Erfahren Sie, wie Jaron's JRN integrierte EMI- und Überspannungs-Schutzbausteine dabei halfen, Chengdu Huachuan Automotive die Restspannung um 37 % zu senken, die Konformität mit ISO 7637-2 zu verbessern und die Validierungszeit um 67 % zu verkürzen.
Chengdu Huachuan Electric ist ein bekannter nationaler Tier-1-Zulieferer von Automobilteilen und beliefert zahlreiche OEMs mit Fensterhebern, Scheibenwischern und Karosseriesteuerungssystemen. Die Wischermotorplattform basiert auf einer 12-V-Gleichstrom-Stromversorgungsarchitektur und erfordert eine kompakte Bauweise sowie hohe Ansprechgeschwindigkeit. Allerdings wurde die EMC-Testphase zu einem kritischen Engpass, der Projektverzögerungen verursachte.
Bei den ISO 7637-2-Tests stellte der Kunde fest:
Die Restspannung beim leitungsgebundenen Spannungsverfahren (Stufe 3) lag über dem Grenzwert;
Beim Strominjektionsverfahren (Stufe 4) trat vorübergehende rückwärtige Störung auf;
Die EMI-Rauschspitzen waren während der Motorcomutation übermäßig hoch und verursachten Störungen des CAN-Signals des Controllers.
Zunächst verwendeten sie eine Kombination aus RC-Dämpfer und TVS-Diode, doch die Probleme blieben bestehen: Die TVS-Clampspannung war nicht niedrig genug, die RC-Dämpfung nahm mit Temperaturschwankungen deutlich ab, und die Verifizierung erforderte mehrere Testdurchläufe mit einer durchschnittlichen Dauer von bis zu sechs Wochen.
Das Ingenieurteam von Huachuan identifizierte während der Tests zwei Hauptprobleme:
Die Kommutierungsspitzenspannung erreichte bis zu 80 V. Wenn der Scheibenwischermotor im Hochgeschwindigkeitsmodus die Richtung wechselte, überstieg die momentane Gegenspannung die Toleranzgrenze des Systems, wodurch der Controller neu startete.
Die spektrale Dichte des hochfrequenten EMI lag über den Grenzwerten. Die Überlagerung der Bürstenkommutierung und der PWM-Drehzahlregelung erzeugte Breitbandrauschen, das im Frequenzbereich von 10–200 MHz die CISPR-25-Grenzwerte überschritt.
Während herkömmliche RC/TVS-Netzwerke Spitzenwerte teilweise reduzieren können, sind sie nicht in der Lage, gleichzeitig breitbandige Störungen und niedrige Klemmanforderungen zu adressieren.
Genau hier öffnete sich das technologische Fenster, durch das Jaron eingriff.
Das Ingenieurteam von Jaron schlug für dieses Projekt eine kombinierte Lösung unter Verwendung der Bauteile JRN16B105MXG (1µF, 16VDC, 800A) und JRN16B475MXG (4,7µF, 16VDC, 1200A) vor.
Die beiden Bauelemente werden jeweils für die Motorbürste und die Controller-Stromversorgung eingesetzt, um eine „zweiknotige integrierte Unterdrückungsarchitektur“ aufzubauen.
① Reaktionszeit unter 25 ns für schnelle Überspannungsunterdrückung;
② Kapazität im µF-Bereich für verbesserte Niederfrequenzfilterung;
③ Keramik-Varistor-Verbundschicht gewährleistet stabile, niedrige Restspannung;
④ Kompatibel mit bestehenden PCB-Gehäusen, sodass kein Umlayout erforderlich ist.
Die hybride Keramik-MOV-Struktur gewährleistete eine niedrige Restspannung (<45 V) und breitbandige Störunterdrückung, ohne dass eine Layoutänderung erforderlich war. Dieser Plug-and-Play-Ersatz vereinfachte den Validierungsprozess.
Die Tests wurden gemäß ISO 7637-2, leitungsgebundene Spannungsmethode Stufe 3 und Strommethode Stufe 4, durchgeführt.
Im Folgenden sind die Testvergleichsergebnisse aufgeführt:
|
Testprojekt |
Herkömmliche RC+TVS-Lösung |
JRN-Integrierte Lösung |
Verbesserungsbereich |
|
Spitzen-Restdruck |
72 V |
45V |
↓37.5% |
|
EMI-Spitze (30 MHz) |
−32 dBµV |
−46 dBµV |
↓14 dB |
|
PCB-Verwendung |
100% |
42% |
↓58% |
|
Überprüfungszyklus |
6 Wochen |
2 Wochen |
↓67% |
|
Konsistenzabweichung |
±8% |
±2% |
Stabile Verbesserung |
Ergebnisanalyse: Bei sowohl 25 °C als auch 85 °C hielt das JRN-Verfahren eine stabile Klemmung mit einer glatten Restspannungs-Wellenform aufrecht und wies keinen sekundären Überschwinger auf.
Nach 50 aufeinanderfolgenden Impulsen zeigte das Gerät keine Verschlechterung, was eine hervorragende thermische Stabilität belegt.
Das Ingenieurteam von Huachuan gab während der Prototypenphase folgendes Feedback:
"Die integrierte Lösung ermöglichte es uns, alle Tests auf Anhieb zu bestehen. Früher mussten wir wiederholt Parameter anpassen; heute ist kein Debugging mehr erforderlich."
Während der Massenproduktionsphase meldete der Kunde:
Jedes Motormodul hatte drei Bauteile weniger;
Die Kosten pro Stückliste sanken um etwa 0,12 USD;
Die Validierungszeit wurde um 40 Stunden reduziert;
Die EMC-Testbestehensrate stieg auf 98,5 %.
① Integrierte EMC-Bauelemente eignen sich für Anwendungen mit mehreren Motoren, wie Scheibenwischer, Fensterheber, Sitze und Heckklappen.
② Eine Kapazität im µF-Bereich ist besonders entscheidend für die Unterdrückung niederfrequenter Störungen und reduziert das Kommutierungsrauschen signifikant.
③ Eine geschlossene Anordnung in der Nähe der Störquelle ist entscheidend für den Erfolg; je kürzer der Weg, desto effizienter die Störunterdrückung.
④ Closed-Loop-Test: PSpice-Modell + ISO-Skripte verkürzen den Verifizierungszyklus.
Dieser Fall steht für einen strukturellen Wandel im Design der Fahrzeugelektronik, weg vom „mehreren Geräten übereinander“ hin zur „funktionalen Integration“.
Die JRN-Serie mit ihren Eigenschaften wie niedrige Klemmspannung, hohe Ansprechgeschwindigkeit und breitbandige Störunterdrückung löst nicht nur Verifikationsherausforderungen, sondern fördert auch die Standardisierung der Lieferkette und unterstützt Kunden dabei, globale Plattformen schnell unter Einhaltung der ISO- und CISPR-Standards zu übernehmen.
Jaron’s integrierte JRN-Lösung zeigt einen klaren Fortschritt im Bereich der Fahrzeug-EMV-Entwicklung – weniger Bauteile, schnellere Validierung, geringere Kosten und höhere Konsistenz.
Sie bietet messbare Vorteile für die Zuverlässigkeit von Motorsystemen und setzt Maßstäbe für die nächste Generation der Fahrzeugelektronik.
Scheibenwischer-Motor EMC | Chengdu Huachuan | JRN-Serie | Konformität mit ISO 7637-2 | Fahrzeugelektronik
EN
