Hypermodernt labb ställer fordon inför tuffa prov

Det larmar som om branden var lös när den gigantiska porten till Awitar glider upp. På andra sidan uppenbarar sig något som ser ut att vara hämtat från framtiden. Labbet är gigantiskt. Väggar och tak är täckta av vita frigolitskapelser som sticker ut dryga metern. På golvet står antenner i tre olika storlekar riktade mot ett vridbord som klarar vikten från en lastbil på 25 ton. Överallt, kablar, mätutrustning, linor.

Awitar är forskningsinstitutet RISE sjunde och hittills största testkammare inom Elektromagnetisk kompatibilitet (EMC) i Borås. Det går i korthet ut på att testa fordonselektronik.

– Vi är lite stolta över kammarens prestanda. Just nu är vi kanske bäst i världen, åtminstone fram tills att någon annan bygger en ny eller större, säger Krister Kilbrandt, chef för fordonsgruppen inom EMC.

Labbet invigdes i januari och byggdes för att möta den snabba utvecklingen inom fordonsindustrin. Behovet av testning har ökat i takt med elektrifiering, självkörande bilar, fordon som kommunicerar med varandra och med olika infrastruktursystem...

– När vår gamla kammare togs i fullskalig drift runt 1991 var abs-bromsar, bränsleinsprutning och air bagsystem high tech. Nu är elektronikkomplexiteten på väg upp väldigt snabbt, allt mer hård- och mjukvara åker in i fordonen, säger Krister Kilbrandt.

Den allt mer avancerade elektroniken måste testas för att säkerställa funktion även i närheten av mobiltelefoner, portabla radiosändare eller externa radarstationer som sänder ut radioenergi. Och tvärtom: fordonet med all sin kommunikationskapacitet får heller inte störa ut mottagning i omgivningen, på till exempel radio- och tevesändningar. Lagkrav styr vilka gränser det handlar om, åt båda hållen.

Men utöver att möta lagens krav använder fordonstillverkare också Awitar för utvecklingsprover. Testerna handlar ofta om prototyper av nya elsystem och funktionaliteter och hela idén är att göra det så besvärligt som möjligt för fordonet. Testa extrema situationer, fältstyrkenivåer långt över lagens gränsvärden. Se var gränserna går, vad som hände, vad som behöver förbättras. Stresstest kort och gott.

Via olika scenarion går det att simulera miljöer som ”lurar” tekniken i fordonet. Det kan handla om hinder på vägen, att föra in bilen i stadsmiljöer eller motorvägar.

– Vi har återutsändning av positionssatellitdata från taket och kan även simulera att fordonet är ute och kör i exempelvis ett kvarter i Shanghai, trots att den står i en plåtburk i Borås, säger Krister Kilbrandt.

Plåtburken är en konstruktion som kallas Faradays bur. När porten är stängd är buren elektromagnetiskt helt avskärmad. Störningar som existerar skapas av provobjekten och inte av omgivningen, vilket gör det möjligt att mäta dem i en kontrollerad miljö.

Plåten syns dock inte. Den är täckt av två lager absorbenter. En sort sitter på de vita frigolitkapslarna; en diskret plastfilm med koltrådar. Den andra sorten är fastskruvad närmast väggen; ferritplattor som påminner om små kakelplattor i mörkgrått.

– Vi specade väldigt tuffa dämpkrav för absorbentmaterialet. Ferritplattorna är till exempel en unik mix för den här kammaren och ger enormt bra möjligheter att dämpa bort lågfrekventa signaler. I exempelvis Kina finns lagkrav på lågfrekventa emissioner och då måste man kunna mäta dem med precision.

I Awitar testas allt från elcyklar till tunga maskiner som arbetar i gruvor, inom kort kommer det till och med in en båt. Vanligaste provobjektet är dock en person- eller lastbil från tillverkare med svensk anknytning.

Scania i Södertälje använder anläggningen i Borås minst var femte vecka.

– Vi kan utföra tester på komponentnivå på vårt tekniska center, men för att kunna prova hela bilen behöver vi en testkammare, säger Carl Göranson, Head of Electronic Control Unit Design.

Enligt Carl Göranson är Awitar bättre än det tidigare labbet på att mäta höga frekvenser, som krävs för att lastbilarna ska kunna prata med varandra. Men det är även anpassat nedåt i frekvens, vilket ger möjligheter till en större bredd.

Storleken har också betydelse.

– Den nya kammaren har plats för två lastbilar samtidigt, vilket gör att vi kan testa kommunikationen mellan fordonen i en isolerad miljö. Det har inte gått i Sverige tidigare.

För Scanias del är tester inom området kommunikation mellan fordon särskilt intressanta i nuläget. Företaget har gjort tester ute på väg, men Carl Göransons ser nu fram emot vilka resultaten blir efter tester i en isolerad miljö i kammaren.

Volvo Cars har också skrivit på ett långsiktigt avtal om testning på RISE i Borås.

– Awitar är en av de främsta anläggningarna i världen inom trådlös kommunikation och EMC. Att ha en sådan anläggning nära till hands är självklart en enorm tillgång inför framtiden. Vi planerar att testa alla nya bilmodeller för att säkerställa gällande standarder och lagkrav, svarar Sven-Erik Svensson, Vice President Complete Vehicle Engineering, via mejl.

Han ser labbet som en stor tillgång, inte minst för chansen att testa såväl nu gällande som framtida tekniker, exempelvis 5G.

– Möjligheten att testa bilar i ett tidigt skede innan lansering i en simulerad stadsmiljö förenklar utvecklingen och begränsar risken till förseningar. Att Awitar dessutom ligger i relativt nära anslutning till Volvo Cars huvudkontor i Göteborg förenklar mycket.

Inne i labbet pågår planerat förbättringsarbete. Utvecklingsingenjören Jan-Åke Svensson pilar fram och tillbaka över golvet, i full färd med att installera en hemmabyggd långvajerantenn som påminner om en överdimensionerad tvättlina. Den hissas upp i en glasfiberram, sju meter upp, och sträcker sig nästan hela labbets längd. Krister Kilbrandt förklarar.

– Den ska användas till att lägga ut lågfrekvent energi på stora testobjekt. Ett sådant test kan till exempel visa om ett fordon kan köra nära lång- och mellanvågsstationer i Tyskland, tidigare har det ibland uppstått problem på Autobahn.

Testerna i Awitar är omgärdade av sekretess, därför är labbet tomt på bilar när t: hälsar på. Vi får helt enkelt föreställa oss att ett fordon står på det stora vridbordet, att ingenjörerna kopplar in sig mot kameror inne i fordonet och mot dess kommunikationsbussar. Innan de kraftiga antennerna på golvet slås på lämnar alla människor buren och går till kontrollrummet för att övervaka vad som sker.

Antennerna alstrar elektromagnetisk strålning i nivåer som kan vara skadliga.

– De allra högsta frekvenserna och fälten kan ge brännskador eller skador på hornhinnan. Men även när vi testar med lägre frekvenser tillämpar vi försiktighetsprincipen, säger Krister Kilbrandt.

Enligt lagkrav måste fordonselektronik testas i nivåer från 20 till 2 000 megahertz, ett spann som anläggningens tre antenner täcker. Den allra minsta – Hornantennen – är av störst intresse för många fordonskunder. Den går från 1 till 6 gigahertz.

– Det nya bandet för fordon till fordon kommunikation ligger på 5,9 gigahertz. Lagkraven går bara till 2 i dag, men det är ingen vild gissning att det kommer att höjas till 6, just för att täcka in kommunikationen mellan fordon.

Awitar är uppbokad en stor del av tiden i flera år framåt. Krister Kilbrandt ser den som en viktig resurs för utvecklingen av framtidens fordon.

– Det är roligt att vi har världsledande testbäddar och resurser i Sverige så att vi inte halkar efter internationellt. Labbet är en viktig grundsten för svenska ingenjörer, en testresurs där man verkligen kan ligga i spets för vad som är möjligt att testa av.