtlineares, teilweise abgestuftes Ausfallverhalten, bis hin zum Kurzschluss, was durch das Ansprechen interner Überspannungsschutzbeschaltungen verursacht sein kann. Die erzeugten Störfestigkeitsmodelle der untersuchten Transceiver werden mit Signalintegritätsmodellen von ESD-Schutzelementen kombiniert und im Laboraufbau verifiziert. BCI-Messungen eines FlexRay-Netzwerks mit vier Knotenplatinen sowie Störfestigkeitsuntersuchungen eines LIN-Bussystems unter der Komponentenstreifenleitung zeigen eine gute Übereinstimmung mit den Simulationsergebnissen. Mit den erzeugten Modellen werden beispielhaft virtuelle BCI-Untersuchungen der Störfestigkeit an einem FlexRay-Netzwerk durchgeführt. Hierbei werden verschiedene Kabelbaumtopologien, Transceiver und Terminierungen berücksichtigt. Die Ergebnisse zeigen die Auswirkung der Bestückung mit zusätzlichen Split-Kondensatoren, den Einfluss von Kabellängen sowie die Wirkung parasitärer Elemente der Transceiver auf die Störfestigkeit des Busses. Die Störfestigkeitsuntersuchungen an differentiellen Bussystemen zeigen in Kombination mit ESD-Schutzbeschaltungen einen negativen Einfluss des ESD-Schutzes, wenn die Durchbruchspannung unterhalb der Störschwelle der Transceiver liegt. Das differentielle Bussignal wird bei Überschreitung zu Null und der Bus fällt aus. Mit den vorgestellten Methoden zur Modellparameterbestimmung am Beispiel der Kfz- Bustransceiver ist es möglich, geeignete Simulationsmodelle für die Berechnung der Störsicherheit an ausgedehnten Netzwerken zu erzeugen.
EMV-Störfestigkeitssimulation an ausgedehnten Kfz-Bussystemen
2014
148 Seiten, Bilder, Tabellen, 82 Quellen
Hochschulschrift
Deutsch
Kraftfahrzeug , kritischer Punkt , Störsignal , Kurzschluss , Kennlinie , Vernetzungsgrad , elektromagnetische Verträglichkeit , Transceiver , Steuergerät , Überspannungsschutz , Netzwerkanalysator , Störfestigkeit , Kfz-Bussystem , Frequenzbereich , ESD-Schutz , Durchbruchspannung , Simulationsmodell , differenzielles Signal
EMV-Störfestigkeitssimulation an ausgedehnten Kfz-Bussystemen
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