DE102011084983A1

DE102011084983A1 - Method for testing immunity of electrical or electronic device, particularly control device for motor vehicles, involves supplying interference signal by electrical or electronic device

Info

Publication number: DE102011084983A1
Application number: DE201110084983
Authority: DE
Inventors: Rainer Gschwind-Schilling
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-10-21
Filing date: 2011-10-21
Publication date: 2013-04-25
Also published as: CN103063941A

Abstract

The testing method involves supplying an interference signal by an electrical or electronic device so that reaction of the device is detected by a testing equipment, where an angle-modulated signal is generated as the interference signal. A frequency-modulated signal is formed as the angle-modulated signal, where the reaction of the device is measured by detecting an output current of the device. An independent claim is included for an apparatus for testing the immunity of electrical or electronic device, particularly a control device for motor vehicles.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen der Störfestigkeit eines elektrischen/elektronischen Geräts, insbesondere eines Steuergeräts für Kraftfahrzeuge, bei welchem das Gerät mit einem Störsignal beaufschlagt und dessen Reaktion mit mindestens einem Prüfmittel erfasst wird.The invention relates to a method for testing the immunity of an electrical / electronic device, in particular a control device for motor vehicles, in which the device is acted upon by a noise signal and whose reaction is detected by at least one test means.

Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Prüfen der Störfestigkeit eines elektrischen/elektronischen Geräts, insbesondere eines Steuergeräts für Kraftfahrzeuge, mit einer Störsignalquelle zum Beaufschlagen des Geräts mit einem Störsignal und mit wenigstens einem Prüfmittel zum Erfassen der Reaktion des Steuergeräts auf das Störsignal.Furthermore, the invention relates to a device for testing the immunity of an electrical / electronic device, in particular a control device for motor vehicles, with a noise source for applying the device with an interfering signal and at least one test means for detecting the reaction of the controller to the interfering signal.

Stand der TechnikState of the art

Verfahren und Vorrichtungen der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bei der Entwicklung elektrischer/elektronischer Geräte muss je nach Anwendungsfall für das Gerät die Störfestigkeit, also die elektromagnetische Verträglichkeit des Geräts, berücksichtigt werden, damit im Betrieb keine Störfunktionen auftreten. So ist zu verhindern, dass das Gerät aufgrund eines elektromagnetischen Störsignals eine unerwünschte Reaktion herbeiführt. Daher werden bei der Entwicklung entsprechender Geräte diese auf ihre elektromagnetische Verträglichkeit beziehungsweise ihre Störfestigkeit hin geprüft. So sind Grundnormen festgelegt worden, die unterschiedliche Geräte erfüllen müssen. Grundsätzlich wird zwischen galvanisch gekoppelten, kapazitiv gekoppelten, induktiv gekoppelten und strahlungsgekoppelten Störfestigkeitsmessungen unterschieden. Bei den bekannten Verfahren werden einzelne Frequenzen oder Frequenzbereiche nacheinander mittels des Störsignals getestet, indem das Störsignal in einer bestimmten Frequenz mit vorgegebenen Frequenzschritten erzeugt wird. Moderne Geräte, insbesondere Steuergeräte, unterliegen jedoch sich verändernden Toleranzen, die dazu führen, dass sich das Verhalten des Geräts im Bezug auf Störsignale auch mit der Zeit ändert, sodass nicht vorhersehbar ist, in welchem Frequenzbereich das Gerät empfindlich reagiert. Mittels herkömmlicher Verfahren ist es jedoch nur unter hohem Zeitaufwand möglich, sämtliche Frequenzen schrittweise zu testen.Methods and devices of the type mentioned are known from the prior art. When developing electrical / electronic devices, the immunity to interference, ie the electromagnetic compatibility of the device, must be taken into account, depending on the application, so that no malfunction occurs during operation. This is to prevent the device from causing an undesirable reaction due to an electromagnetic interference signal. Therefore, in the development of appropriate devices, these are tested for their electromagnetic compatibility and immunity to interference. So basic standards have been set, which must meet different devices. Basically, a distinction is made between galvanically coupled, capacitively coupled, inductively coupled and radiation-coupled immunity measurements. In the known methods, individual frequencies or frequency ranges are successively tested by means of the interference signal by generating the interference signal in a specific frequency with predetermined frequency steps. However, modern devices, in particular control devices, are subject to changing tolerances, which lead to the fact that the behavior of the device with respect to interfering signals also changes over time, so that it is not predictable in which frequency range the device reacts sensitively. By means of conventional methods, however, it is only possible with great expenditure of time to test all frequencies step by step.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren hat hingegen den Vorteil, dass alle Frequenzen innerhalb eines vorgebbaren Frequenzbands innerhalb kurzer Zeit getestet und somit die elektromagnetische Verträglichkeit beziehungsweise die Störfestigkeit des Geräts zeitsparend und genau festgestellt werden kann. Dazu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass als Störsignal ein winkelmoduliertes Signal erzeugt wird. Dadurch, dass das Störsignal winkelmoduliert wird, wird eine Vielzahl von Frequenzen gleichzeitig geprüft. Dadurch ist es möglich, innerhalb kurzer Zeit die Störfestigkeit des Geräts auf eine Vielzahl von Frequenzen insgesamt zu prüfen.On the other hand, the method according to the invention has the advantage that all frequencies within a predefinable frequency band are tested within a short time and thus the electromagnetic compatibility or immunity of the device can be determined in a time-saving and accurate manner. For this purpose, the invention provides that an angle-modulated signal is generated as an interference signal. By angularly modulating the interfering signal, a plurality of frequencies are simultaneously tested. This makes it possible to test the immunity of the device in a short time on a variety of frequencies in total.

Besonders bevorzugt wird als winkelmoduliertes Signal ein frequenzmoduliertes Signal erzeugt beziehungsweise das Störsignal frequenzmoduliert. Die Frequenzmodulation von Signalen ist mit fast jedem Standardsignalgenerator möglich, sodass hierdurch auf kostengünstige Art und Weise eine vollständige Störfestigkeitsprüfung durchführbar ist. Die konkrete Einstellung der Parameter wird bei der Winkelmodulation, insbesondere bei der Frequenzmodulation, in Abhängigkeit des zu prüfenden Geräts eingestellt.Particularly preferred as angle-modulated signal, a frequency-modulated signal is generated or the interference signal frequency modulated. The frequency modulation of signals is possible with almost any standard signal generator, so that in a cost effective manner a complete immunity test is feasible. The concrete setting of the parameters is set in the angle modulation, in particular in the frequency modulation, depending on the device to be tested.

Alternativ zur Erzeugung eines frequenzmodulierten Signals wird ein phasenmoduliertes Signal als Störsignal erzeugt. Auch hierdurch wird erreicht, dass eine Vielzahl von Frequenzen gleichzeitig geprüft werden kann und dadurch eine vollständige Störfestigkeitsprüfung des Geräts innerhalb kurzer Zeit ermöglicht wird.As an alternative to generating a frequency-modulated signal, a phase-modulated signal is generated as an interference signal. This also ensures that a variety of frequencies can be tested simultaneously, thereby enabling a complete immunity test of the device within a short time.

Vorzugsweise wird die Reaktion des Geräts durch Messen mindestens eines Ausgangssignals, insbesondere eines Ausgangsstroms und/oder einer Ausgangsspannung des Geräts erfasst. So kann das Ausgangssignal des Geräts an einem oder mehreren Anschlüssen, oder auch an nur einem Element beziehungsweise Bauteil oder Baugruppe des Geräts, wie beispielsweise an einem Sensor, gemessen werden. Reagiert das Element oder das Gerät empfindlich auf die eingestellte Frequenz des Störsignals, kann dies direkt an dem Ausgangssignal erkannt werden.Preferably, the reaction of the device is detected by measuring at least one output signal, in particular an output current and / or an output voltage of the device. Thus, the output signal of the device at one or more terminals, or even on only one element or component or assembly of the device, such as a sensor, are measured. If the element or the device reacts sensitively to the set frequency of the interference signal, this can be recognized directly by the output signal.

Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigenIn the following, the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. Show this

1 eine Vorrichtung zum Prüfen der Störfestigkeit eines elektrischen/elektronischen Geräts, 1 a device for testing the immunity of an electrical / electronic device,

2 ein bekanntes Störfestigkeitsprüfverfahren, 2 a known immunity test method,

3 ein erfindungsgemäßes Störfestigkeitsprüfverfahren, 3 an inventive Störfestigkeitsprüfverfahren,

4 ein Störsignal des erfindungsgemäßen Störfestigkeitsprüfverfahrens und 4 an interference signal of the Störfestigkeitsprüfverfahrens invention and

5 eine Detailansicht des Störsignals. 5 a detailed view of the interference signal.

1 zeigt eine Vorrichtung 1 zum Prüfen der Störfestigkeit, also der elektromagnetischen Verträglichkeit eines elektrischen/elektronischen Geräts 2. Die Vorrichtung 1 weist eine Steuer- und Auswerteeinheit 3 auf, die mit einer Signalquelle 4 verbunden ist, um das von der Signalquelle 4 ausgehende Signal zu steuern. Die Signalquelle 4 ist wiederum mit einer Verstärkereinrichtung 5 verbunden, die das ausgegebene Signal der Signalquelle 4 verstärkt und in eine Antenne 6 leitet, welche wiederum das Signal ausstrahlt. Die Antenne 6 ist dabei vorteilhaft bezüglich des zu prüfenden Geräts ausgerichtet und angeordnet, sodass das Gerät 2 mit dem Störsignal beaufschlagt wird. Da ein derartiger Aufbau prinzipiell bekannt ist, soll hier nicht näher auf die Ausrichtung beziehungsweise Anordnung der Antenne bezüglich des Geräts 2 eingegangen werden. Einem Ausgang 7 des Geräts 2 ist ein Prüfmittel 8 zur Signalerfassung zugeordnet, das vorliegend als Stromsensor 9 ausgebildet ist, der den Ausgangsstrom des Geräts 2 erfasst. Alternativ wäre aber beispielsweise auch ein Spannungssensor zur Erfassung der Ausgangsspannung des Geräts 2 denkbar. Das Prüfmittel 8 ist wiederum mit der Ausweite-/Steuereinheit 3 verbunden, die die von dem Prüfmittel 8 erfassten Werte empfängt und auswertet. Bei dem Gerät 2 kann es sich um ein Steuergerät für ein Kraftfahrzeug oder auch nur um einen Bestandteil des Steuergeräts, wie beispielsweise um einen Sensor, insbesondere mit digitaler Auswerteeinheit, handeln. 1 shows a device 1 for testing the interference immunity, ie the electromagnetic compatibility of an electrical / electronic device 2 , The device 1 has a tax and evaluation 3 on that with a signal source 4 connected to that from the signal source 4 control outgoing signal. The signal source 4 is in turn with an amplifier device 5 connected to the output signal of the signal source 4 amplified and into an antenna 6 leads, which in turn emits the signal. The antenna 6 is advantageously aligned and arranged with respect to the device to be tested, so that the device 2 is applied with the interference signal. Since such a structure is known in principle, it is not intended here to detail the orientation or arrangement of the antenna with respect to the device 2 To be received. An exit 7 of the device 2 is a test equipment 8th assigned to the signal detection, which in the present case as a current sensor 9 is formed, which is the output current of the device 2 detected. Alternatively, however, would be, for example, a voltage sensor for detecting the output voltage of the device 2 conceivable. The test equipment 8th is in turn with the expander / control unit 3 connected by the test equipment 8th receives and evaluates captured values. At the device 2 it may be a control device for a motor vehicle or just a component of the control device, such as a sensor, in particular with digital evaluation, act.

Gemäß aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren, wie sie beispielsweise in 2 mittels eines Diagramms erläutert werden sollen, steuert die Auswerte-/Steuereinheit 3 die Signalquelle 4 derart an, dass an der Antenne 6 ein Störsignal mit vorgegebenen Testfrequenzen ausgegeben wird. Mittels des Prüfmittels 8 wird erkannt, ob das Gerät 2 auf eine dieser Frequenzen reagiert. Ist dies der Fall, so ist festzustellen, dass das Gerät elektromagnetisch nicht verträglich für diese Frequenz ist und insofern einer Anpassung beziehungsweise Überarbeitung bedarf.According to known from the prior art method, as for example in 2 to be explained by means of a diagram, controls the evaluation / control unit 3 the signal source 4 such that on the antenna 6 an interference signal with predetermined test frequencies is output. By means of the test agent 8th it detects if the device 2 responds to one of these frequencies. If this is the case, then it should be noted that the device is not electromagnetically compatible for this frequency and thus requires an adjustment or revision.

2 zeigt hierzu in einem Diagramm die Sensitivität S des Geräts 2 bezüglich einer Störfrequenz SF. Üblicherweise werden die Störfrequenzen SF derart gewählt, dass die empfindlichen Frequenzbereiche des Geräts 2 abgedeckt beziehungsweise geprüft werden. In Standardverfahren wird beispielsweise mit 1-MHz-Schritten gearbeitet, um die Frequenzen eines Steuergeräts zu testen. Ist das Steuergerät jedoch empfindlich auf Frequenzen, die nicht geprüft werden, dann kann diese Empfindlichkeit beziehungsweise elektromagnetische Unverträglichkeit nicht detektiert und damit auch nicht entstört werden. In dem Diagramm sind die empfindlichen Frequenzbereiche des Geräts 2 beispielhaft durch schwarze Balken 10 dargestellt. Die schmalen Linien 11 wiederum stellen das Störsignal dar. Die empfindlichen Frequenzen von elektrischen/elektronischen Geräten sind häufig nicht stabil, sodass beispielsweise bei dem oben genannten Sensor mit digitaler Auswerteeinheit die empfindlichen Frequenzen mit der Zeit wandern beziehungsweise sich verändern. Wie in dem Diagramm von 2 dargestellt, kann es daher passieren, dass das Störsignal 11 stets außerhalb der empfindlichen Bereiche 10 des Geräts 2 liegt und daher die elektromagnetische Verträglichkeit des Geräts 2 nicht korrekt erkannt wird. Durch Verkleinern der Schrittweite des Störsignals 11 könnte zwar die Wahrscheinlichkeit erhöht werden, jedoch wird dadurch gleichzeitig auch die Zeit, die das Verfahren benötigt, erhöht, was dazu führt, dass eine derartige Prüfung aus Kostengründen nicht mehr sinnvoll ist. 2 shows in a diagram the sensitivity S of the device 2 with respect to a disturbance frequency SF. Usually, the interference frequencies SF are chosen such that the sensitive frequency ranges of the device 2 be covered or checked. For example, standard techniques use 1 MHz increments to test the frequencies of a controller. However, if the control unit is sensitive to frequencies that are not tested, then this sensitivity or electromagnetic incompatibility can not be detected and therefore not be suppressed. In the diagram are the sensitive frequency ranges of the device 2 exemplified by black bars 10 shown. The narrow lines 11 The sensitive frequencies of electrical / electronic devices are often not stable, so that, for example, in the above-mentioned sensor with digital evaluation unit, the sensitive frequencies wander or change over time. As in the diagram of 2 Therefore, it can happen that the interfering signal 11 always outside the sensitive areas 10 of the device 2 and therefore the electromagnetic compatibility of the device 2 is not recognized correctly. By reducing the step size of the interfering signal 11 Although the probability could be increased, but at the same time, the time required by the method is increased, which means that such a test no longer makes sense for cost reasons.

Die Erfindung sieht daher vor, dass der Signalgeber beziehungsweise die Signalquelle 4 einen Frequenzmodulator 12 aufweist, der von der Auswerte-/Steuereinrichtung 3 zum Erzeugen eines entsprechend frequenzmodulierten Störsignals durch die Signalquelle 4 angesteuert wird.The invention therefore provides that the signal generator or the signal source 4 a frequency modulator 12 that of the evaluation / control device 3 for generating a corresponding frequency-modulated interference signal by the signal source 4 is controlled.

3 zeigt die Erfindung anhand des bereits aus 2 bekannten Diagramms, wobei nunmehr zusätzlich zu den Störsignalen 11 frequenzmodulierte Störsignale 13 dargestellt sind, die im Betrieb anstelle der Störsignale 11 ausgestrahlt werden. Durch die Frequenzmodulation des Störsignals kann mit einer Messung ein großer Frequenzbereich beziehungsweise eine Vielzahl nah beieinander liegender Frequenzen gleichzeitig geprüft werden. 3 shows the invention with reference to the already 2 known diagram, wherein now in addition to the interference signals 11 frequency-modulated interference signals 13 are shown, which in operation instead of the interference signals 11 be broadcast. By the frequency modulation of the interference signal can be checked simultaneously with a measurement, a large frequency range or a plurality of closely spaced frequencies.

4 zeigt eine Reihe derartiger frequenzmodulierter Störsignale 13. Durch einen entsprechend gewählten Abstand zwischen den Störsignalen 13 lassen diese sich, wie dargestellt, überlappen, sodass alle Frequenzen des Geräts 2 bei nur geringem Aufwand und innerhalb kurzer Zeit geprüft werden können. In einer vorteilhaften Ausführungsform beträgt die Schrittweite sw zwischen zwei benachbarten Störsignalen 13 50 KHz. 4 shows a series of such frequency modulated noise 13 , By a correspondingly selected distance between the interference signals 13 let them overlap, as shown, so that all frequencies of the device 2 be tested with little effort and within a short time. In an advantageous embodiment, the step size sw between two adjacent interference signals 13 50 KHz.

Ein einzelnes Störsignal 13 ist in 5 beispielhaft dargestellt. In der Mitte liegt mit der höchsten Signalstärke l das Trägersignal 14 beispielsweise bei einer Frequenz f von 100 MHz, wobei die wirkende Breite des Störsignals 13 insgesamt etwa 200 KHz beträgt, da hier etwa 90 % der Energie des Störsignals 13 zu finden sind. Die einzelnen Hauptfrequenzen des Störsignals 13 liegen in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel 1 Hz auseinander. A single interference signal 13 is in 5 exemplified. In the middle is the carrier signal with the highest signal strength l 14 for example, at a frequency f of 100 MHz, wherein the effective width of the interference signal 13 total about 200 KHz, since here about 90% of the energy of the interference signal 13 can be found. The individual main frequencies of the interference signal 13 lie in the present embodiment 1 Hz apart.

Insgesamt werden somit alle Frequenzen des Geräts 2 sicher geprüft und entsprechende Störempfindlichkeiten durch den Sensor 9 beziehungsweise die Auswerteeinheit 3 erfasst. Es werden insbesondere sämtliche empfindlichen Frequenzen des Geräts 2 erfasst, auch wenn diese nicht festliegen, sondern sich insbesondere im Laufe der Zeit verändern. Natürlich werden die einzelnen Parameter wie die Schrittweite, die Weite des Störsignals 13 sowie die Weite der einzelnen Hauptfrequenzen des Störsignals 13 entsprechend dem zu prüfenden Gerät angepasst.All in all, all the frequencies of the device 2 safely tested and corresponding susceptibility to interference by the sensor 9 or the evaluation unit 3 detected. It will in particular all sensitive frequencies of the device 2 even if these are not fixed, but in particular change over time. Of course, the individual parameters such as the step size, the width of the interference signal 13 as well as the width of the individual main frequencies of the interference signal 13 adapted according to the device to be tested.

Anstelle einer Frequenzmodulation des Störsignals ist es auch denkbar, eine Phasenmodulation durchzuführen. Das dem vorteilhaften Verfahren zugrunde liegende Prinzip wird im Wesentlichen durch jedes winkelmodulierte Störsignal erreicht, wobei sich die Frequenzmodulation und die Phasenmodulation besonders gut eignen. Insbesondere die Frequenzmodulation lässt sich sicher und einfach anwenden, da die meisten Signalquellen beziehungsweise Signalgeber dazu fähig sind, das ausgegebene Signal frequenz-zu-modulieren, und somit keine hohen Kosten zur Anwendung des Verfahrens oder zum Herstellen der Vorrichtung entstehen. Auch ist es denkbar, einen anderen als den eine galvanische Trennung vorsehenden Aufbau der Vorrichtung 1, beispielsweise mit einer induktiven oder kapazitiven Kopplung vorzusehen.Instead of a frequency modulation of the interference signal, it is also conceivable to carry out a phase modulation. The principle underlying the advantageous method is essentially achieved by each angle-modulated interference signal, wherein the frequency modulation and the phase modulation are particularly well suited. In particular, the frequency modulation can be safely and easily applied, since most signal sources or signal generators are capable of frequency-modulating the output signal, and thus no high costs for the application of the method or for producing the device arise. It is also conceivable to provide a construction of the device other than the galvanic isolation 1 to provide, for example, with an inductive or capacitive coupling.

Claims

Method for testing the immunity of an electrical / electronic device ( 2 ), in particular a control device for motor vehicles, in which the device ( 2 ) is subjected to an interfering signal and its reaction with at least one test 8th ) is detected, characterized in that an angle-modulated signal is generated as an interference signal.

Method according to Claim 1, characterized in that the angle-modulated signal is a frequency-modulated signal ( 13 ) is produced.

A method according to claim 1, characterized in that a phase-modulated signal is generated as an angle-modulated signal.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the reaction of the device ( 2 ) by measuring an output current of the device ( 2 ) is detected.

Contraption ( 1 ) for testing the immunity of an electrical / electronic device ( 2 ), in particular a control device for motor vehicles, with an interference signal source ( 4 ) to charge the device ( 2 ) with an interference signal and with at least one test device ( 8th ) for detecting the reaction of the device ( 2 ) to the interference signal, characterized in that the interference signal source ( 4 ) is designed such that it generates an angle-modulated signal as an interference signal.