Otomotiv Sistemlerinde Motorun Rolü

Elektromanyetik uyumluluk (EMC) modern otomotiv tasarımında temel bir gerekliliktir, elektronik sistemlerin EMC'ye üretme veya düşmemesi, elektromanyetik müdahaleye (EMI) bağlı olarak, motorlu platformlar ile donatılmış, kontrolcüler ve kablosuz radyolar, kaplama türleri, malzemeler, pratik faydalar, tasarım zorlukları ve gelişmiş araç mimarisine sahip fiziksel bir bariyer sağlamak için en etkili ve yaygın olarak kullanılan stratejilerin biridir.

Otomotiv Sistemlerinde Ne Kapı?

Otomotiv elektronikindeki yüzen, iletken veya manyetik muhafazaların, ekranların veya manyetik kaplamaların elektromanyetik enerji ile sınırlı tutulmasını ifade eder.Gruplamanın arkasındaki fizik, Faraday kafes prensibinde zemine bağlanır: iç alanın dışsal alanlarının dışsal alanlarının dışsal alanlarının değiştirilmesi, yüksek çözünürlükte manyetik flux'ı hassas devrelerden uzaklaştırması için ortaya koyar.

Bir araçta, kalkanlama birden çok seviyede uygulanabilir: tüm elektronik kontrol ünitesine (ECU), belirli bir kablo kullanımına veya hatta bir modüldeki bireysel bütünleşik devrelere bile uygulanır. Hedef her zaman aynı: elektromanyetik alanların darbesini azaltmak için, böylece emisyonların dış alanlara zarar vermez.

Shielding Etkililiği Fiziği

Daha yüksek bir SE numarası, üç mekanizmaya bağlıdır: emme kaybı, yansıma kaybı ve birden fazla-refle düzeltme. Abhidrasyon kaybı, malzeme kalınlığı, iletkenlik ve manyetik geçirgenlik ile alan gücü oranına sahip olan en yüksek çözünürlüktedir.

Otomotiv ortamlarında, kalkanlar da frekans aralığında on kilometrelik bir emisyonla karşı karşıya olmalıdır (örneğin, motor dönüştürücüler) birkaç gigahertz (örneğin, radar ve V2X iletişim) için mükemmel bir şekilde çalışır. 1 MHz'de çalışır bir kalkan, slot veya deniz sızıntısı nedeniyle 6 GHz'de etkisiz olabilir.

Otomotiv Sistemlerinde Kullanılan Shielding Türleri

Otomotiv mühendisleri, uygulama, maliyet kısıtlamaları ve frekans aralığına bağlı olarak çeşitli koruyucu mimarileri kullanmaktadır. En yaygın üç tip Faraday kafesleri, kalkan kablolar ve iletken kaplamalardır.

Faraday Cages

Bir Faraday kafesi, düşük hacimli bir montaj için sürekli bir iletken bir muhafazadır. Otomotiv ECU'larda, metal konutun kendisi bir Faraday kafesi olarak hizmet eder, sık sık sık damgalı alüminyum veya çelik kullanılarak yapılır. Konut, düşük tahrikli kasetler için araç şasi zeminine bağlıdır, iletim kontrol sistemleri için elektrikle bağlantılı olmalıdır.

Daha büyük muhafazalar için, yüksek gerilimli batarya paketleri veya güç dağıtım birimleri gibi, Faraday kafesi, kalkanı korumak için metal örgü veya perforated paneller dahil edebilir. Bir ağ kalkanının kesme frekansı, açılışlar aracılığıyla dalga yayılımını önlemek için en yüksek faiz frekansının üstünde olmalıdır.

Shielded Cables

Kablo kalkanı kritiktir çünkü teller anten olarak hareket eder, hem de EMI. Shielded kablolar bir iletken tabaka kullanır - cebirlenmiş bakır, alüminyum folyo veya kombinasyon - sabit sinyal iletkenleri.The Shield is expire at both radiating and receive EMI. Shielded kablolar, can geçirmez kablolar için bir teller veya kablolar için yüksek çözünürlükte bir kablolar kullanır.

Proper kalkan sonlandırması önemlidir: Kötü bir zeminli bir kalkan aslında bir rezonans yapısı yaratarak EMI'yi kötüleştirebilir. Otomotiv kullanımında, kalkan genellikle bağlantıda 360 derece bir iletişim kullanarak, yüksek frekanslı etkinliği azaltacak ve azaltacak bir domuz teliyle yapılır.

Davranışlar ve Boyalar

Kilo veya maliyet metal muhafazaları yasaklandığında, plastik konutlar, konut ve korozyona karşı en yaygın yaklaşımlar elektrot bakır /nickel kaplama, dokumacı boyalar gümüş veya bakır parçacıkları ile yüklenir ve vakum-metalize edilmiş filmlerdir.Bu kaplamalar, orta derecede 20–60 dB'yi 1 GHz'ye kadar kullanarak gerçekleştirebilir.

Bir diğer ortaya çıkan teknik, iletken polimerlerin veya kompozitlerin doğrudan plastik yapıya karıştığı kullanımdır. Karbon-fiber-reinforced plastikler hem yapısal hem de EMI intenuation, ancak anisotropic iletkenliği dikkatle mühendisi olmalıdır.

Shielding için malzeme

Koruma malzemesi seçimi gerekli SE, frekans aralığı, çevresel koşullar, maliyet ve ağırlık. Aşağıdaki tablo en yaygın otomotiv koruyucu malzemeleri özetliyor.

• [FONT:0)Copper: [DÜDÜDÜDÜDÜDÜSÜSÜSÜSÜŞÜNÜSÜŞÜNÜ: 0,0) Yüksek elektrik iletkenliği (5.8×107 S /m) Yüksek frekanslarda mükemmel yansıma kaybı, folyolarda ve gazketleri.
• [FONT:0) D:[Dönetici: [Dönekli Üretim:0) Düşük iletkenlik (3.5×107 S /m) ancak bakırın ağırlığının üçte biri hafif konutlar ve folyolar için uygundur. Formlar kendi kendine temizleme kontakları ile tasarlanamazsa, denizlerdeki elektriksel temassız bir oksit tabakası.
• [FONT:0)Çelik / Tin- Kaplama Çelik: Moderate iletkenlik (~107 S/m) ancak yüksek manyetik geçirgenlik (μr - 200 for çelik için). Düşük frekanslı alanlar için manyetik koruyucu sağlar.
• [FONT:0)Nickel:[Dönetici:[Dönetici:0)) İyi korozyon direnci ve orta iletkenliği. genellikle oksidasyonu önlemek için bakırdan plakalı.
• [FONT:0)Mu-Metal / Permalloy: Yüksek performanslı alaşımlar (yaklaşık 80.000) düşük frekanslı manyetik koruyucu için tasarlanmış.Çok pahalı.
• [FONT:0)Conductive Polimerler: [Dönetici: [Dönetici: 0,2] Metallerden daha düşük iletkenlik (tipik olarak 10-1000 S /m) Sadece yukarıdaki frekanslar için etkili, pahalı olmayan modüller için kullanılır.

Katı malzemelere ek olarak, mühendisler folyo kasetlerinde yapıştırıcı katmanının etkisini göz önünde bulundurmalıdır, gazketlerinin sıkıştırılabilirliği ve bağlantı arka kabuklarda kaplama kalınlığı. Sıcaklık bisikletleri (-40C'a + olarak +50°C'ye) gibi çevresel faktörler, tuz spreyi ve tüm etki materyali seçimi.

Otomotiv EMC'de Shielding Faydaları

Etkili kalkanlama, düzenleyici uyumun ötesine uzatan birçok fayda sağlar. Bu avantajlar, daha sonra aksine tasarım hedefleri olarak daha fazla tanınır.

• [FONT:0)EMI Between Systems:[Dönetici: 0,4][/FONT=0)Dedük EMI Between Systems:[Döneticiler, DC-DC dönüştürücüler) hassas analog sensör sinyallerine (ABS tekerlek hızı, oksijen sensörlerine yol açıyor.
• [FONT=0) Geliştirilmiş Signal Integrity:[Dönetici:[Dönetici:0) Yüksek hızlı dijital sinyalleri kontrollü yönlendirme ve temiz dalgaformlar gerektirir. Shielding, haç ve dış gürültü darbesini azaltır, Gigabit Ethernet gibi otobüslere göz diyagramlarını marjlar koruyun.
• [FONT:0)Yönergesel Uyum: [Dönergesel Uyum: [Dönergesel Olmayanlar: 0,8] Otomotiv EMC standartları CISPR 25 (radyasyon ve emisyonlar) ve ISO 11452 (immunity) sık sık kalkan olmadan karşılanamayacak sınırları belirler veya yeniden tasarlanabilir.
• [FONT:0)Enhanced Safety:[Dönetici:[Dönetici: 0) Hava çanta kontrol birimleri, fren-by-tel ve direksiyon kontrolörleri gibi kritik sistemler için, kalkanlama, dış EMI'nin - yakındaki bir radyo kulesinden veya yüksek gerilimli güç hattından- doğru yanıt vermemektedir.
• [FONT:0)Cost Kaçınma:[Dönem:[Dönem: 0 ) Üst üste kalkan ekin, üretim geçerliliği sırasında geçici olarak geçici olarak kesintiye uğramadan daha az pahalıdır. Shielding ayrıca garanti iddialarına karşı koruyabilecek olan uzay başarısızlıklarına karşı koruma sağlar.
• [FONT:0) Connectivity için kullanılabilir: Gemide etkili bir kalkan olmadan, kablosuz alıcılar (GNSS, 5G, V2X, Wi-Fi) araç kendi elektroniklerinden emisyonlar tarafından algılanabilir.

Meydanlar ve Tasarım

Yararlılarına rağmen, kalkan bir panacea değildir. Mühendisler otomotiv tasarımlarına dahil edildiğinde birkaç pratik zorlukla gezimelidir.

Maliyet vs. Performans Ticareti

Yüksek performanslı koruyucu malzemeler, çamurlu kaplamalar veya gümüş yüklenmiş kaplamalar gibi yüksek performanslı koruyucu malzemeler pahalıdır. Düşük frekanslı manyetik alanlar için seçici bir kaplama ile birlikte, RF bölümü için% 10-30 eklenmiş bir bölme ile takviye edilir.

Ağırlık ve Termal Yönetim

Elektrikli araçlarda, her kilo doğrudan aralığı azaltır. Yüksek gerilimli bir inverter için ekranlama 1-2 kg daha karmaşık olabilir, çünkü iletken gazları genellikle alüminyum veya tasarım ile çelik tutabilir ve ısı bataklığı olarak hareket eder. ancak, havalandırma deliklerin büyüklüğü, kesme frekansının altında boyutlandırılmalıdır; çok küçük delikler daha karmaşıktır.

Assembly ve Grounding Integrity

Bir kalkan sadece zemine olan bağlantı kadar iyidir. Otomotiv kütle üretiminde, yüzlerce birim boyunca zemin yolları korumak sağlam mekanik tasarımları gerektirir.Sürücü gazketleri, yeterli elektrik iletişimine ulaşmak için orijinal kalınlıklarının kesin bir yüzdesi ile sıkıştırılmalıdır. Spring parmakları tekrarlanan bir modüle eklenerek giyebilir.

Çevre Durability

Otomotiv altlığı ve dış ortamlar sert: sıcaklık aşırıları, tuz suyu, motor yağı, yakıt buharları ve tüm saldırı kalkan malzemelerinin kesilmesini engelleyebilir. Copper braids, alüminyum konutları kapsamadan önce 85°C/8% RH) lazerleri çelik cıvatalarla arayüzde ısıtabilir.

Yüksek-Frequency Limitations

Optik dalga frekansları (24-79 GHz için), geleneksel koruyucular, metalleri kullanarak, apertures ve dalga kılavuzluk yayılımı nedeniyle etkisiz olabilir. Radar modülleri için yüzen korumalar genellikle, dişliler ve dalga kılavuzları ile hassas muhafaza gerektirir.

Standartlar ve Test

Otomotiv EMC uyumluluğu, test yöntemlerini ve sınırları tanımlayan uluslararası standartlar tarafından yönetilir. Shielding etkinliği sistem seviyesindeki emisyon ve bağışıklık testleri yoluyla dolaylı olarak değerlendirilir.

• [FONTNT=0)CISPR 25: [Döneticileri için limitler ve araç bileşenlerinden emisyonlar yapılır. Test yöntemleri, anekoic odası veya emer-lined koruyucu koruma (ALSE) Shielding, özellikle 30 MHz-1 GHz aralığındaki emisyonların altına almak için birincil yöntemdir.
• [FONT=0) ISO 11452: Çok katmanlı elektromanyetik alanlara yönelik bağışıklık içeren bir standart kaplama bağışıklık.Bölümler striptiz (Part 5), TEM hücresi (Part 3) ve doğrudan güç enjeksiyonu (Bölüm 7).
• [FONT:0)ISO 7637: [Dönetici: 1) Transient bağışıklık testleri yapılan rahatsızlıklar için testler yapılırken, doğrudan koruyucu standart, iyi kalkan uygulama da darbeyi azaltmaktadır.
• [FONT:0]Automotive OEM specifics:[Döneticileri] Birçok OEM'ler CISPR 25'ten daha sıkı olan özel EMC özelliklerine sahiptir. Örneğin, Ford'un ES-X82F, GM's GMW3097 ve BMW'nin GS 95002, ön değerlendirme taramaları yoluyla kalkan tasarıma ilişkin geçerliliği gerektirir.

Bir bileşen seviyesindeki koruyucu etkinliği test etmek bazen enjeksiyon probunu kullanarak veya transfer dürtü yöntemi (örneğin, 62153-4-11 kablolar için). Bu ölçümler, kalkanın performansını araçta entegrasyondan önce karakterize eder.

Gelişmiş Otomotiv Sistemlerinde Yüzücü

Elektrifikasyona, otomatik sürüşe doğru iten ve bağlantılı araçlar, kalkan tasarımda yeni talepler yer almaktadır. Bu özel kullanım vakalarını anlamak EMC mühendisleri için önemlidir.

Elektrikli ve Hibrit Araçlar

Yüksek gerilim (400V-800V) traksiyon sistemleri, motor rüzgar ve dönüştürücü akım geçişten güçlü manyetik alanlar üretiyor (SiC ve GaN cihazları hızlı yükseliş süreleri ile). Bu alanlar, düşük gerilimli akışlara neden olabilir ve motorlara zarar verebilir.

ADAS ve Özerk Araçlar

Gelişmiş sürücü-assistance sistemleri (ADAS) radara, kapaklı, kameraya ve ultrasonik sensörlere güvenir, her biri farklı frekanslarda çalışır. Radar modülleri (77 GHz) özellikle yakındaki sensörlerden veya aracın kendi bilgisayar platformlarından müdahale etmeye hassastır - sadece elektromanyetik bir şeffaflık müdahalesinin önlenmesini önler, aynı zamanda radar sensörünün konutu da aracın içindeki yansımaları azaltır.

Lidar sistemleri, dönen aynalar veya sağlam devlet kirişi direksiyonu ile önemli elektrik gürültüsü motorlardan veya elektronik sürücüden uzaklaştırma işlemine yol açıyor.Bu emisyonları fotodetektör devresinden ayırarak, yüksek çevreye karşı zayıf geri pulsları tespit etmeli.

V2X ve Hücresel Bağımlılığı

Araç-her şey (V2X) iletişim sistemleri (DSRC, C-V2X) 5.9 GHz'de çalışır ve Wi-Fi (2.4/5), Bluetooth ve hücresel (LTE, 5G) Cihazın anten çeşitliliği genellikle çatıdaki veya pencerelerde birden çok anten gerektirir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Shielding, otomotiv endüstrisinde EMC mühendisliğinin temel taşı olmaya devam ediyor. Onun rolü, sinyallerin basit blokajının ötesine uzanıyor: Doğrudan güvenlik, veri bütünlüğü, düzenleyici uyumluluk ve otonom hale getirme yeteneği ve ileri teknolojileri entegre etme yeteneği, Faraday kafesleri modelleme ve korumalı kablolar, çeşitli koruyucu türleri, mühendislere belirli frekans aralıklarına, çevresel koşullara ve maliyet hedeflerine doğru çözümler sunmaları sağlar. Araçların daha fazla elektrikli hale getirilmesi, yüksek çözünürlükte kullanılmasını sağlamak için daha fazla çalışan bir programdır.

EMC standartları hakkında daha fazla okuma için, 15.B.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.