Optymalizacja EMC dla silników wycieraczek w Chengdu Huachuan Automotive

1. Tło klienta: Wyzwania związane z weryfikacją u dostawcy komponentów motoryzacyjnych kategorii Tier-1

Chengdu Huachuan Electric to znany krajowy dostawca komponentów motoryzacyjnych kategorii Tier-1, dostarczający podnosniki szyb, wycieraczki i systemy sterowania nadwoziem do wielu producentów OEM. Platforma silnika wycieraczki, oparta na architekturze zasilania 12 V DC, wymaga zwartej konstrukcji i wysokiej szybkości reakcji. Jednak etap testów EMC stał się kluczowym wąskim gardłem powodującym opóźnienia projektu.

Podczas testów zgodnie z normą ISO 7637-2 klient stwierdził:

Napięcie udarowe metodą napięcia przewodzonego (poziom 3) przekraczało dopuszczalne limity;

Metoda wstrzykiwania prądu (poziom 4) wykazywała chwilowe zakłócenia wsteczne;

Szumy EMI były nadmiernie wysokie podczas komutacji silnika, co powodowało zakłócenia sygnału CAN sterownika.

Początkowo zastosowano kombinację absorbera RC i diody TVS, jednak problemy nadal występowały: napięcie klampowania diody TVS było zbyt wysokie, absorpcja RC znacząco się pogarszała przy zmianach temperatury, a weryfikacja wymagała wielu cykli testów ponownych, z średnią długością do 6 tygodni.

2. Analiza problemu: Koszt rozwiązań wieloskładnikowych

Zespół inżynieryjny Huachuan stwierdził dwa główne problemy podczas testów:

Napięcie szczytowe podczas komutacji osiągało aż 80 V. Gdy silnik wycieraczki zmieniał kierunek ruchu w trybie wysokiej prędkości, chwilowa siła elektromotoryczna przeciwna przekraczała dopuszczalne ograniczenie systemu, powodując restart sterownika.

Gęstość widmowa wysokich częstotliwości EMI przekraczała dopuszczalne limity. Superpozycja komutacji szczotkowej i regulacji prędkości metodą PWM generowała hałas szerokopasmowy, przekraczający limit CISPR 25 w zakresie 10–200 MHz.

Chociaż tradycyjne sieci RC/TVS mogą częściowo redukować szczyty, nie są w stanie jednocześnie radzić sobie z interferencją szerokopasmową i niskimi wymaganiami klampowania.

To właśnie jest tym technologicznym okienkiem, przez które wkroczył Jaron.

3. Rozwiązanie: Zintegrowany projekt ochrony EMC firmy Jaron

Zespół inżynierów Jaron zaproponował rozwiązanie hybrydowe dla tego projektu, wykorzystując JRN16B105MXG (1µF, 16VDC, 800A) oraz JRN16B475MXG (4,7µF, 16VDC, 1200A).

Oba urządzenia są stosowane odpowiednio przy szczotkach silnika i zasilaniu sterownika, tworząc „architekturę zintegrowanego tłumienia z podwójnym węzłem”.

Najważniejsze elementy projektu

① Czas reakcji poniżej 25 ns dla szybkiego tłumienia przepięć;

② Pojemność na poziomie µF dla ulepszonego filtrowania sygnałów niskich częstotliwości;

③ Warstwa kompozytowa ceramiczno-wariatystorowa zapewnia stabilnie niskie napięcie resztkowe;

④ Kompatybilne z istniejącymi obudowami PCB, eliminuje potrzebę przekładania połączeń.

Hybrydowa struktura ceramiczno-MOV zapewniła niskie napięcie resztkowe (<45 V) oraz tłumienie zakłóceń szerokopasmowych bez konieczności modyfikacji układu. To rozwiązanie typu plug-and-play uprościło proces weryfikacji.

4. Wyniki weryfikacji

Testy przeprowadzono zgodnie z metodą napięciową ISO 7637-2 poziom 3 i metodą prądową poziom 4.

Poniżej przedstawiono wyniki porównawcze testów:

Analiza wyników: W temperaturach 25°C oraz 85°C, rozwiązanie JRN zapewniało stabilne zaciskanie z gładkim przebiegiem napięcia resztkowego i bez wtórnego odbicia.

Po 50 kolejnych impulsach urządzenie nie wykazywało degradacji, co świadczy o doskonałej stabilności termicznej.

5. Opinie klientów i wpływ na produkcję seryjną

Zespół inżynierów Huachuan przedstawił opinie w fazie prototypu:

"Rozwiązanie zintegrowane pozwoliło nam przejść wszystkie testy za jednym razem. Wcześniej musieliśmy wielokrotnie modyfikować parametry; obecnie nie jest wymagana żadna konfiguracja."

Podczas fazy produkcji seryjnej klient zgłosił:

Każdy moduł silnika miał o 3 mniej komponenty;

Koszt na pozycji BOM zmniejszył się o około 0,12 USD;

Czas walidacji skrócono o 40 godzin;

Wskaźnik powodzenia testów EMC wzrósł do 98,5%.

6. Podsumowanie techniczne i kluczowe wnioski

① Zintegrowane urządzenia EMC są odpowiednie dla wielosilnikowych zastosowań, takich jak wycieraczki, podnoszenie szyb, fotel i klapa bagażnika.

② Pojemność na poziomie µF jest szczególnie ważna dla tłumienia niskich częstotliwości, znacząco redukując szum komutacyjny.

③ Zamknięte rozmieszczenie blisko źródła zakłóceń jest kluczowe dla sukcesu; im krótsza droga, tym skuteczniejsze tłumienie.

④ Testowanie w pętli zamkniętej: model PSpice + skrypty ISO skracają cykl weryfikacji.

7. Wartość biznesowa i wpływ na branżę

To przypadku reprezentuje strukturalny przeskok w projektowaniu elektroniki samochodowej z „wielo-elementowego układania” do „integracji funkcjonalnej”.

Seria JRN, charakteryzująca się niskim poziomem zacisku, wysoką szybkością reakcji oraz szerokopasmowym tłumieniem zakłóceń, nie tylko rozwiązuje wyzwania związane z weryfikacją, ale także sprzyja standaryzacji łańcucha dostaw, pomagając klientom szybko wdrażać globalne platformy zgodnie ze standardami ISO i CISPR.

8. Podsumowanie

Zintegrowane rozwiązanie JRN firmy Jaron wyznacza wyraźny postęp w projektowaniu EMC dla pojazdów — mniej komponentów, szybsza walidacja, niższe koszty i wyższa spójność.

Dostarcza mierzalne korzyści dla niezawodności systemów silników i stanowi punkt odniesienia dla elektroniki samochodowej nowej generacji.

Silnik wycieraczki EMC | Chengdu Huachuan | Seria JRN | Zgodność z ISO 7637-2 | Elektronika samochodowa