EMC en la industria automotriz y pruebas integrales de antenas en vehículos

Desafíos en la automoción de última generación que aumentan la complejidad de los ensayos de EMC

La electrificación, la autonomía y la conectividad están transformando los vehículos y dan como resultado entornos electromagnéticos mucho más complejos que cualquier generación anterior de instrumentos haya tenido que afrontar.

La electrificación supone la introducción de semiconductores de potencia SiC y GaN de conmutación rápida que generan emisiones electromagnéticas sustancialmente mayores a las de los sistemas de propulsión de los vehículos convencionales de combustión interna. A ello se añade la carga bidireccional, y con ello el desafío se amplía más allá del propio vehículo: ahora, la integridad de EMC debe mantenerse en interacción activa con la infraestructura externa de suministro eléctrico. Esto son principalmente desafíos asociados a las emisiones que exigen funciones de medida y control en un rango de frecuencias mucho más extenso que jamás haya cubierto la instrumentación de EMC para automoción utilizada hasta ahora.

La autonomía plantea una serie de dificultades de igual importancia, pero en este caso en cuanto a la inmunidad. Los sistemas ADAS dependen de sensores altamente sensibles (radar, lidar, cámaras) que funcionan en entornos electromagnéticos muy densificados. La interferencia radioeléctrica que altera una señal radar no se limita a una prueba fallida, es un fallo de seguridad: el sistema puede pasar por alto un obstáculo real o reaccionar a un obstáculo «fantasma». La validación de la inmunidad de los sensores, así como garantizar la coexistencia entre los sistemas ADAS y la electrónica propia del vehículo figuran entre los desafíos más importantes que plantean las medidas de EMC en la automoción moderna.

La conectividad es el último ingrediente que completa el panorama, y añade su propia categoría de riesgo. La integración de 5G, V2X, GNSS y muchas otras tecnologías inalámbricas de corto alcance en la arquitectura del vehículo abre nuevos caminos a las interferencias entre sistemas montados en muy estrecha cercanía. Y con las actualizaciones over-the-air, que hoy por hoy son la norma, el perfil electromagnético del vehículo puede cambiar incluso después de la producción, de modo que las pruebas OTA del vehículo se convierten en un requisito de validación continuo y dejan de ser un paso individual que basta con confirmar una vez.

Nuevos derroteros en las medidas de EMC para la automoción

• Las pruebas tradicionales de EMC en el sector de la automoción se centraban principalmente en los componentes: medir emisiones e inmunidad a nivel de piezas, validar con respecto a las normas, y así sucesivamente. Un conjunto de informes aprobados de CISPR 25 ya no es suficiente para predecir cómo se comporta un vehículo completo con todo encendido: el acoplamiento entre los grupos motopropulsores de alta tensión, los sensores ADAS y sistemas inalámbricos de a bordo solo se manifiesta en el vehículo integrado. Por ello, las tareas de validación se trasladan cada vez más a cámaras de ensayo para vehículos completos y configuraciones de medida a nivel del sistema.
• La inmunidad de los sensores ADAS ha pasado también del informe de EMC al caso de seguridad funcional. Un radar que pasa por alto un blanco bajo estrés de radiofrecuencia no constituye solo un criterio «pasa/no pasa» en relación con los límites CISPR, es algo que el OEM tiene que justificar frente a los requisitos de ISO 26262 y SOTIF. La evidencia del ensayo debe respaldar ese argumento.
• La validación propiamente dicha ya no finaliza al inicio de la producción. Actualizaciones OTA, nuevas bandas de telefonía móvil y el comportamiento de radios definidas por software pueden cambiar el perfil electromagnético de un vehículo años después de que este salga de la fábrica, lo que convierte la compatibilidad electromagnética en una disciplina permanente más que en un hito que hay que superar una sola vez.

Para dar respuesta a esta nueva realidad se necesita una combinación de disciplinas, que abarca ensayos de conformidad de EMC en automóviles, pruebas integrales de antenas en vehículos, validación funcional de EMC y modelado de gemelos digitales de antenas, donde cada una de ellas atiende a un aspecto diferente del comportamiento electromagnético del vehículo.