تحسين التوافق الكهرومغناطيسي للمحركات المساحات في تشنغدو هواشوان للسيارات

1. خلفية العميل: تحديات التحقق لدى مورد رئيسي من المستوى الأول في قطاع السيارات

شركة تشنغدو هوا تشوان إليكتريك هي مورد محلي معروف من المستوى الأول لأجزاء السيارات، وتُورّد أنظمة رفع النوافذ والمساحات ونظم التحكم بالهيكل إلى العديد من الشركات المصنعة للمعدات الأصلية (OEMs). تعتمد منصة محرك المساحات الخاصة بها على معمارية طاقة تبلغ 12 فولت تيار مستمر، وتحتاج إلى هيكل مدمج وسرعة استجابة عالية. ومع ذلك، أصبحت مرحلة اختبار التوافق الكهرومغناطيسي (EMC) عقبة حرجة تسببت في تأخير المشروع.

في اختبار ISO 7637-2، اكتشف العميل ما يلي:

تجاوز الجهد المتبقي الناتج عن طريقة الجهد الموصل (المستوى 3) الحد المسموح به؛

أظهرت طريقة حقن التيار (المستوى 4) تداخلًا عكسيًا عابرًا؛

كانت قمم ضوضاء التداخل الكهرومغناطيسي (EMI) مرتفعة جدًا أثناء تبديل المحرك، مما تسبب في تداخل مع إشارة وحدة التحكم CAN.

استخدموا في البداية مزيجًا من ممتص RC وثنائيات التوقف (TVS)، لكن المشكلات استمرت: لم تكن جهد القفل في ثنائيات TVS منخفضًا بدرجة كافية، وتدهور امتصاص الدائرة RC بشكل كبير مع تغيرات درجة الحرارة، كما أن عملية التحقق تتطلب عدة جولات من إعادة الاختبار، بمتوسط دورة تصل إلى 6 أسابيع.

2. تحليل المشكلة: تكلفة التصاميم متعددة المكونات

لاحظ فريق الهندسة في شركة هوا تشوان مشكلتين رئيسيتين أثناء الاختبار:

وصل جهد القمة الناتج عن التبديل إلى 80 فولت. وعندما غير محرك المساحات اتجاهه في وضع السرعة العالية، تجاوز الجهد العكسي اللحظي الحد المسموح به للنظام، ما تسبب في إعادة ضبط وحدة التحكم.

تجاوزت كثافة الطيف الترددي العالي للإشعاع الكهرومغناطيسي الحدود المسموحة. أدى تراكب تبديل فرشاة الكربون وتنظيم السرعة باستخدام تعديل عرض النبضة (PWM) إلى إنتاج ضوضاء نطاق عريض، تجاوزت الحد المحدد في معيار CISPR 25 في النطاق 10–200 ميجا هرتز.

بينما يمكن لشبكات RC/TVS التقليدية تقليل القمم جزئيًا، فإنها لا تستطيع معالجة التداخل العريض النطاق ومتطلبات التثبيت المنخفضة في الوقت نفسه.

وهذا هو بالضبط النافذة التكنولوجية التي تدخل من خلالها جارون.

3. الحل: تصميم الحماية المتكاملة من التداخل الكهرومغناطيسي JRN

اقترح فريق هندسة جارون حلًا مدمجًا لهذا المشروع باستخدام JRN16B105MXG (1ميكروفاراد، 16 فولت تيار مستمر، 800 أمبير) وJRN16B475MXG (4.7 ميكروفاراد، 16 فولت تيار مستمر، 1200 أمبير).

تُستخدم الجهازان على التوالي لماسحة المحرك ومصدر طاقة المتحكم، وذلك لبناء "هيكلية قمع متكاملة مزدوجة العقد".

أبرز الميزات

① زمن استجابة أقل من 25 نانوثانية للقمع السريع للتقلبات؛

② سعة بمستوى الميكروفاراد لتحسين التصفية عند الترددات المنخفضة؛

③ الطبقة المركبة من السيراميك والمصهر تضمن استقرار جهد باقي منخفض؛

④ متوافق مع مجموعات الألواح المطبوعة الحالية، مما يلغي الحاجة لإعادة التوصيل.

ضمن هيكل السيراميك الهجيني-MOV جهدًا متبقيًا منخفضًا (<45 فولت) وقمعًا للضوضاء العريضة النطاق، دون الحاجة إلى تعديل التصميم. وقد بسّط هذا الاستبدال الجاهز للتشغيل عملية التحقق.

4. نتائج التحقق

أُجريت الاختبارات باستخدام طريقة الجهد الموصول حسب المعيار ISO 7637-2 المستوى 3 وطريقة التيار المستوى 4.

فيما يلي نتائج مقارنة الاختبار:

تحليل النتائج: عند درجتي الحرارة 25°م و85°م، حافظ نظام JRN على تثبيت مستقر مع موجة جهد متبقية ناعمة وبدون ارتداد ثانوي.

بعد 50 نبضة متتالية، لم يُظهر الجهاز أي تدهور، مما يدل على استقرار حراري ممتاز.

5. تعليقات العملاء وتأثير الإنتاج الضخم

قدّم فريق هندسة Huachuan ملاحظات خلال مرحلة النموذج الأولي:

"سمح لنا الحل المتكامل باجتياز جميع الاختبارات دفعة واحدة. في السابق، كنا نضطر إلى تعديل المعاملات مرارًا وتكرارًا؛ أما الآن، فلا حاجة لأي تصحيح.

أثناء مرحلة الإنتاج الضخم، أبلغ العميل:

كان لكل وحدة محرك مكونات أقل بعدد 3 مكونات؛

انخفض التكلفة لكل قائمة المواد الفنية (BOM) بحوالي 0.12 دولار أمريكي؛

تم تقليل وقت التحقق بمقدار 40 ساعة؛

ازداد معدل نجاح اختبار التوافق الكهرومغناطيسي (EMC) إلى 98.5٪؛

6. ملخص فني وأهم الدروس المستفادة

① الأجهزة المدمجة للتوافق الكهرومغناطيسي (EMC) مناسبة للتطبيقات متعددة المحركات مثل مساحات الزجاج، ورافعات النوافذ، والمقاعد، والأبواب الخلفية.

② السعة الكهربائية بمستوى الميكروفاراد (µF) مهمة بشكل خاص لقمع الترددات المنخفضة، وتقلل بشكل كبير من ضوضاء التبديل.

③ التركيب المغلق بالقرب من مصدر التداخل أمر بالغ الأهمية للنجاح؛ كلما كانت المسار أقصر، زادت كفاءة القمع.

④ الاختبار ذو الحلقة المغلقة: نموذج PSpice + نصوص ISO تُقلل من دورة التحقق.

7. القيمة التجارية والتأثير الصناعي

يمثل هذا المثال تحوّلًا هيكليًا في تصميم الإلكترونيات الخاصة بالسيارات من "تجميع أجهزة متعددة" إلى "التكامل الوظيفي".

سلسلة JRN، بخصائصها المنخفضة في التثبيت والاستجابة العالية ورفض النطاق العريض، لا تحل فقط تحديات التحقق، بل تشجع أيضًا على توحيد سلسلة التوريد، مما يساعد العملاء على اعتماد المنصات العالمية بسرعة وفقًا للمعايير ISO وCISPR.

8. خاتمة

يُظهر الحل المتكامل JRN من Jaron قفزة واضحة في تصميم EMC للسيارات — عدد أقل من المكونات، وأسرع في التحقق، وتكلفة أقل، وثبات أعلى.

ويوفر فوائد قابلة للقياس في موثوقية نظام المحرك، ويضع معيارًا للإلكترونيات السيارات من الجيل التالي.

EMC لمحرك المساحات | تشنغدو هواشوان | سلسلة JRN | الامتثال لمعيار ISO 7637-2 | إلكترونيات السيارات