1.自動車エンジンのEMSシステムでは、Spark Plug Ignitionによって生成された電磁干渉(EMI)がEMSセンサー信号にどの程度の影響を与えますか?どうすれば軽減できますか?
回答:衝撃:瞬間的なスパークプラグイグニッションは、数万ボルトの高電圧を生成し、空気に浸透し、強力な電磁パルス(EMP)を生成します。これはブロードバンド干渉です(メガヘルツからギガヘルツまでの範囲)。この干渉は、放射(パティアル結合)と伝導(送電線と接地線を介して)の両方を介してEMSセンサー信号に影響を与える可能性があります。これは、クランクシャフト位置センサー、カムシャフトセンサー、酸素センサーなどの低周波(MVレベル)信号に特に当てはまります。これにより、信号の歪みと誤動トリガーが発生し、不安定なエンジンのアイドル、ノックコントロールの故障、さらには失速します。
保護対策
シールド設計:センサーケーブルは、二重シールド(内側の断熱シールド +外側の接地シールド)を利用します。シールドは、一方または両方の端に確実に接地されている必要があります(周波数に応じて、両端での接地は高周波数に推奨されます)。スパークプラグ高電圧ワイヤは、シールドを複数のポイントでエンジンブロックに接地した磁気コアでシールドワイヤを使用します。
フィルタリング:RCフィルターまたはコモンモードインダクタをセンサー信号入力と直列に接続して、高周波干渉を抑制します。電力線にTVSダイオードとπタイプのフィルターを取り付けて、過渡パルスを吸収します。
最適化された配線:スパークプラグの高電圧ワイヤやイグニッションコイルなどの干渉ソースから離れたルートセンサーケーブルは、並列ルーティングを回避します。 30cm以上の間隔で、信号と送電線を分離する必要があります。
2。運転中の車両の隆起と振動は、EMSの電磁互換性にどのような影響を与えますか?信頼できるEMS操作を確保するために、これらの要因を設計でどのように考慮することができますか?
回答:衝撃:バンプと振動により、EMSの機械的構造が緩み、次のEMCの問題につながる可能性があります。
コネクタの接触不良:ピンの酸化または緩みは、インピーダンスの変動を引き起こし、電磁放射の結合経路を増加させ、干渉を行います。
シールドの故障:ケーブルシールドとグランド端子間の接続の緩みにより、シールドの有効性が低下し、外部干渉または内部放射をブロックするのに効果がありません。
コンポーネントパラメータードリフト:表面マウントコンポーネント、インダクタコアなどのマイクロ分散。振動により、静電容量とインダクタンスの変化、フィルター性能の分解を引き起こす可能性があります。
設計ソリューション:
機械的補強:ロックラッチ(AMP MCPシリーズなど)を使用して、自動車用グレードのコネクタを使用します。金メッキのピンを使用して、酸化を防ぎます。リブを使用してPCBを保護します。接着剤(熱接着剤 +(構造接着剤)補強材を塗布します
シールドの信頼性:シールドレイヤーとグランド端子が圧着または溶接されています(ネジの接続を避けます)。ケーブル固定クリップは、振動中のシールド層の摩擦と摩耗を防ぐために、30cm以下の間隔があります。
設計:臨界信号(クランクシャフト位置信号など)は、2線型差動透過を使用して送信されます。振動がシングルチャネル干渉を引き起こす場合、微分増幅を使用してコモンモード干渉を抑制できます。
3.自動車電子EMSと他の車両内電子システム(エンターテイメントシステムやナビゲーションシステムなど)との間で、電磁互換性がどのように調整されますか?干渉と干渉の潜在的な原因は何ですか?
回答:潜在的な干渉源と被害者
干渉ソース:エンターテインメントシステム(ラジオ、Bluetoothモジュール、88-108MHz、2.4GHzで動作)、ナビゲーションシステム(GPS 1.5GHz)、エアコンコンプレッサー(運動換算干渉、100kHz-10MHz)、オンボード充電器(スイッチング電源ノイズ、50kHz-1GHz))
犠牲者:EMSセンサー(低周波、小さな信号)、缶バス(微分信号、共通モード干渉の影響を受けやすい)、MCU(クロック周波数10-100MHz、RF干渉の影響を受けやすい)
調整測定
周波数計画:EMSキー信号周波数(センサーサンプリング周波数、バスボーレート500kbps/1Mbpsなど)とエンターテイメントシステムRF周波数の重複を避けます。周波数帯域の干渉を避けるために、ソフトウェアを介してMCUクロック周波数を調整します。
物理的な分離:EMSコントロールユニットとエンターテイメントシステムとナビゲーションモジュールの間で50cm以上の距離を維持し、共同住宅のインストールを回避します。ケーブルを個別にルート(ケーブルと別々のバンドルの信号ケーブル)、交差するときに90度の角度を備えています。垂直クロスオーバーはカップリングを減らします。
グラウンドパーティション:EMSグラウンドシステム(信号地面、電力地面)は、エンターテイメントシステムから分離されています。接地は、接地ループ干渉を避けるために、車両シェルの単一の収束点によって達成されます。
4.さまざまな自動車動作環境(高温、低温、湿度など)は、EMSの電磁互換性にどのように影響しますか? EMSは、これらのさまざまな環境に適応するようにどのように設計されるべきですか?
回答:さまざまな環境の影響
高温(-40°C〜125°C):コンデンサ(特に電解コンデンサ)は、容量を減らし、ESRを増加させ、フィルターカットオフ周波数をシフトします。磁気コア材料(フェライトなど)は、磁性透過性の低下、コモンモードインダクタンス抑制能力の弱体化、および放射排出基準を超える可能性があることを経験します。
低温:プラスチックケーシング収縮により、シールドの接触が不十分になります。ケーブル断熱材は硬化し、シールドと断熱材の間の摩擦を引き起こして静的干渉を生成し、低レベルのセンサー信号に影響を与えます。
湿度:PCB表面の凝縮により、漏れ電流、地上インピーダンス、およびコモンモード干渉カップリングが増加します。コネクタピンの酸化により、接触抵抗が増加し、伝導された干渉結合パスが強化されます。
デザインの適応性
コンポーネントの選択:温度抵抗が-55°C〜150°Cの電解コンデンサの代わりにセラミックコンデンサなど)を使用します。コアにニッケル亜鉛フェライトを使用します(マンガン亜鉛よりも優れた高温安定性を提供します)。
保護技術:PCBは、水分と腐食を防ぐために、コンフォーマルコーティング(厚さ50μm以上)でコーティングされています。コネクタは、ニッケルメッキピンを備えたIP6K9K定格です。ゴールドメッキ
熱管理:EMSコントロールユニットにヒートシンクを取り付けて、内部温度が85°C以下(主要成分の温度)であることを確認します。シミュレーションを通じてレイアウトを最適化して、電源デバイス(MOSFETなど)と敏感な回路(ADCなど)の間の緊密な熱結合を避けます。
5.自動車電子機器EMSでは、バスの通信が電磁干渉の影響を受ける場合、どのような故障症状が発生しますか?バスの干渉防止機能は、ハードウェアとソフトウェアの両方でどのように改善できますか?
回答:症状:通信エラーフレームの増加、10%を超えるバス利用率(通常の5%以下)
干渉防止測定
CRCチェックサムとフレーム再送信メカニズム(最大3回)を実装して、ビットエラーを検出および修正する
'バスウォッチドッグ'を設計して、エラーフレームが障害が発生したときにエラーフレームが100msを超えると持続する場合、ノードが自動的にリセットされてバスに再接続されます。
重要なデータ(注入コマンドなど)は、信頼性を向上させるために冗長フレームを使用して送信されます。
6.車両の電気荷重の変化(ヘッドライトのオンとオフの旋回など)は、EMSの電磁互換性にどのように影響しますか? EMSはそのような変更にどのように対応する必要がありますか?
回答:インパクト:ヘッドライト、エアコンコンプレッサー、ワイパーなどの負荷の切り替えは、パワーバス(12V/24V)に過渡電圧の変動を引き起こす可能性があります(たとえば、ヘッドライトがオンになっているときは1〜2Vのドロップ、オフの場合は5〜10Vのスパイクです)。これは、干渉が行われたと見なされます(10kHz-1MHz)。この干渉は、EMS電源入力を介して内部回路に結合する可能性があり、MCUがリセットと不安定なセンサー電源(5V参照ソースの変動)をリセットし、信号の獲得精度に影響を与えます。
対策
•電源フィルタリング:EMS電源入力でのマルチステージフィルタリングの設計:第1段階テレビダイオード(例えば、1.5Ke15a)が高電圧スパイクを吸収します。 2段階π型フィルター(インダクタ +コンデンサ、たとえば、100μHインダクタ +10μF電解コンデンサ +0.1μFセラミックコンデンサ)は、低周波の変動を抑制します。 3段階のLDO(低ドロップアウトレギュレーター、たとえば、TiのTPS7A4700)は、Ripple≤1MVで安定した5V/3.3V供給を提供します。
•積分分離:電力荷重(例えば、ヘッドライト)の電力線をEMS電力線とは別にルーティングして、並列接続を避けます。 RC Snubber回路(例:100Ω抵抗器 + 100NFコンデンサ)を負荷スイッチと並行して接続して、スイッチングトランジェントを減らします。
•ソフトウェア補償:ADCを使用して、トランジェントを補正します。電源電圧をリアルタイムで監視します。変動が±5%を超える場合、非批判的なタスク(診断など)を中断し、燃料噴射や点火などのコアコントロールに優先順位を付けます。電圧が正常に戻った後、タスクを再起動します。
7.自動車エレクトロニクス(EMS)の電動パワーステアリング(EPS)システムはどのような種類の電磁干渉(EMI)を生成しますか?この干渉はEMSの他の部分にどのように影響しますか?どうすれば軽減できますか?
回答:干渉タイプ:電動パワーステアリング(EPS)モーター(DCまたは永久磁石同期モーター)は、通勤中に伝導された干渉(電力線を介して)を生成し、(モーターケーブルを介した)干渉を生成します。主な周波数の範囲は次のとおりです。
EMSへの影響:干渉は、電源を介してEMSセンサー(スロットル位置センサーなど)に結合し、信号ドリフトを引き起こす可能性があります。空間放射を介して缶バスに結合し、通信エラーを引き起こす可能性があります。重度の場合、MCUの時計回路を妨害し、プログラムエラーを引き起こす可能性があります。
緩和対策:
モーターエンドフィルタリング:Commone-Modeインダクタ(EPCOS B82731シリーズなど)をEPSモーター出力と直列に接続し、X2安全コンデンサ(0.1μF)およびYコンデンサ(10NF)を並行して抑制して、伝導干渉干渉を抑制します。モーターハウジングと車両の体が確実に接地されていることを確認してください(インピーダンス≤1Ω)。
ケーブルシールド:EPSモーターにシールドされたツイストペアケーブルを使用します。両端(モーターとEPSコントローラー)とEMSにシールドを接地します。ケーブルを30cm以上離し、並列ルーティングを避けてください。
分離設計:EPSコントローラーをEMS電源および接地システム(TiのISO7740などの孤立した電源を介して)から物理的に分離して、共通モード干渉パスをブロックします。
8。ハイブリッドまたは電気自動車では、EMSの高電圧バッテリーシステムの特別な電磁互換要件は何ですか? EMSはこれらの要件をどのように満たすべきですか?
回答:特別な要件:高電圧バッテリーシステム(200-800V)のインバーター(DC電力を3相ACに変換してモーターを駆動する)は、最大100MHzの周波数を持つ強力なコモンモード干渉(主にIGBTスイッチから)を生成します。さらに、高電圧回路と低電圧EMS(12V)の間には寄生容量の結合が存在します...
これらの要件を満たす方法:
強化された分離:EMSと高電圧システムの間で、強化された断熱材(耐用電圧≥2kV)が使用されます。臨界信号(高電圧インターロック信号など)は、5kV以上の分離電圧を備えたデジタルアイソレーター(シリコンラボのSI86XXなど)を介して送信されます。
コモンモードフィルタリング:コモンモードインダクタ(低い周波数損失のためのナノ結晶合金コアを使用)およびYコンデンサ(100NF以下、安全基準を満たす)は、共通モード電流を抑制するために高電圧インバーターの出力に設置されます。 EMSの12Vは、電源入力にマルチステージのコモンモードフィルター(カットオフ周波数≥100MHz)をインストールします。
接地の最適化:高電圧システムは別々に接地(車両から絶縁されている)を使用する必要があり、EMSグランドは、EMSグラウンドループに高電圧コモンモード電流が流れるのを防ぐために、単一のポイントで車体に接続する必要があります。シールドの接地インピーダンス≤0.5Ωで、高電圧ケーブルを完全にシールドする必要があります。
9.自動車EMSからの電磁放射は、外部の電子機器(交通信号システムやその他の近くの車両電子機器など)にどのような影響を与える可能性がありますか?この影響はどのように制御できますか?
回答:潜在的な影響:EMS放射干渉(主にMCUクロック、スイッチング電源、センサーケーブルからの)が影響する可能性があります。
トラフィック信号システム:RF通信モジュール(例えば、2.4GHzワイヤレス送信)への干渉、信号の誤判断につながります。
近くの車両:放射線カップリングを介したレーダーセンサー(例えば、77GHzミリ波レーダー)との干渉、誤ったアラームまたは範囲のエラーを引き起こします。
市民コミュニケーション:AM/FMラジオ(88-108MHz)や4G/5Gベースステーション(700MHz-6GHz)など、受信シグナルのノイズが増加します。
制御方法:
放射線抑制:EMS PCBレイアウト、ルーティングクロックライン、および両端に一致する抵抗器を備えた内層の高速信号ライン(例、SPI)を最適化します。スイッチング電源のインダクタとコンデンサをチップの近くに配置して、ループ面積(≤1cm²)を減らし、放射源の強度を低下させます。
改善されたシールド有効性:EMSコントロールユニットハウジングは、導電性接着剤で密閉されたアルミニウム合金(厚さ≥1mm)で作られており、60dB以上(100MHz-1GHz)のシールド効果を達成します。金属シールドで分離された内部敏感な回路(例えば、ADC)。
標準のコンプライアンス:CISPR 25(自動車エレクトロニクスEMC)の放射排出制限を満たします(例、30MHz-1GHz、クラス5機器制限≤40dBμv/m@3m)。スペクトルアナライザーの事前テストを介して設計を最適化します。
10。自動車EMCテスト中、どのテスト項目がEMSに問題に遭遇しますか?これらの問題の一般的な解決策は何ですか?
回答:一般的な問題と解決策
1.放射排出量は標準を超えています(30MHz-1GHz)
2。免疫試験中のセンサー障害(ISO 11452-2)
3。実施された排出量は標準を超えています(150kHz-30MHz)
4.一過性免疫のMCUリセット(ISO 7637-2)
11.自動車EMSの電子スロットル制御(ETC)システムは、どのような種類の電磁干渉干渉を受けますか?どのようにしてそれらの干渉能力を強化することができますか?
回答:電子スロットル制御(ETC)システムは、スロットル位置センサー、ドライブモーター、コントロールチップ、ワイヤーハーネスで構成されています。次の電磁干渉の影響を受けやすいです。
干渉の実施:車両の電源からの電圧変動(起動時の過渡的な低電圧や高出力デバイスからのスパイクの切り替えなど)、および他のコントローラーからの電力線(ESPなど)からのノイズが結合されます。
放射干渉:スパークプラグイグニッションからの高周波放射(10MHz-1GHz)、モータードライブ回路からのスイッチングノイズ(MHzレベル)、およびワイヤレス通信モジュール(Bluetoothや4Gなど)からの無線周波数信号。
静電放電(ESD):メンテナンスまたは使用中のスロットルインターフェースとの人間の接触からの静的電気は、ワイヤーハーネスを介してコントロールチップに入ることができます。
干渉抵抗を強化するための措置:
ハードウェアの設計:TVSダイオードとπタイプのフィルター(LCの組み合わせ)をETC電源入力で直列に接続して、電力線での実行された干渉を抑制します。スロットル位置センサーは、差動信号伝送(送信プロトコルなど)を使用して、コモンモード干渉を減らします。 RC Snubberネットワーク(スイッチングスパイクを抑制するため)とフェライトビーズ(高周波ノイズを吸収する)は、モータードライブ回路と並行して接続されています。
シールドと配線:コントローラーハウジングは接地されています。センサーとモーターの配線ハーネスには、シールドが一端(コントローラーの近く)に接地された、アルミホイルシールドを備えたねじれたペアケーブルを使用します。スパークプラグの高電圧ワイヤやモータードライブラインなどの強力な干渉源からワイヤーハーネスを遠ざけてください。
ソフトウェアの最適化:信号フィルタリングアルゴリズム(スライド平均フィルタリングなど)をコントロールチップに追加して、センサー信号の冗長性チェックを実行します。障害自己診断関数を実装して、異常な信号が検出されたときに安全モード(スロットルの開口部を制限するなど)をトリガーします。
12.異なる車両の駆動条件(加速、減速、一定速度など)でEMSの電磁互換性はどのように変化しますか?これを最適化するにはどうすればよいですか?
回答:異なる駆動条件下でのEMS電磁互換性(EMC)性能の違いは、主にスイッチング周波数、電流変化率(DI/DT)、および電力デバイスの負荷変動によるものです。
加速:エンジンの速度は急速に増加し、燃料噴射と点火頻度が増加します。インジェクターとイグニッションコイルはより頻繁に切り替わり、DI/DTが増加し、放射干渉の増加につながります(特に10-100MHz周波数帯域)。さらに、EMSは、より高い頻度でセンサー信号(クランクシャフトの位置や吸気圧力など)をサンプリングし、干渉の可能性を高めます。
減速:燃料を遮断してcoast走すると、一部の車両はインジェクターを無効にしますが、スロットルの開口部が摂取システムに乱流を引き起こし、吸気圧力センサー信号の安定性に影響を与える可能性があります。ハイブリッド/電気自動車では、逆モーターの発電が逆電圧スパイクを生成する可能性があり、これは電力カップリングを介してEMSを妨害する可能性があります。
一定の速度操作:システムの負荷は安定しており、電源デバイスのスイッチング周波数が固定されており、電磁干渉は比較的穏やかです。ただし、長期的な操作は、ワイヤーハーネスの振動により、断続的な干渉を導入するため、接触が不十分になる可能性があります。
最適化測定
制御パラメーターの動的調整:加速中に、DI/DTを減らすために(ゲート抵抗器を最適化することにより)PWMドライブ信号の上昇/上下時間を短縮します。減速中に、電圧変動を抑制するために、電力フィルターの容量を増加させます(たとえば、10μF電解コンデンサと0.1μFセラミックコンデンサをEMS電源と並行して接続する)。
適応フィルタリング:ソフトウェアレベルのフィルタリングアルゴリズムは、動作条件に基づいて切り替えられます(たとえば、高速フーリエ変換(FFT)を使用して、加速中に特定の周波数帯域でノイズを除去し、一定速度中に単純なRCフィルターを使用します)。
機械的信頼性の設計:ワイヤリングハーネスに振動耐性コネクタ(AMP Tycoのスナップオンコネクタなど)を使用し、接触インピーダンスの振動誘導変化を防ぐためにセンサー取り付けブラケットに衝撃吸収パッドを追加します。
13.車両内ネットワークシステム(LIN、FlexRayなど)と自動車電子機器のEMSとの間の電磁互換性はどのようにしていますか?重要な技術的ポイントは何ですか?
回答:車両内ネットワークのEMC保護(LIN、FLEXRAY、CANなど)およびEMSでは、ネットワークノードからの信号伝送および電磁放射中の干渉カップリングに対処する必要があります。主要な技術的考慮事項は次のとおりです。
1。物理層の設計
LIN BUS:シングルエンド信号伝送(0-12V)は、コモンモード干渉の影響を受けやすくなります。コモンモードノイズを抑制するために、ノードエンドで1kΩ終端抵抗器と10〜100μHコモンモードインダクタが必要です。ねじれたペアケーブル(20〜30mmのツイスト長)を使用して、放射線を最小限に抑えます。
FlexRay Bus:高速(最大10Mbps)差動信号透過には、差動インピーダンスの厳密な制御が必要です(100Ω±20%)。インピーダンスマッチング(100Ω終端抵抗器)は、信号反射を最小限に抑えるために使用されます。シールドされたツイストペアケーブルが使用され、シールドは両端に接地されて、地面の潜在的な違いを防ぎます。
2。接地と分離
3。プロトコル層干渉緩和
4。レイアウトと配線
14.車両の金属体は、EMSの電磁互換性にどのように影響しますか? EMSの電磁互換性を改善するために、車体構造をどのように使用できますか?
回答:車の金属体(主に鋼またはアルミニウム合金)は、EMSのEMCに二重の影響を与えます。適切な利用により、システムの干渉抵抗が大幅に改善される可能性があります。
プラスの影響:連続導体として、身体は電磁シールドとして機能し、外部放射干渉(レーダーや無線信号など)がEMSに侵入するのを防ぎます。さらに、体は良好な地上基準点を提供し、システムの地面のインピーダンスを減らします。
マイナスの影響:身体の隙間と穴(エンジンコンパートメントとコックピットの間のワイヤーハーネス穴など)は、放射線漏れチャネルになる可能性があり、EMS内の干渉(イグニッションノイズなど)が逃げることができます。体のさまざまな部分の間の地面の潜在的な違い(高電流の流れによる)は、グランドループを形成し、コモンモードの干渉につながる可能性があります。
身体構造を使用してEMCを改善する方法
1。シールドの強化
エンジンコンパートメントのEMSコントローラー(ECUなど)は、ボディの金属ブラケットに直接取り付けられています。導電性パディング(導電性フォームなど)は、コントローラーハウジングとボディとの間の緊密な接続を保証し、内部放射と外部を保護するために 'Faraday Cage 'を形成します
ワイヤリングハーネス穴に金属シールドリング(EMIシールドグランドなど)を取り付けて、穴を密閉し、干渉がギャップを伝播するのを防ぎます。
2。接地最適化
3.渦電流と放射線の抑制
15.自動車の電子EMSが稲妻または静電放電によって打たれると、どのような障害が発生する可能性がありますか? EMSは、雷の保護と静電排出抵抗を改善するためにどのように設計できますか?
回答:EMSおよび保護対策に対する稲妻または静電放電(ESD)の影響は次のとおりです。
可能な障害
保護設計
1。稲妻保護対策
電源保護:ガス放電チューブ(GDT、たとえば、230Vブレークダウン電圧)とEMS電源入力でのシリーズのテレビを接続します。ダイオード(たとえば、600Wピーク電力)は、落雷によって生成される高電流を消散するために使用されます。コモンモードインダクタ(100〜500μH)が送電線に追加され、コモンモードの過渡ノイズを抑制します。
信号保護:一時的なサプレッサーダイオード(33Vの分解電圧を備えたTVSダイオードなど)とフェライトビーズは、センサー信号ライン(酸素センサーとノックセンサーなど)と直列に接続して、結合した過渡電圧を低下させます。
2。ESD保護対策
インターフェイス保護:TVSダイオード(±15kV ESD保護)は、診断インターフェイス(OBD-II)とハウジングのピン間で並行して接続されています。ハウジングは、車両の地面に直接接続されています。センサープラグは、ESD保護コネクタ(たとえば、TE ConnectivityのESD保護コネクタ)を使用します。
回路設計:電流制限抵抗(100-1KΩ)は、ESDを緩和するのと並行して小さなコンデンサ(10-100pf)とともに、MCU I/Oポートと直列に接続されています。注入された電流上昇率。アナログ回路(プリアンプなど)を使用して、コモンモード拒否比(CMRR> 80dB)を改善します。
ソフトウェアフォールトトレランス:ESDがプログラムの障害を引き起こした場合、ウォッチドッグタイマーを自動的にリセットするように設定します。異常が発生した場合、バックアップチャネルに切り替えるために、キーセンサー信号(デュアルチャネルクランクシャフト位置センサーなど)の冗長サンプリングを増やします。
16.自動車電子管理システムの燃料噴射システムは、動作中に電磁干渉を生成しますか?もしそうなら、どのようにして他のシステムに影響を与えることを避けるために抑制できますか?
回答:燃料噴射システム(インジェクター、ドライバー回路、燃料ポンプで構成される)は、EMSの電磁干渉の主な原因の1つです。干渉生成メカニズムと緩和策は次のとおりです。
電磁干渉の生成
インジェクタースイッチングノイズ:インジェクターは誘導負荷です(コイルインダクタンスは約10〜30mhです)。ドライバー回路がオフになると、コイルの磁場エネルギーが放出され、電圧スパイク(最大100〜300V)が生成されます。この電圧スパイクは、電力線から空間に放射されます(主に1-100MHz周波数帯域で)、干渉を引き起こします。
燃料ポンプモーター干渉:電気燃料ポンプの産業のDCモーターが、ブラシと整流器の間の摩擦が火花を生成し、ブロードバンド放射(1MHz-1GHz)を放出します。この放射は、電力線を介してEMSおよび他のシステム(無線など)にも行われます。
緩和対策
1。インジェクタードライバー回路の最適化
並列RC Snubberネットワーク(抵抗100-500Ω、静電容量0.1-1μF)を使用して、ターンオフスパイクを吸収できます。または、フリーホイールダイオード(高速回復ダイオードなど)を使用できます。 FR107)コイル電流の排出経路を提供し、スパイク電圧を減らします。
ソフトスイッチングドライバーチップ(InfineonのTLE8209など)を選択します。 MOSFETのターンオフ速度(ゲート抵抗の増加)を制御することにより、DI/DTが減少し、それにより放射が低下します。
2。配線とシールド
インジェクターワイヤーハーネスには、シールドされたツイストペアケーブルを使用します。放射線を最小限に抑えるために、片端(EMSコントローラーの近く)にシールドを接地します。ラジオアンテナやナビゲーションモジュールなどの敏感なデバイスからワイヤーハーネスを遠ざけてください。
EMIフィルター(コモンモードインダクタ + X-キャパシタの組み合わせなど)を燃料ポンプの電力線と直列に統合して、実行された干渉を抑制します。ポンプの金属ケーシングを接地して、放射線シールドとして機能します。
3。システムレベルの分離
17.自動車EMSシステムのセンサー(酸素センサーやホイール速度センサーなど)の信頼性は、電磁干渉環境でどのように保証できますか?どのような保護対策が実施されていますか?
回答:EMSのセンサー(主に0.1-0.9Vを出力する酸素センサーやMV AC信号出力を出力するホイール速度センサーなど、主に弱い信号出力を備えています)は、電磁干渉を非常に受け入れ、信号の歪みまたは誤解を引き起こします。保護対策は、ハードウェア、配線、アルゴリズムの3つの側面に実装する必要があります。
酸素センサー(ワイドバンドまたはスイッチングタイプ)
RCローパスフィルター(r =1kΩ、C = 10NF、カットオフ周波数≈16kHz)を信号ラインと直列に接続して、高周波ノイズを除外します。
片端シールド配線を使用します。シールドをセンサーハウジングに接続し、次に(車両のボディに)接地して、ノイズの結合を防ぎます。
ソフトウェアでスライド平均フィルター(平均5〜10サンプル)を使用して、一時的な干渉を滑らかにします。
ホイール速度センサー(磁気電気またはホール効果)
磁気電気センサーの出力と並行して、テレビダイオード(ブレークダウン電圧)を接続します。 5V)静電干渉を抑制する。ツイストペア信号ケーブル(10-20mmツイストピッチ)を使用して、共通モードの磁場干渉を相殺します。
センサーとホイールハブコネクタは、防水性と衝撃的な設計(Oリング付きコネクタなど)を使用して、振動による接触が不十分なのを防ぎます。
ソフトウェアは、信号エッジの検出と検証を実装します(たとえば、単一パルス干渉をフィルタリングするために3回連続のサイクルで有効なパルスが検出された後にのみホイール速度を確認します)。
一般的な保護原則
電源浄化:フェライトビーズ(100Ω @ 100MHz)と小さなコンデンサ(0.1μF)は、電源ノイズを抑制するためにセンサー電源(例えば、5Vまたは12V)と直列に接続されています。
分離設計:微分アンプ(INA128、CMRR> 100dBなど)が、感度センサー(例えば、ノックセンサー)とEMS制御回路の間で使用され、共通モード干渉の拒絶を改善します。
冗長性:クリティカルセンサー(クランクシャフト位置センサーなど)デュアルチャネル設計を使用して、1つのチャネルで干渉が発生したときに他のチャネルに自動的に切り替えます。
18.自動車電子管理システム(EMS)の診断インターフェイスは、電磁干渉が外部診断機器との通信に影響を与えることをどのように防ぐことができますか?通信プロトコルレベルでどのような干渉対策が実施されていますか?
回答:EMS診断インターフェイス(OBD-IIなど)は、外部デバイス(診断機器)とEMS間の通信の重要なノードです。車両の電磁環境(モーターノイズやワイヤレス信号など)からの干渉を受けやすく、ハードウェアレベルとプロトコルレベルの両方でデュアル保護が必要です。
ハードウェア保護対策
インターフェイス回路保護:TVSダイオード(SMBJ33A、ESD保護±15kVなど)およびコモンモードインダクタ(10-100μH)を直列に接続し、OBD-II界面のCAN/LIN信号線と一度の干渉を抑制します。再セット可能なヒューズ(1Aなど)とLCフィルターをパワーピン(ピン16)と直列に接続して、過電流と電圧スパイクを防ぎます。
シールドと接地:診断インターフェイスハウジングは、車両の地面に直接接続されています。ワイヤーハーネスはシールドされたツイストペアケーブルを使用し、シールドレイヤーがハウジングに伝導的に接続され、放射干渉カップリングを減らします。導入ガスケットがインターフェイスプラグに追加され、挿入および除去中のシールドの連続性が確保されます。
分離設計:EMS内の診断通信モジュール(CANトランシーバーなど)とメインコントロール回路の間に分離チップ(ADIなど)を使用します。 ADUM1400)、ブロックグランドループ干渉。
プロトコルレベルの干渉測定
通信レートの適応:強力な干渉環境では、診断デバイスは、通信率の低下(500kbpsから250kbpsの缶など)を交渉して、高周波ノイズによるビットエラーを減らすことができます。
タイムアウトとフォールトトレランス:3つの連続した通信障害が発生した場合、EMSは通信中断保護をトリガーし、障害コードを記録し(P0607など)、重要なパラメーター(速度、水温など)をローカルに保存します。干渉が排除された後、通信が復元されます。
19.自動車エレクトロニクスEMSのモータードライブ回路によって生成された電磁干渉は、車両内無線レシーバー(ラジオなど)にどのように影響しますか?どのように分離または抑制できますか?
回答:EMSのモータードライブ回路(冷却ファンモーター、燃料ポンプモーター、EPSモーターなど)は、ブロードバンド電磁干渉の源です。この干渉が車両内無線受信機器(AM/FMラジオ、GPS)に与える影響と緩和策は次のとおりです。
干渉インパクトメカニズム
放射干渉:モータードライブのMOSFET/IGBTの高周波スイッチング(10kHz-1MHz)は、急速な電圧/電流変化(DV/DT、DI/DT)を生成します。この放射線は、モーターワイヤーハーネスと駆動回路PCBを介してアンテナを形成し、無線の受信周波数帯域(AM:530-1600KHz、FM:87-108MHz)を妨害します。たとえば、1MHzのスイッチング周波数は、ハーモニクスを介してFMバンドに分類される可能性があり(例えば、500th Harmonic = 500MHz)、無線ノイズと信号の中断を引き起こします。
指定された干渉:モータードライブからのノイズは、電力線を介してカーラジオの電源モジュールに伝達され、受信回路(チューナーなど)に結合し、信号復調に影響します。
分離と抑制の測定
1。放射干渉の抑制
モーター配線シールド:ダブルシールドツイストペアケーブル(一端に接地された内側シールド、両端に接地された外側シールド)を使用し、≥60dB(10MHz-1GHz)のシールド効果を備えています。ワイヤーを無線アンテナ(少なくとも50cm離れて)から遠ざけ、並列配線を避けてください。
ドライブ回路シールド:モータードライブモジュール(たとえば、IPMインテリジェントパワーモジュールなど)を金属シールドボックスに取り付けます。ボックスは、モジュール自身の放射線をブロックするために、車体に接地されています。 PCBレイアウトでは、ドライブ回路と制御回路(MCU)を分離し、それらの間に2cm以上の地面分離を残します。
2。抑制された干渉干渉
電源フィルタリング:EMIフィルター(たとえば、πタイプのコモンモードインダクタ + Xコンデンサ +100Ω)をモーター電力線と直列に接続します。 Yコンデンサ)、AM/FMバンドの設計カットオフ周波数(例:AMバンドフィルターカットオフ周波数<500KHz、FMバンド<100MHz);ラジオ電源にローパスフィルター(RCまたはLC)を追加して、高周波ノイズを除外します。
スイッチング周波数を最適化する:モータードライブPWM周波数を選択して、無線の敏感な周波数帯域(たとえば、1-10MHzを避け、15kHzまたは20kHzを選択する)を回避して、受信バンドに落ちるハーモニクスを減らします。
3。グランド分離:モータードライブ回路の地面と無線地面を、0Ω抵抗器を使用して単一のポイントで接続して、グランドループを避けます。干渉が深刻な場合は、分離されたDC-DCコンバーター(TIのDCP0105など)を使用して電力分離を実現します。
20。自動車電子管理システム(EMS)の生産と組み立て中、どのステップがEMSの電磁互換に影響する可能性がありますか? EMCコンプライアンスを確保するために、品質管理はどのように行われますか?
回答:EMSの生産およびアセンブリプロセス中、プロセスの欠陥は複数の段階でEMCのパフォーマンスを低下させる可能性があり、これらの問題を軽減するために厳格な品質管理が必要です。
主要な影響段階と制御測定
1。PCBはんだ
潜在的な問題:弱いはんだ接合部(例えば、挽いたパッドやシールドパッド)は地上インピーダンスを増加させ、効果的なノイズ散逸を防ぎます。誤った成分のはんだ付け(例えば、誤ったフェライトビーズまたはフィルター容量)がフィルター障害につながります。
制御測定:AOI(自動光学検査)を使用して、パッドの濡れ(はんだカバレッジ≥90%)をチェックします。主要なコンポーネント(たとえば、コモンモードチョークやテレビ)でX線検査を実行して、はんだジョイント内のボイドの存在を確認します。インピーダンステストのために各バッチからのPCBの5%をサンプルします(例えば、微分線のインピーダンスと地上抵抗<50mΩ)。
2。シールド終了
潜在的な問題:センサー/ハーネスシールドとコネクタ(例えば、緩い圧着、酸化)との接触が不十分で、シールドの有効性が低下します(例えば、60dBから100dBに)。 30dB)、放射干渉を抑制できません。
制御測定:専用の圧着ツール(JSTのシールドクリンプダイなど)を使用してシールドレイヤーを圧着し、シールドレイヤーとコネクタハウジングの間の接触抵抗を保証します。ハーネスの各バッチの10%は、シールドの連続性テストを受けます(Milliohmmeterを使用して両端でインピーダンスを測定します)。
3。住宅アセンブリ
潜在的な問題:EMSコントローラーハウジングと内部PCB(たとえば、圧縮された導電性ガスケット、ゆるいネジ)との間の地上接続が不十分で、シールドの故障が発生します。過度の住宅ギャップ(> 0.5mm)は、放射線漏れパスを作成します。
制御測定:住宅アセンブリ中に、導電性ガスケット(たとえば、ニッケル型の銅泡)の圧縮を30%-50%に制御し、トルクレンチを使用して、締め付けネジが2.5±0.2n・mにトルクされるようにします。近距離場スキャン(100MHz-1GHz)を使用して、住宅ギャップの放射強度をテストします。値が標準を超えた場合は、リワークが必要です。
4。ハーネス接続
O潜在的な問題:ハーネスコネクタとEMS不十分なピン接触(例えば、曲げまたは酸化ピン)がインターフェイス上のノイズを信号伝送に導入します。さまざまな種類のワイヤ(電源と信号ワイヤ)を近くに束ねると、結合干渉が増加します。
制御測定:プラグアセンブリ後、挿入および除去力テスト(例えば、≥5N)および連続性テスト(接触抵抗<20mΩ)を実行します。ワイヤをバンドルするときは、電源ワイヤ(インジェクターワイヤなど)と信号配線(センサーワイヤなど)の間の間隔を維持し、クリップを固定して振動による位置シフトを防ぐために≤30cmの間隔を維持します。
5。工場検査