JP2018128349A

JP2018128349A - イミュニティ試験装置

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Publication number: JP2018128349A
Application number: JP2017021506A
Authority: JP
Inventors: 道治山田; Michiharu Yamada
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2017-02-08
Filing date: 2017-02-08
Publication date: 2018-08-16
Anticipated expiration: 2037-02-08
Also published as: JP6702218B2

Abstract

【課題】試験工数を低減すると共に、誤作動が発生しやすい周波数（弱点周波数）を漏れなく評価可能とするイミュニティ試験装置を提供する。【解決手段】台１１１上にセットされた電子機器２００を作動状態にして、電磁妨害波によるイミュニティ耐性を評価するイミュニティ試験装置において、電子機器に対して、電磁妨害波を出力する出力部１２０と、電磁妨害波によって電子機器に流入する流入電流の伝達特性を周波数分析する分析器１３０と、分析器によって得られた伝達特性に基づいて、イミュニティ耐性に対して不適合となり得る不適合疑義周波数域を判定すると共に、不適合疑義周波数域のみに絞って、電磁妨害波を出力部から出力させて、イミュニティ耐性の評価を実行する制御部１４０と、を設ける。【選択図】図１

Description

本発明は、電子製品のイミュニティ耐性を評価するためのイミュニティ試験装置に関するものである。

従来の電子製品のイミュニティ耐性を評価するイミュニティ試験装置として、例えば、非特許文献１に記載されているように、ＢＣＩ試験やアンテナ照射試験等を行うものが記載されている。イミュニティ試験装置は、電流プローブやアンテナ等を用いて外部から電子製品に対して電磁ノイズ（電磁妨害波）を与え、電子製品のイミュニティ耐性を評価するものである。

イミュニティとは、パナソニックプロダクト解析センター、平成２９年１月２３日検索、インターネット＜ＵＲＬ：http://www2.panasonic.co.jp/aec/emc/immunity.html＞

しかしながら、非特許文献１のような試験装置によるイミュニティ試験では、電磁ノイズの周波数や、電子製品の動作条件等を変化させて試験するため、多大な評価工数が必要になり、製品開発コスト増大の一因となっている。

例えば、車載電子製品のＢＣＩ試験では、４０端子ある製品を１〜４００ＭＨｚ（２２５ステップ）、１０秒間隔で、電磁ノイズの注入位置として３か所を試験する場合、評価工数は約７５時間必要になる。また、電磁ノイズによって電子製品に誤動作が発生した場合は、原因分析の為、都度、電磁ノイズのレベルに対する不具合状況の確認と実力把握が必要になるため、評価工数は場合により２倍以上になる事もある。

また一方で、イミュニティ試験は、規定の周波数ステップ（一般的に２％ステップ）で試験を実施するため、最も誤動作が発生し易い周波数（弱点周波数）を必ずしも評価できていないという問題もある。

本発明の目的は、上記問題に鑑み、試験工数を低減すると共に、誤作動が発生しやすい周波数（弱点周波数）を漏れなく評価可能とするイミュニティ試験装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。

本発明では、台（１１１）上にセットされた電子機器（２００）を作動状態にして、電磁妨害波によるイミュニティ耐性を評価するイミュニティ試験装置において、
電子機器に対して、電磁妨害波を出力する出力部（１２０）と、
電磁妨害波によって電子機器に流入する流入電流の伝達特性を周波数分析する分析器（１３０）と、
分析器によって得られた伝達特性に基づいて、イミュニティ耐性に対して不適合となり得る不適合疑義周波数域を判定すると共に、不適合疑義周波数域のみに絞って、電磁妨害波を出力部から出力させて、イミュニティ耐性の評価を実行する制御部（１４０）と、を備えることを特徴としている。

本発明によれば、電子機器（２００）のイミュニティ耐性は、流入電流の伝達特性で決まるため、制御部（１４０）は、分析器（１３０）によって得られた周波数分析の結果に基づいて、イミュニティ耐性に対して不適合となり得る不適合疑義周波数域を判定する。そして、制御部（１４０）は、不適合疑義周波数域のみに絞って、電磁妨害波を出力部（１２０）から出力させて、イミュニティ耐性の評価を実行することで、不適合と判定されない周波数域についてのイミュニティ耐性の評価を省略することができ、試験工数を低減することができる。

また、イミュニティ耐性評価の周波数域を不適合疑義周波数域のみに絞って行うので、不適合疑義周波数域内において、誤作動が発生しやすい周波数（弱点周波数）を漏れなく評価することが可能となる。

尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

イミュニティ試験装置の全体構成を示す構成図である。図１におけるII方向から見た矢視図（平面図）である。第１実施形態における伝達特性を示すグラフである。第１実施形態における制御内容を示すフローチャートである。第２実施形態における伝達特性を示すグラフである。第２実施形態における制御内容を示すフローチャートである。第３実施形態における伝達特性を示すグラフである。第２実施形態における制御内容を示すフローチャートである。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

（第１実施形態）
第１実施形態のイミュニティ試験装置１００について、図１〜図４を用いて説明する。イミュニティ試験装置（以下、試験装置）１００は、試験用の台１１１上にセットされた所定の電子機器２００を作動状態にして、電磁妨害波によるイミュニティ耐性を評価する装置である。イミュニティ耐性とは、電子機器２００が電気的ストレス（電界、磁界、電圧、電流等）に曝された際に耐えうる能力を示すものである。

イミュニティ耐性を評価する試験（以下、イミュニティ試験）としては、例えば、ＢＣＩ（ＢｕｌｋＣｕｒｒｅｎｔＩｎｊｅｃｔｉｏｎ）試験、アンテナ照射試験、静電気試験等、種々のものがある。本実施形態では、例えば、ＢＣＩ試験（プローブ１２６を用いたハーネスへの妨害波電流注入試験）を例にして説明する。そして、試験の対象となる電子機器２００としては、例えば、車載用のコンビネーションメータを例として説明する。コンビネーションメータのイミュニティ試験では、例えば、無線電波による作動状態の良否（誤作動発生の有無）として、照明部位の明るさ、指針の動き、ウォーニングランプの作動状況等を確認するものとしている。

試験装置１００は、図１、図２に示すように、作動部１１０、出力部１２０、分析器１３０、および制御部１４０等を備えている。

作動部１１０は、台１１１の上に、バッテリ１１２、疑似電源回路網１１３、シミュレータ１１４、ワイヤハーネス１１５、絶縁材１１６等が設けられて形成されている。台１１１は、例えば、金属製の台であり、接地（アース）処理が成されている。

バッテリ１１２は、ワイヤハーネス１１５に接続されて、電子機器２００に対して作動用の電力を供給するものとなっている。疑似電源回路網１１３は、プローブ１２６からバッテリ１１２側に漏洩する電磁妨害波の端子電圧を測定する場合に使用する回路網となっている。疑似電源回路網１１３は、バッテリ１１２に対して、バッテリ１１２に混入する電磁妨害波を除去するフィルタの役割も果たすようになっている。

シミュレータ１１４は、実車搭載時と同様の条件で電子機器２００を作動させる制御機器となっている。シミュレータ１１４と電子機器２００は、ワイヤハーネス１１５によって接続されている。

絶縁材１１６は、例えば、板状の発砲スチロールによって形成されており、台１１１と電子機器２００との間に介在されて、台１１１に対する電子機器２００の絶縁状態が維持されるようになっている。

出力部１２０は、電子機器２００に対して、電磁妨害波を出力するものであり、信号発生器１２１、第１スイッチ１２２、第２スイッチ１２３、増幅器１２４、第３スイッチ１２５、およびプローブ１２６等を有している。

信号発生器１２１は、電磁妨害波に相当する信号を発生させるものである。信号発生器１２１の出力側は、第１配線１２１ａ、および第２配線１２１ｂの２つの配線によって、プローブ１２６と接続されている。信号発生器１２１の作動は、制御部１４０によって制御されるようになっている。

第１スイッチ１２２は、第１配線１２１ａを通して、信号発生器１２１の出力側に配設された開閉式のスイッチとなっている。第１スイッチ１２２の開閉状態は、制御部１４０によって制御されるようになっている。

第２スイッチ１２３は、第２配線１２１ｂを通して、信号発生器１２１の出力側に配設された開閉式のスイッチとなっている。第２スイッチ１２３の開閉状態は、制御部１４０によって制御されるようになっている。

増幅器１２４は、第２配線１２１ｂを通して、第２スイッチ１２３の出力側に配設されて、信号発生器から発生される電磁妨害波に相当する信号を増幅させるものとなっている。増幅器１２４の作動は、制御部１４０によって制御されるようになっている。

第３スイッチ１２５は、第２配線１２１ｂを通して、増幅器１２４の出力側に配設された開閉式のスイッチとなっている。第３スイッチ１２５の開閉状態は、制御部１４０によって制御されるようになっている。

プローブ（探針）１２６は、信号発生器１２１から発生される電磁妨害波をワイヤハーネス１１５に向けて、出力するようになっている。プローブ１２６は、ハーネス１１５の長手方向に対して、電子機器２００から所定距離、離れた位置で、ワイヤハーネス１１５を周方向に取り巻くように（非接触状態で）近接配置される。所定距離は、イミュニティ試験の内容に応じて、予め定められた複数水準の値に変更設定される。

分析器１３０は、電磁妨害波によってワイヤハーネス１１５から電子機器２００に流入する流入電流の伝達特性を周波数分析するものであり、センサ１３１、およびスペクトラムアナライザ１３２等を有している。センサ１３１とスペクトラムアナライザ１３２は、第３配線１３３によって接続されている。

センサ１３１は、電磁妨害波によって、ワイヤハーネス１１５に流入する流入電流の信号を検知するものであり、検知した流入電流の信号をスペクトラムアナライザ１３２に出力するようになっている。

スペクトラムアナライザ１３２は、図３に示すように、センサ１３１から出力される流入電流の信号の周波数に対する流入電流の大きさ（変化）を伝達特性として測定するものとなっている。スペクトラムアナライザ１３２は、測定した伝達特性を制御部１４０に出力するようになっている。電子機器２００のイミュニティ耐性は、流入電流の伝達特性で決まる。つまり、伝達特性において、相対的に特性値（流入電流）の大きい部分（周波数域）が電子機器２００への影響（誤動作）を及ぼすものとなる。

制御部１４０は、分析器１３０によって得られた伝達特性に基づいて、イミュニティ耐性に対して不適合となり得る不適合疑義周波数域を判定すると共に、不適合疑義周波数域のみに絞って、電磁妨害波を出力部１２０から電子機器２００（ワイヤハーネス１１５）に出力させて、イミュニティ耐性の評価を実行するものとなっている（詳細後述）。制御部１４０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するパーソナルコンピュータ（ＰＣ）が使用されている。

本実施形態の試験装置１００の構成は、以上のようになっており、以下、図４を加えて、制御部１４０による作動（制御内容）、およびその作用効果について説明する。

制御部１４０は、まず、ステップＳ１００において、出力部１２０および分析器１３０を作動させて、ワイヤハーネス１１５への流入電流の伝達特性を測定する。具体的には、制御部１４０は、第１スイッチ１２２を閉状態とし、第２、第３スイッチ１２３、１２５を開状態とし、信号発生器１２１を作動させる。すると、信号発生器１２１によって発生された電磁妨害波は、第１スイッチ１２２を介して、プローブ１２６からワイヤハーネス１１５に出力される。

電磁妨害波によってワイヤハーネス１１５に流入した流入電流は、センサ１３１によって検知され、検知された流入電流は、スペクトラムアナライザ１３２に出力される。スペクトラムアナライザ１３２は、流入電流の周波数分析を行い、伝達特性（図３）として制御部１４０に出力する。このようにして、伝達特性の測定が行われる。

次に、ステップＳ１１０で、制御部１４０は、イミュニティ試験実施を判定するための閾値Ｉａを用いて、伝達特性との比較を行う。図３に示すように、閾値Ｉａは、予め、制御部１４０に設けられた（記憶された）比較用の数値であり、以下の不適合疑義周波数域を特定（判定）するものとなっている。

次に、ステップＳ１２０で、制御部１４０は、閾値Ｉａよりも流入電流Ｉ（ｆｎ）が大きく発生する周波数域を、不適合疑義周波数域（図３中の試験対象周波数）として抽出する（判定する）。不適合疑義周波数域は、伝達特性において相対的に流入電流Ｉ（ｆｎ）が大きく発生する周波数域であり、電子機器２００において不適合（誤作動）となり得る周波数域である。制御部１４０は、具体的には、予め所定の周波数間隔で設定した各周波数ｆｎ（ｎ＝１〜ｍａｘ）に対する流入電流Ｉ（ｆｎ）の値と、閾値Ｉａとを比較する。

制御部１４０は、ステップＳ１２０で肯定判定すると、その周波数での流入電流Ｉ（ｆｎ）が閾値Ｉａよりも大きく、電磁妨害波の影響を受ける可能性が大きいことから、イミュニティ試験実施のための対象周波数域と設定する。そして、ステップＳ１３０で、制御部１４０は、その周波数域での試験を実施する。

一方、制御部１４０は、ステップＳ１２０で否定判定すると、その周波数での流入電流Ｉ（ｆｎ）が閾値Ｉａよりも小さく、電磁妨害波の影響を受ける可能性がないことから、試験は行わずに、ステップＳ１４０で、ｎ＝ｎ＋１に変更する。

そして、ステップＳ１５０で、制御部１４０は、周波数ｆｎが、まだｆ（ｍａｘ）より小さい場合は、ステップＳ１２０に移動して、ステップＳ１２０〜ステップＳ１４０を繰り返す。このステップＳ１２０〜ステップＳ１４０の繰り返しにより、各周波数ｆｎにおいて、流入電流Ｉ（ｆｎ）が閾値Ｉａよりも大きいときは、イミュニティ試験が実施されることになる。

そして、繰り返しを行う中で、ステップＳ１５０における判定で、周波数ｆｎが、ｆｍａｘ以上となると、制御部１４０は、本制御を終了する。

以上のように本実施形態では、電子機器２００のイミュニティ耐性は、流入電流の伝達特性で決まるため、制御部１４０は、分析器１３０によって得られた周波数分析の結果に基づいて、イミュニティ耐性に対して不適合となり得る不適合疑義周波数域を判定する。不適合疑義周波数域を判定するにあたっては閾値Ｉａを使用している。

そして、制御部１４０は、不適合疑義周波数域のみに絞って、電磁妨害波を出力部１２０から出力させて、イミュニティ試験を実行するようにしているので、不適合と判定されない周波数域についてのイミュニティ試験を省略することができ、試験工数を低減することができる。

また、イミュニティ試験を行う周波数域を不適合疑義周波数域のみに絞って行うので、不適合疑義周波数域内において、誤作動が発生しやすい周波数（弱点周波数）を漏れなく評価することが可能となる。つまり、各周波数ｆｎの周波数間隔を適宜決めて、対応すればよい。

（第２実施形態）
第２実施形態を図５、図６に示す。第２実施形態は、上記第１実施形態に対して、不適合疑義周波数域（試験実施エリア）の特定（判定）方法、および具体的なイミュニティ試験の要領を変更したものである。

制御部１４０は、まず、ステップＳ２００において、上記第１実施形態と同様に、出力部１２０および分析器１３０を作動させて、ワイヤハーネス１１５への流入電流の伝達特性を測定する。

次に、制御部１４０は、ステップＳ２１０〜ステップＳ２５０で、伝達特性における不適合疑義周波数域を判定して、不適合疑義周波数域のみに絞って、イミュニティ試験を行っていく。

具体的には、ステップＳ２１０で、制御部１４０は、伝達特性において発生するピークを挟む周波数ｆ１とｆ２、ｆ３とｆ４、・・・ｆ（ｍ−１）とｆｍ（ｍ＝周波数の数）を抽出する。ピークを挟む周波数とは、図５に示すように、例えば、各ピークにおいて、ピークの谷から頂点までの振幅の１／２程度の位置でピークを挟む周波数としている。

次に、制御部１４０は、ステップＳ２２０でｎ＝１と設定し、ステップＳ２３０で周波数ｆｎ〜ｆ（ｎ＋１）の周波数域におけるイミュニティ試験を実施する。

次に、制御部１４０は、ステップＳ２４０でｎ＝ｎ＋２と設定し、ステップＳ２５０で、ｎがｍより小さいか否かを判定し、ｎがｍより小さいと判定すると、ステップＳ２３０〜ステップＳ２５０を繰り返す。このステップＳ２３０〜ステップＳ２５０の繰り返しによって、ｆ３〜ｆ４の周波数域、ｆ５〜ｆ６の周波数域・・・ｆ（ｍ−１）〜ｆｍの周波数域のイミュニティ試験が順番に実施されていくことになる。

そして、繰り返しを行う中で、ステップＳ２５０における判定で、ｎがｍ以上となると、制御部１４０は、本制御を終了する。

本実施形態では、流入電流の伝達特性におけるピークに着目して、不適合疑義周波数域を判定すると共に、判定した不適合疑義周波数域のみに絞ってイミュニティ試験を実施することで、第１実施形態と同様に、試験工数を低減すると共に、誤動作の発生しやすい周波数（弱点周波数）を漏れなく評価することが可能となる。

（第３実施形態）
第３実施形態を図７、図８に示す。第３実施形態は、上記第１実施形態に対して、不適合疑義周波数域（試験実施エリア）の特定（判定）方法、および具体的なイミュニティ試験の要領を変更したものである。

制御部１４０は、まず、ステップＳ３００において、上記第１実施形態と同様に、出力部１２０および分析器１３０を作動させて、ワイヤハーネス１１５への流入電流の伝達特性を測定する。

次に、制御部１４０は、ステップＳ３１０〜ステップＳ３５０で、伝達特性における不適合疑義周波数域を判定して、不適合疑義周波数域のみに絞って、イミュニティ試験を行っていく。

具体的には、ステップＳ３１０で、制御部１４０は、伝達特性において分析したそれぞれの周波数に対して特性値（流入電流）の高い順にｆ１、ｆ２、ｆ３・・・を定義する。

次に、制御部１４０は、ステップＳ３２０でｎ＝１と設定し、ステップＳ３３０でその周波数（ｆ１）でイミュニティ試験を実施する。

ステップＳ３４０で誤動作有りと判定すると、制御部１４０は、ステップＳ３５０でｎ＝ｎ＋１と設定し、ステップＳ３３０〜Ｓ３５０を繰り返す。このステップＳ３３０〜ステップＳ３５０の繰り返しによって、誤動作ありと判定された特性値の高い順にイミュニティ試験が実施されていくことになる。ここでは、誤作動ありと判定された場合の周波数が、不適合疑義周波数域に対応している。

そして、繰り返しを行う中で、ステップＳ３４０における判定で、誤動作の発生無しと判定すると、制御部１４０は、本制御を終了する。

本実施形態では、伝達特性において、分析したそれぞれの周波数（ｆｎ）に対して特性値の高い順に見たときに、誤動作がある場合にそのときの周波数（ｆｎ）を不適合疑義周波数域と見なして、イミュニティ試験を行うようにしている。よって、第１実施形態と同様に、試験工数を低減すると共に、誤動作の発生しやすい周波数（弱点周波数）を漏れなく評価することが可能となる。

（その他の実施形態）
上記各実施形態では、試験装置１００として、プローブ１２６を用いたＢＣＩ試験を実施するものとして説明したが、これに限定されることなく、アンテナを用いたアンテナ照射試験等、他のイミュニティ耐性評価に適用することができる。

また、電子機器２００として、車載用のコンビネーションメータを試験するものとして説明したが、これに限定されることなく、他の、オーディオ機器、空調装置等の電子機器にも適用可能である。

１００イミュニティ試験装置
１１１台
１２０出力部
１３０分析器
１４０制御部
２００電子機器

Claims

台（１１１）上にセットされた電子機器（２００）を作動状態にして、電磁妨害波によるイミュニティ耐性を評価するイミュニティ試験装置において、
前記電子機器に対して、前記電磁妨害波を出力する出力部（１２０）と、
前記電磁妨害波によって前記電子機器に流入する流入電流の伝達特性を周波数分析する分析器（１３０）と、
前記分析器によって得られた前記伝達特性に基づいて、前記イミュニティ耐性に対して不適合となり得る不適合疑義周波数域を判定すると共に、前記不適合疑義周波数域のみに絞って、前記電磁妨害波を前記出力部から出力させて、前記イミュニティ耐性の評価を実行する制御部（１４０）と、を備えるイミュニティ試験装置。
前記制御部は、前記伝達特性に対する所定の閾値を予め有しており、前記伝達特性において、前記閾値を超える周波数域を前記不適合疑義周波数域として判定する請求項１に記載のイミュニティ試験装置。
前記制御部は、前記伝達特性において、ピークの発生する周波数域を前記不適合疑義周波数域として判定する請求項１に記載のイミュニティ試験装置。
前記制御部は、前記伝達特性において、分析したそれぞれの周波数に対して特性値の高い順に見たときに、前記不適合を伴う周波数域を前記不適合疑義周波数域として判定する請求項１に記載のイミュニティ試験装置。