Neues Prüfgebäude für EMV und Antennensysteme eröffnet

01. Juli 2019 - Die Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) ist für die Zukunftsthemen Vernetzung, autonomes Fahren, flexible Nutzung und elektrische Antriebe eine wesentliche Voraussetzung. Mit einem neuen Prüfgebäude geht Mercedes-Benz einen weiteren wichtigen Schritt als Vorreiter bei der Digitalisierung in der Automobilindustrie.

Die neue Modenverwirbelungskammer ermöglicht effiziente und umfassende EMV-Messungen. Mit neuen Messmethoden lassen sich Fahrzeugantennen schnell und realitätsgetreu vermessen. Die komplexe Nachbildung der weltweiten Funkdienste in der neuen Antennenmesshalle ermöglicht eine Systementwicklung hinsichtlich maximalem Datendurchsatz. Rund 50 Millionen Euro hat Daimler in den Neubau im Mercedes Benz Technology Center (MTC) in Sindelfingen investiert.

Die dortigen Messungen tragen dazu bei, dass

  • elektromagnetische Felder von Fahrzeugen keine anderen Empfangssysteme stören – auch nicht im eigenen Fahrzeug,
  • die Belastung der Passagiere im Fahrzeuginnenraum möglichst gering ist,
  • die Fahrzeugfunktionen nicht von externen (elektromagnetischen) Feldern beeinträchtigt werden und
  • die Empfangsqualität und Performance der Antennen bestmöglich sind.

Das Prüfgebäude im Mercedes-Benz Technology Center (MTC) ist eines der modernsten der Automobilindustrie. Mit neuen Mess- und Prüfmethoden, die unter anderem zusammen mit der Technischen Universität Ilmenau (Thüringen) und der TU München entwickelt wurden, setzt es Maßstäbe für die umfassende Absicherung der Fahrzeuge.

Wir sind Vorreiter bei der Digitalisierung in der Automobilindustrie. Damit wir das bleiben, ist das neue Prüfgebäude für elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) und Antennen ein weiterer wichtiger Schritt. Denn alle vier CASE-Felder unserer Unternehmensstrategie - Vernetzung (Connected), autonomes Fahren (Autonomous), flexible Nutzung (Shared & Services) und elektrische Antriebe (Electric) – benötigen die Übertragung von Daten. Physikalisch gesehen verwenden alle diese Datenströme als Transportmittel elektromagnetische Wellen.

Über 200 elektronische Komponenten können in einem Mercedes-Benz Pkw verbaut sein, die gesamte Kabellänge einer S-Klasse beträgt über fünf Kilometer. Die Elektromagnetische Verträglichkeit muss daher zum einen sicherstellen, dass die ins Fahrzeug eingebaute Elektronik keine Störungen verursacht, die andere Fahrzeuge oder Geräte durcheinanderbringen können. Zum anderen treffen auch sehr viele elektromagnetische Wellen von außen auf ein Fahrzeug. Daher müssen die Autos entsprechend ausgelegt sein, damit ihre Elektronik mitsamt besonders wichtigen Funktionen wie Motorsteuerung und Fahrassistenzsysteme nicht gestört wird.

Ein Fahrzeug von Mercedes-Benz durchläuft daher viele EMV-Prüfungen, bevor es eine Freigabe erhält. Schon morgen startet der Serienbetrieb mit solchen Prüfungen im neuen EMV-Gebäude nun an diesem zentralen Standort.

Neubau ist gegen Störeinflüsse abgeschirmt

Über 200 Mitarbeiter sind in dem neuen EMV-Gebäude zum Teil im Mehrschicht-Betrieb tätig.

Neben dem Verwaltungstrakt umfasst das Gebäude drei Hallen für EMV-Prüfungen und eine besonders große Halle über drei Stockwerke (Länge/Breite/Höhe: 27/20/11,5 Meter) für Hochfrequenz (HF)-Antennenmessungen. Diese Hallen sind vollständig metallisch gegen Störeinflüsse von draußen abgeschirmt.

Damit Fahrzeuge gemessen werden können, sind die Hallen mit Drehtellern bzw. Rollenprüfständen ausgerüstet. So können Signaleinflüsse aus verschiedenen Richtungen im Stand oder im Fahrbetrieb untersucht werden. Während eines Testlaufs werden die Versuchsaufbauten von Kameras überwacht. Die Entwickler sitzen im Operatorraum und können von dort aus auf Monitoren die Messungen auf den Prüfständen steuern und verfolgen.

EMV-Halle

EMV-Messungen in Modenverwirbelungskammer

Highlight des neuen Prüfgebäudes ist eine einzigartige Reverb (Kurzform von reverberation chamber, Deutsch: Modenverwirbelungskammer). Störfestigkeitsmessungen lassen sich dort besonders effizient durchführen und vor allem auch automatisiert fahrende Fahrzeuge tiefgreifender auf ihre EMV-Störfestigkeit testen.

In der Reverb befinden sich drei große mechanische „Rührer“. Diese spiralförmigen Reflektorgebilde drehen sich mit Geschwindigkeiten von zehn bzw. 120 Umdrehungen pro Minute. Dadurch werden die elektromagnetischen Wellen ständig im Raum verteilt. Man kann zeigen, dass diese elektromagnetische Feldverteilung lokal äquivalent zu einer Einstrahlung mit einer Antenne aus allen Richtungen ist.

Ein großer Effizienzgewinn, denn bisher wurde sequentiell mit Antennen aus verschiedenen Richtungen und mit unterschiedlichen Polarisationen aufs Fahrzeug eingestrahlt. Dies erfolgt in der Reverb jetzt sehr schnell innerhalb eines einzigen Prüfschritts. Die Stirreranlage hat Daimler selbst konzipiert.

Reverb-Halle

Realitätsgetreue Szenarien für Antennenmessungen

Moderne Fahrzeuge verfügen über mehr als nur die klassische Radio-Antenne: An Bord sind unter anderem Antennen für Rundfunk, Mobilfunk, Navigation, WLAN, Bluetooth, Funk-Zentralverriegelung. Diese müssen alle auf eine optimale Empfangsqualität hin entwickelt werden. Zudem dürfen sich die Antennen auch nicht gegenseitig stören.

Mit dem neuen Mobilfunkstandard 5G entstehen weitere Anforderungen. Um die künftigen Datenraten physikalisch zu erzielen, reicht eine Antenne nicht mehr aus. Daher werden in der Regel zwei oder vier Antennen parallel genutzt, um den hohen Datendurchsatz zu ermöglichen. In der Messtechnik müssen neben den einzelnen Richtdiagrammen also sowohl die Zusammenschaltung der verschiedenen Antennen – die Fachleute sprechen hier von MIMO: Multiple Input, Multiple Output – als auch der Receiver (Empfänger) ausgewertet werden.

Neben klassischen Antennenmessungen können in der Antennenhalle auch Tests solcher komplexen Empfangssysteme als Messungen des Datendurchsatzes durchgeführt werden. Ein wichtiger Versuchsaufbau, denn der Empfang im fahrenden Auto hängt von vielen Faktoren ab: z. B. von der Zahl der Nutzer in einer Funkzelle oder dem Standort und der Dichte der Sendemasten in einem Gebiet. Auch vorbeifahrende Lkw und die Bebauung sowie Vegetation können den Datendurchsatz beeinflussen.

Zusammen mit Fachleuten der Technischen Universität Ilmenau haben die Antennen-Spezialisten von Daimler daher ein Verfahren entwickelt, mit dem solche Szenarien zum ersten Mal für ein Fahrzeug reproduzierbar nachgestellt und vermessen werden können. Alle weltweit verfügbaren und künftigen Frequenzbänder und Dienste können in der Halle ausgestrahlt werden. Dies ist für Mobilfunk, Navigation und für das automatisierte Fahren von entscheidender Bedeutung.

Durch die Abschirmung der Halle werden die realen Rundfunk-, TV- und Mobilfunk-Sender in Sindelfingen und Umgebung nicht beeinflusst.

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