Автомобильный справочник 2-е издание, переработанное и дополненное Перевод с английского. Часть 54

Add comments

К.п.д. при средней частоте вращения коленчатого вала двигателя приблизительно составляет 50%.
Чем более малошумными становятся современные транспортные средства, тем больше шум генераторов выделяется на общем фоне. Шум, создаваемый генератором, включает магнитную и аэродинамическую составляющие.
Магнитно-наводимый высокотоновый звук является слышимым, главным образом, при низкой частоте вращения (< 4000 мин-1). Против него можно принять меры путем оптимизации магнитного поля и характеристик колебания и излучения.
Аэродинамический шум возникает во время работы на высоких частотах. На него можно повлиять посредством оптимизации конструкции вентиляторов (например, асимметричного типа) и применения воздухоотвода.
Регулирование напряжения
Существуют два типа регуляторов напряжений: стандартные; многофункциональные.
Стандартный регулятор напряжения служит для поддержания верхней границы напряжения генератора при широких изменениях частоты вращения и нагруз-
Коэффициент полезного действия компактных генераторов размеров NCB1 и КСВ1
Пример к.п.д. при частичной нагрузке:
I = 70 A; U = 14 В; п = 6000 мин~’
>7kcbi = 57% при массе 5,2 кг;
>7kcbi =65% при массе 6,3 кг ки генератора. Уровень, до которого ограничивается напряжение генератора, обычно зависит от рабочей температуры. Напряжение несколько выше в зимний период с учетом того, что зарядка аккумуляторной батареи более затруднена. В летний период регулятор напряжения поддерживает величину напряжения системы на сравнительно более низком уровне в целях предупреждения перезарядки аккумуляторной батареи. В некоторых случаях используются стабилизаторы постоянного напряжения. Также возможно уменьшение напряжения в электрической схеме ниже напряжения, поддерживаемого регулятором в том случае, когда имеется существенное потребление тока при низкой частоте вращения вала генератора.
Регуляторы напряжения прежде разрабатывались на основе использования дискретных компонентов, однако в настоящее время все большее распространение приобретают методы включения гибридных и монолитных конструкций. Современные транзисторные регуляторы характеризуются гибридной технологией изготовления, в которой сочетаются все функции контроля и регулирования в пределах единственного герметичнонепроницаемого корпуса. Корпус содержит керамическое основание с дискретными резисторами, конденсаторами и объединенными интегральными схемами (ИС), которые включают все функции управления. Транзистор большой мощности и гасящий диод припаяны непосредственно к металлическому гнезду в целях обеспечения достаточно хорошего рассеяния тепла.
Работа регулятора напряжения:
1е*с. – ток возбуждения; Im – средняя величина тока возбуждения; Тоы – время включения; Tqff – время выключения; ;г1 – более низкая частота вращения; п2 – более высокая частота вращения

При использовании монолитной технологии изготовления контрольная и регулирующая ИС, транзистор большой мощности и гасящий диод располагаются в одном блоке.
Регуляторы напряжения со вспомогательными функциями, известные как многофункциональные регуляторы, получают все более широкое распространение.
К вспомогательным функциям могут относиться защита элементов генератора от аварийных режимов, автоматическое включение в бортовую сеть цепи обмотки возбуждения или системы сигнализации аварийной работы генератора , а также функция, "чувствительная к нагрузке" (LR), которая улучшает эксплуатационные параметры двигателя.
Регуляторы напряжения с цифровыми интерфейсами улучшают совместимость между системами управления двигателем и регулирования генератора переменного тока. Используются, главным образом, интерфейсы, работающие на основе тактовой синхронизации. Кодирование выполняется посредством не амплитуды, а продолжительности сигнала, и сохраняется с помощью ряда протоколов. Преимущество применения интерфейсов в данном случае состоит в их помехоустойчивости и нечувствительности к влиянию температуры.
Защита от высокого напряжения
Электрическая прочность генераторов и регуляторов напряжения обычно бывает достаточной для обеспечения надежной работы полупроводниковых элементов, тодсоединенных к автомобильному аккумулятору. Крайние случаи работы без ак-<умуляторной батареи характеризуются чрезмерными пиковыми значениями наряжений. Особо критическим является ак называемое явление «снятия нагруз-:и», при котором ток основных потреби-елей внезапно прерывается, что опровождается скачками напряжения ж таблицу на с. 924). Поэтому для обес-эчения полной надежности необходимо оинять дополнительные меры.
табилитроны
граничивают максимальные напряже-1Я до уровней, которые безвредны для ‘нхронных генераторов или регулято-‘В. Дополнительно стабилитроны могут именяться для обеспечения дистанци-ной защиты другого чувствительного к пряжению оборудования, входящего в ;тав автомобильной электрической тгемы. Выпрямитель, снабженный 1билитронами, снижает напряжение „30 В до 14 В на генераторе.
шраторы и регуляторы с повышенной эктрической прочностью зышенная электрическая проч-ть таких генераторов и регулято-служит лишь для защиты самих
инципиальная электрическая схема автоматического устройства защиты от высоких 1ряжений:
аккумуляторная батарея; 2 – устройство защиты от высоких напряжений; 3 – выключать зажигания; 4 – регулятор напряжения; 5 – генератор

этих устройств; эти меры не обеспечивают дополнительную защиту для другого оборудования в электрической системе.
Устройства защиты от высокого напряжения
Эти полупроводниковые устройства подсоединены к клеммам D+ и D- (заземление) генератора (см. рис. внизу). Система реагирует на пиковые напряжения посредством закорачивания об- I мотки возбуждения генератора. Ос- I новными преимуществами этих уст- f ройств защиты от высоких напряжений [ являются защита генератора, регулятора и другого чувствительного к напряжению оборудования в электрической системе. Устройства защиты от высоких напряжений могут сочетаться с другим устройством, специально i предназначенным для предупреждения последующего разрушения; такая схема предотвращает закипание аккумуляторной батареи, датчик в ее электролите должен реагировать на неисправность регулятора и давать сигнал на «включение».
Обычно генераторы не снабжаются средствами защиты от обратной полярности. Изменение же полярности в аккумуляторной батарее приводит к разрушению диодов генератора, а также подвергает опасности компоненты полупроводников других устройств в автомобиле.
Бортовой контроллер связи (CAN)
Современные транспортные средства оснащаются большим числом электронных блоков управления (ECU), выполняющих обмен огромного объема данных. Традиционный метод решения этой задачи путем использования линий передачи данных, закрепленных за каждым каналом, в настоящее время достигает пределов своих возможностей. С одной стороны, все это делает электропроводку настолько сложной, что она становится неуправляемой, а с другой стороны, конечное число применяемых контактов в электрических разъемах становится сдерживающим фактором для развития блоков ECU. Поэтому следует искать решение в использовании специализированных, совместимых с автомобильной проводкой, последовательных систем шин. среди которых бортовой контроллер связи (CAN) уже учрежден в качестве стандарта.
Применение
Существуют четыре основных вида применения CAN: связь между ECU;
мультиплексная проводка для элементов электрооборудования; подвижные средства связи; диагностирование.
Связь между ECU
Связь между отдельными блоками управления становится необходимой, когда должны соединяться такие электронные системы, как Motronic, электронное управление переключением коробки передач, электронное управление мощностью двигателя и управление силой тяги (ASR). Обычно скорость передачи данных находится в диапазоне от 125 кбит/с до 1 Мбит/с и должна быть достаточно высокой для обеспечения искомого реагирования системы в реальном времени. Последователь
Линейная структура шины
Станция
Станция
Станция
Станция
ная передача данных обеспечивает болг высокую скорость передачи данных, чем стандартных интерфейсах, без создам каких-либо дополнительных помех дг центрального процессора. Число штыревь контактов для ECU также уменьшается.
Мультиплексные системы Мультиплексные системы могут разраба тываться на основе широкого разнообрази версий и подсистем. Последовательны! интерфейс осуществляет соединени< электронных компонентов, таких как средства управления работой приборов автомобильного освещения, регулировка положения сиденья (сиденье с «запоминающил устройством»), управление типа HVAC > интерфейс водителя. Типичные скорости передачи данных находятся в диапазоне от 10 до 125 кбит/с (низкоскоростные CAN).
Подвижные средства связи Подвижные средства связи, центральный дисплей и блок управления водителя вместе с последовательной шиной используются для управления работой радиоприемника, автомобильного телефона, навигационной системы и предоставления выходных параметров водителю через цветовой дисплей высокой разрешающей способности. Основная цель -применение эргономичной конструкции для уменьшения отвлечения водителя, связанного с эксплуатацией этих блоков управления. Скорости передачи данных
50 – 125 кбит/с являются достаточными при условии, что нет необходимости в передаче данных цифровой звуковой или навигационной системы.
Диагностирование
Диагностирование CAN основано на использовании существующих сетей связи, предназначенных для диагностики ECU. Использование линии “К" (ISO 9141), что в настоящее время стало обычной практикой, тогда уже больше не требуется.
Предполагаемые скорости передачи данных — 500 кбит/с.
Структура шины
CAN работает в соответствии с принципом многорежимного управления, при котором линейная структура шины подсоединяет приоритета ранжирования. Преимущество такого топа структуры заложено в том, что неправильное срабатывание в одном из узлов не влияет на доступ к системе шины оставшихся устройств. Таким образом, вероятность полного выхода из строя системы значительно ниже, чем при других логических архитектурах, таких как кольцевая или активная звездообразная структура, при использовании которой неисправность в одном из узлов или в центральном процессоре является достаточной, чтобы вызвать общий отказ системы.
Ассоциативная адресация
Для схемы адресации, используемой вместе с CAN, каждому сообщению присваивается метка-идентификатор, который классифицирует содержание сообщения (например, о частоте вращения коленчатого вала двигателя). В каждой станции ведется обработка только тех сообщений, чьи идентификаторы накапливаются в приемочном
Фильтрация сообщений:
ЗУ – запоминающее устройство
CAN CAN CAN CAN Станция 1 Станция 2 Станция 3 Станция 4
I Выбор |
Передача
сообще
1 Выбор |
1 Выбор 1
| Прием |
| Прием |
| Прием |
Формат сообщения
Начало рамки
Попе арбитража
Поле контроля
Поле данных
Поле CRC
Поле Аск
| Конец рамки
Межра-1
<адан
1 Межра-
мочное
мочное
прост
прост
ранство
ранство
списке (фильтрация сообщений). Таким образом, CAN не требует адресов станции для передачи данных. Это облегчает адаптацию к различным уровням оборудования.
Логические состояния шины
Протокол CAN основывается на двух логических состояниях: биты информации являются или «рецессивными» (логическое состояние 1), или «доминантными» (логическое состояние 0). Когда, по крайней мере одной из станций, передается доминантный бит, тогда перезаписываются рецессивные биты, одновременно посылаемые от всех других станций.
Присвоение приоритетов
Идентификатор присваивает адреса данным как содержания, так и приоритета посылаемых сообщений. Идентификаторы, соответствующие низким бинарным числам, используют высокий приоритет и наоборот.
Доступ к шине
Каждая станция начинает передачу с наиболее важных данных до тех пор, пока шина не занята.
Сообщению наивысшего приоритета назначается первоочередной доступ без какой-либо потери бита или задержки. Передатчики реагируют на невозможность получения доступа к шине путем автоматического переключения на режим приема; затем ими повторяется попытка передачи, как только снова освобождается шина.
Формат сообщения
С помощью CAN обслуживаются два различных формата данных с единственным отличием в длине идентификатора (1D). Стандартный формат 1D включает 11 битов, в то время как расширенная версия состоит из 29 битов. Таким образом, рамка передачи данных содержит максимум 130 битов стандартного или 150 битов расширенного формата. Это обеспечивает минимальное время ожидания до последующей передачи, которая может бьггь срочной. Рамка данных состоит из следующих семи последовательных полей битов:
Начало рамки
Показывает начало сообщения и синхронизирует все станции.
Поле арбитража
Состоит из идентификатора сообщений и дополнительного бита управления. Во время передачи этого поля передающее устройство сопровождает передачу каждого бита проверкой, что сообщение более высокого приоритета, которое могло бы аннулировать санкционированный доступ, не передается.
Поле контроля
Содержит код, показывающий число байтов данных в поле данных,
Поле данных
Содержание информации поля данных заключено между 0 и 8 байтами. Сообщение длиной 0 данных может быть использовано для синхронизации распределительных процессов.
Поле CRC
Поле CRC (периодический резервный контроль) содержит контрольное слово для определения возможных помех передачи.
Поле Аск (acknowledgement)
Содержит сигналы подтверждения, с помощью которых все приемники работают в режиме приема непрерывных сообщений.
Конец «фрейма»
Служит для отметки конца сообщения.
Инициатива передатчика
Передатчик обычно инициирует передачу данных посредством посылки рамки данных. Однако приемник также может послать дистанционную рамку в целях запроса данных от передатчика. Эта дистанционная рамка имеет тот же идентификатор, что и соответствующая рамка данных с битом, следующим за идентификатором.
Обнаружение ошибки
Контролирующими отличительными признаками ошибок являются: пятнадцатибитовый CRC (каждый приемник сравнивает последовательность CRC, которую он получает, с вычисляемой последовательностью); контроль (каждый передатчик сравнивает передаваемый и сканируемый бит); вставка битов (между началом рамки и концом поля CRC каждой рамки данных или дистанционной рамки может находиться максимум 5 последовательных битов той же самой полярности); проверка рамки (протокол CAN содержит несколько битовых полей со смешанным форматом для проверки всех станций).
Устранение ошибки
При обнаружении ошибки CAN прерывает текущую передачу посредством посылки сигнала ошибки, состоящего из
6 преобладающих битов.
Локализация отказа при местной неисправности
Так как неисправные станции могут значительно ухудшать нагрузочный режим шины, бортовые контроллеры связи могут включать механизмы, которые позволяют различать промежуточную и постоянную ошибки из-за неисправности местной станции. Этот процесс базируется на статистической оценке условий возникновения ошибок.
Внедрение
Поскольку требования, относящиеся к пропускной способности центрального процессора (CPU), являются обширными, то сопрягающий контроллер должен быть в состоянии обеспечить управление большим числом сообщений и ускорять передачу данных только с минимальными потребностями производительности CPU. Мощные контроллеры CAN в основном используются в данных типах применения.
Более базовым и менее дорогим интегральным схемам отдается предпочтение для использования в мультиплексных системах и подвижных средствах связи.
Стандартизация
Бортовые контроллеры связи (CAN), предназначенные для обмена данных в автомобилях, стандартизированы как в рамках ISO, так и SAE: для низкоскоростных применений (<125 кбитов/с) используется стандарт ISO 11519-2; для высокоскоростных применений (> 125 кбитов/с) используются стандарты ISO 11898 и SAE J 22584 (легковые автомобили) и SAE J 1939 (грузовые автомобили и автобусы). Стандарт ISO 15765 (проект) для диагностирования посредством CAN находится на стадии подготовки.
CARTRONIC®
Сетевые автомобильные системы
Продолжающееся развитие автомобильных электронных систем связано с увеличением потребностей, включая безопасность и комфорт движения, совместимость с окружающей средой, ужесточение требований законодательного порядка, интегрирование информационно-развлекательных систем ("инфо-гейнмент”) и связи с внешними компьютерами и службами предоставления дан-ных посредством мобильного телефона.
Под влиянием этих потребностей отельные автомобильные системы (сис-ема впрыска топлива, антиблокировоч-1ая система тормозов, радиоприемник) разрабатываются для преобразования в етевые сложные системы, в которых нформация обменивается с помощью >ин данных (например, CAN). Основным ребованием при разработке такой ложной системы является кросс-сис-эмная стандартизация ее отдельных эмпонентов, подсистем и подфункций, то же время должны повышаться на-зжность и доступность системы, а по-)едством совместного обмена инфор-ацией между различными автомобиль->1ми системами может быть уменьшено >щее число компонентов.
южные системы (пример) i современных автомобилях уже при-«яются сложные системы, такие как нтроль силы тяги (TCS) и электронная ;тема устойчивости автомобиля (ESP), зработка которой продолжается, осс-системные функции этих двух сигм находятся под влиянием электрон-
о блока управления TCS, который ин-рмирует ECU управления работой 1гателя, когда колеса начинают про-шьзывать, в результате ECU, соот-•ственно, уменьшает крутящий момент гателя.
!бования
щрение кросс-системных функций редством интеграции подсистем тре-т согласования по стандартизации эрфейсов и функций подсистем, жно быть установлено, какая инфор
мация требуется от подсистем и какие переменные параметры на основе этой информации должны контролироваться. Все это имеет важное значение с учетом того, что подсистемы разрабатываются отдельно одни от других (часто несколькими различными производителями).
Концепция
Вышеуказанные требования привели к созданию системы CARTRONIC, выражающей концепцию спецификации и классификации всех систем контроля и управления автомобилем. Она содержит ‘ определенные правила взаимодействия между подсистемами, а также расширенные модульные архитектуры для “функционирования", "безопасности движения" и "электронных средств" на основе этих формальных правил. Таким образом, в систему CARTRONIC закладывается способ описания автомобиля как общей системы. На этой основе производители могут осуществлять взаимодействие между выпускаемыми подсистемами.
Структурирование, архитектура
Все, что требуется, — это универсальная система структурирования и практическое внедрение ее в соответствии с подходящей архитектурой. Функциональная архитектура выполняет все задачи контроля и управления, которые возникают в пределах конструкции автомобиля. Устанавливаются логические компоненты, с помощью которых формулируются задачи для сложной системы. Определяются линии связи и интерфейсы между компонентами, а также характер их взаимодействий. Созданная система архитектуры должна дополняться архитектурой безопасности движения, при которой обеспечиваются вспомогательные элементы для обеспечения безопасной и надежной работы системы в целом. Сложная система затем реализуется, посредством преобразования различных логических и функциональных компонентов, в виде аппаратных средств (электронных схем, ECU, микрокомпьютеров). В отличие от архитектуры системы, топология аппаратных средств зависит от конкретной модели автомобиля (например, специфическими размерами и способом размещения компонентов).
Правила архитектуры
Предназначены для выработки определений и построения схемы сложной системы, независимой от топологии аппаратных средств, за исключением логического и функционального рассмотрений. По этой причине правила архитектуры, в основном, определяют компоненты и допустимые взаимодействия в понятиях взаимосвязи средств коммуникации.
Функциональный анализ
Концептуально функциональный анализ сложной системы начинается с анализа автономных единичных систем. Как правило, это происходит на функциональном уровне (выполняемом отдельно от аппаратной разработки), независимо от вариаций конкретных автомобильных конструкций, что в значительной степени допускает применение универсальных формулировок. Структурирование на этом уровне создает условия для ограничения разнообразия аппаратных средств и программного обеспечения, а также использования идентичных электронных модулей (основных модулей) базовых функций большого числа моделей автомобилей.
Структурные элементы
Элементы архитектуры являются системами, компонентами и средствами коммуникации, которые формально могут описывать сложную систему, а также включать правила моделирования и структурирования, предназначенные для взаимодействия.
Системы, компоненты, интерфейсы
В этих понятиях система представляет собой сочетание компонентов, которые связаны с друг с другом посредством механизмов коммуникации и выполняют функцию более высокого уровня по сравнению с единичными функциями. Понятие компонента не ограничивается понятием физического устройства, скорее воспринимается как часть функции. Системой CARTRONIC распознаются три типа компонентов: компоненты, чьи функции первоначально скоординированы; компоненты, чьи функции первоначально оперативны;
компоненты, чьи функции предназначены исключительно для генерирования и передачи информации.
Интерфейсы компонентов относятся к возможным взаимосвязям средств коммуникации, которые могут учреж-
I Система CARTRONIC: аппаратная топология (пример):
f Мобильные [мультимедийные, хсредстваа^
Функции

Автомобиль

”Движение
авто*лобиго

Система электрс оборудования ^автомобилд^

Кузов и салон

Привод

Приводы
Датчики
Модули
даться вместе с другими компонентами. Где только возможно, физические переменные параметры определяются как интерфейсы (например, трансмиссия или крутящий момент двигателя).
Описание системы
Система описывается путем представления всех функциональных компонентов и их взаимосвязей средствами коммуникации, а также видов обратного взаимодействия.
Правила структурирования
Правила структурирования описывают допустимые взаимоотношения связей между различными компонентами в пределах архитектуры системы. Иерархическая концепция системы создана в соответствии со структурой, которая начинается с автомобиля как объекта и распространяется на его отдельные компоненты. Соответственно, имеются правила структурирования для взаимосвязей между компонентами на одном и том же уровне и на различных уровнях. Существуют также правила структурирования для передачи связи от одной подсистемы к другой.
Правила моделирования
Правила моделирования состоят из схем, в которых сочетаются компоненты и взаимосвязи для решения задач, которые поднимают более чем одну проблему в пределах автомобильной системы. Эти схемы могут затем повторяться в различных точках в пределах конструкции автомобиля.
Архитектурные признаки
Структура, представляемая посредством специальных правил структурирования и моделирования, показывает следующие стандартизированные признаки и характеристики: иерархическое протекание действий (действия допускаются только на одном и том же или на более высоком уровне); более отчетливое различие между координаторами и поставщиками информации (оперативные средства контроля и датчики);
отчетливое разграничение между единичными компонентами в соответствии
э принципом "черного ящика"(настолько видимое разграничение, насколько это необходимо, и настолько скрытое, насколько это возможно).
Последствия
Система CARTRONIC представляет собой стандартизированную концепцию для описания всех функций автомобиля. Благодаря возможности по определению обобщающих функций, можно описать все общеиспользуемые системы управления и контроля автомобиля посредством применения стандартизированной терминологии. Новые функции потребуют соответствующего распространения по категориям. Следующим шагом является взаимоперекрестное определение интерфейсов между компонентами/подсистемами на функциональном и физическом уровнях. Это даст возможность внедрения сетей сложных функций в пределах конструкции автомобиля, включая сотрудничество между многими поставщиками.
Перспективы
Функциональные возможности современных автомобильных систем определяются по степени возрастания программного обеспечения, когда сложные системы становятся компьютерными сетями. Стандартизация операционных систем делает возможным использование переносных программных средств, которые могут использоваться в различных блоках ECU. Архитектура программного обеспечения, таким образом, становится независимой от аппаратной топологии. Для того чтобы поддерживать отдельные модули программного обеспечения взаимозаменяемыми и повторно используемыми, архитектура CARTRONIC и интерфейсные правила должны требовать дальнейшего обновления и более точного определения. Как и в области компьютерного применения, интерфейсы между различными функциями будут определяться посредством “интерфейсов прикладного программирования" (API), которые затем будут точно определяться взаимоотношениями связей CARTRONIC. Это направление потребует согласования между различными изготовителями и поставщиками промышленных стандартов. Система CARTRONIC позволит заложить основу для такого развития.
Электромагнитная совместимость и подавление помех
Выражение «электромагнитная совместимость» (ЕМС) определяет способность системы оставаться нейтральной в пределах действия других систем. Другими словами, она является совместимой, если не создает помех другим системам и остается непроницаемой по отношению к таким помехам, которые могут исходить от них. В условиях применения в автомобилях это означает, что различные электрические системы, такие как зажигание, электронный впрыск топлива, антиблокировочная тормозная система, радиоприемник и автомобильный телефон, должны функционировать, находясь в тесной взаимной близости и при этом не создавая взаимных помех работе друг друга. Это также значит, что транспортное средство как система должно оставаться нейтральным для окружающей среды.
Источник помех
Бортовая электрическая система, пульсация
Генератор питает автомобиль и его электрическую систему выпрямленным током. Хотя ток – довольно плавный и выравнивается в аккумуляторной батарее, однако остаточные пульсации все еще остаются. Амплитуда пульсаций зависит от нагрузки системы и принципиальной электрической схемы, а частота пульсаций изменяется в зависимости от частоты вращения генератора. Основная частота пульсаций лежит в килогер-цовом диапазоне. Она может накладываться на автомобильную звуковоспроизводящую систему непосредственно (гальваническим путем) или индуктивно, где ее присутствие воспринимается как шум в громкоговорителях.
Бортовая электрическая система, импульсы
Импульсы помех образуются, когда в автомобиле происходит включение или выключение электрического оборудования. Эти импульсы воспринимаются смежными системами непосредственно через систему подачи питания или косвенно как эффект наведения. Если источник помех и система, которая воспринимает импульс помехи, не согласованы друг с другом, это может привести к ложным срабатываниям и даже к разрушению смежных систем.
Импульсы, возникающие в автомобиле, могут быть классифицированы по пяти основным группам. Классификация в соответствии с амплитудой представляет наилучшую возможность для сопоставления источников помех и потенциально восприимчивого оборудования с целью достичь максимальной совместимости между ними. Процедура сопоставления может, например, повлечь за
Влияние электрической системы на пульсацию напряжения
Пример: генератор (G) — /Gen – 130 A, пет- 18000 минаккумуляторная батарея — 12 В, 55 А ч
1.5 М 3,5 М
й3,0Н Л -1-
’:ИМНП
14 ВВядДрЯЯВ
ИчжЖчНгИ
щ1 Г ; ‘f МП I^Ks I
‘ =у= = ‘Щ 4 ц ===«
100 200 300 МКС
100 200 300 МКС
Время г -►    Время t
собой предписание класса II для всех источников помех автомобиля, хотя по-тенциально-чувствительные устройства (такие как блоки управления) могут разрабатываться, удовлетворяя требованиям класса III (принимая в расчет, например, запас прочности). Переход к классам I или II происходит в случаях, когда подавление источника помех является более простым, чем обеспечение соответствующих мер защиты восприимчивых устройств. Принцип может быть обратимым; если защитные меры потенциально чувствительного оборудования легче осуществить и они менее дороги, тогда предписывается переход к классам III или IV.
Бортовые электрические системы, высокие частоты
Источники помех широкого и узкого диапазонов:
а)    прогрессия сигнала по отношению к времени y(i);
б)    соответствующий спектр у (f);
с) наблюдение спектра с помощью контрольного устройства для диапазона рабочих частот В: при В Т<1 (как показано на схеме) в виде отдельных полос, показывающих «узкодиапазонные» помехи; В Т> 1 – непрерывная кривая, показы-вающая «широкодиапазонные» помехи

а

т

А-То

Операции по переключению и текущие передачи данных наводят во многих компонентах высокочастотные внутренние колебания. Эти колебания воздействуют на цепи компонентов – особенно линии подачи питания – и возвращаются в автомобильную систему электрооборудования, куда они поступают с различной степенью ослабления следует ясно представлять разницу ме-интенсивности.    жду двумя видами источников помех:
Независимо от того, является ли из- «широкого диапазона» (электрические меряемый спектр помех непрерывным двигатели) и «узкого диапазона» (элек-или совокупностью отдельных кривых, тронные блоки управления).
Испытательные импульсы для электрических систем (12 В) согласно DIN 40 839, часть 1
Испытательные импульсы
Классы допустимых амплитуд импульсов
Форма
импульса
Источник
Внутреннее
сопротив
ление
Продолжи
тельность
импульса
Отключение индуктивных устройств, например реле или клапанов
Отключение устройств, приводимых в действие двигателем, например электродвигатель вентилятора, который вырабатывает высокое напряжение во время выключения его из работы
ЗЬ -М^-:
Повышение напряжения в результате процессов переключения
0,1 мкс
-40 В +25 В
-75 В +50 В
-110В +75 В
-150 В +100 В
Характеристика подачи питания во время запуска
до 20 с
+12 В -6 В
Отключение нагрузки 1)
до 400 мс
1> Имеет место, когда генератор подает высокий ток на аккумуляторную батарею и взаимное соединение внезапно прерывается.
Классификация зависит от диапазона рабочих частот используемого испьпатель-ного контрольно-измерительного прибора. В автомобиле высокочастотные колебания могут представлять постоянный источник помех для систем связи; они находятся в пределах той же самой частоты и амплитуды, что и передаваемые или принимаемые сигналы, и поэтому легко проникают в автомобильные средства связи непосредственно через антенну или через антенный кабель.
Для определения источников широкодиапазонных помех, таких как электрические двигатели, вентиляторы и т.п., используется испытательная установка, как это определено в CISPR 25 или DINA/DE 0879-2. Система классификации помех, в соответствии с уровнями подавления, подробно определенными в этом стандарте, облегчает процесс сопоставления источников помех и чувствительных устройств на стадии оборудования автомобиля системами связи.
Вели источник помех получает ток непосредственно от выводов 15 или 30, тогда помехе можно противостоять посредством помехоподавляющих конденсаторов и фильтров, наиболее подходящих для применения в автомобилях. Конденсаторы обычно подсоединяются непосредственно к выводу источника и на массу. Помехи от проводников тока могут быть уменьшены посредством экранирования.
Если источник помех управляется с помощью ECU, то обычно нельзя подавлять его посредством компонентов подавления, т. к. это может привести к модификации характеристик ECU.
Синхронизирующие сигналы от микропроцессоров в ECU действуют подобно источникам узкодиапаэонных помех. Передача помех может быть минимизирована, насколько это возможно, соответствующими схемами (например, помехоподавляющими конденсаторами) и подходящим расположением компонентов электропроводки. Если эти меры подавления помех окажутся недостаточными, тогда должны быть предприняты попытки по улучшению расположения антенны путем перетрассировки кабеля антенны.
Допустимый уровень радиопомех (в дБ) для уровней подавления помех в отдельных диапазонах рабочих частот для широкодиапазонных (В) и узкодиапазонных (S) источников помех, как это определено в DIN/VDE 0879-2
Уровень
подавления
помех
Диапазон частот
0,15-0.30 МГц(ДВ)
0,53-2,00 МГц (СВ)
5,9-6,2 МГц (КВ)
30-54 МГц
70-108 МГц (УКВ)


В лабораторных условиях оценка реагирования электронных компонентов на помехи включает использование метода электропроводящей линии (например, путем измерения уровня помех на линиях питания) или измерения антенн. Окончательное мнение, касающееся приема (посредством радио или подвижных средств связи) в автомобиле, зависит от измерений помех в кабеле антенны, проводимых со стороны приемного устройства. Это вынуждает прибегнуть к специальной измерительной цепи, чтобы сопоставить испытуемое полное входное сопротивление приемника измерителя с сопротивлением приемного устройства автомобиля. Для получения реалистичных результатов испытаний применяется настоящая антенна в начальном положении установки. Такие измерения, для того чтобы изолировать их от внешнего электромагнитного передатчика и сигналов помех, проводятся в экранированных камерах ЕМС, оснащенных высокочастотными поглотителями.
Транспортное средство как источник помех
В автомобиле в целом основным источником возникновения помех является
Пределы излучения помех автомобилями в соответствии со стандартом Международного специального комитета по радиопомехам CISPR 12 и директивой 95154/ВС
Широкодиапазонный и узкодиапазонный уровни, испытанные на расстоянии 10 м
работа системы зажигания. Уровни электромагнитного излучения, которые могут испускаться, определяются законодательными актами (Директива 95/54/ЕС). Директива нацелена на обеспечение радио- и телеприема без создания помех в других автомобилях и в близлежащих зданиях.
Простое следование ЕЭК 10 будет едва ли достаточным для автомобилей, которые оснащены системами связи. Когда телефон или радиоприемник устанавливается в автомобиль, то он должен быть оснащен специальными устройствами подавления в целях уменьшения помех, излучаемых искровыми свечами и в некоторых случаях распределителем. Может потребоваться частичное или полное экранирование системы зажигания на автомобиле, оснащенном двусторонней радиосвязью. Эти меры устранения помех могут иметь вредное влияние на напряжение вторичной цепи системы зажигания. В таких случаях необходимо, чтобы специальные мастерские проверяли эффективность этих мер.
Потенциально-восприимчивые устройства
Электронные блоки управления являются чувствительными к помехам, распространяющимся к системе извне. Помехи появляются от соседних систем в пределах одного автомобиля или от источников находящихся в их непосредственной близости (например, создаваемые мощными радиовещательными передатчиками). Неправильные срабатывания начинают появляться в точке, где система теряет способность делать различие между помехой и полезным сигналом.
Блок ECU не различает полезный сигнал и помеху, если их характеристики являются подобными. Особенно критическими являются частоты вблизи от полезного сигнала частоты (fs ~ fN) и в том же диапазоне, что и несколько полезных частотных гармоник.
Немодупированный синусоидальный ВЧ-сигнал или УЧ-сигнапы (энергия, передаваемая источниками помех) могут модулироваться в рп-переходах электронных схем. Это может привести к непосредственным результатам, вызывающим сдвиги уровней или сверхналожения помех, изменения которых определяются как функция продолжительности подобно результату компонента УЧ-сигнала передатчика. Обычно частота помехи больше полезной частоты (fs,hf»A). УЧ-компонент помехи является особо критическим, если он находится вблизи частот полезного сигнала Os.nf “А)-
Нежелаемые сигналы значительно более низкой частоты (fs « /N) могут также привести к ложному срабатыванию в результате интермодуляции.
Защита от помех электромагнитных полей определена директивой 95/54/ЕС. В директиве установлены минимальные требования, выражаемые в уровне помех сигнала, от которых автомобиль должен быть гарантированно защищен. На практике производители и поставщики автомобилей обеспечивают значительно более высокие уровни помехоустойчивости.
Взаимное влияние помех
Сигналы от источников помех проникают в чувствительные устройства любым из трех возможных путей.
1.    Непосредственная (гальваническая) связь имеет место, когда источник и устройство подвергаются помехе на части общего пути прохождения электрического тока (условие, которого едва ли возможно избежать при общем источнике напряжения). Электрическая проводка автомобиля должна разрабатываться с таким расчетом, чтобы выбирались самые наинизшие из возможных уровней помех непосредственной связи. Наилучшие линии питания будут зависеть от уровня прохождения тока, диапазона частоты и общей схемы системы.
2.    Помехи имеют место на соединительных линиях, когда они прокладываются рядом с источником и устройством, подверженным влиянию помех.
Согласно формуле (см. с. 926), напряжение иь, которое возникает в устройстве, воспринимающем какую-либо помеху, подсчитывается, как показано, посредством параметров
к — С/Со, ка = (Са+ С)/Св; —
= (Сь+ C)/Coi
Со – Са ■ Сь + С ■ (Са + СЬУ.
у -1 = j(mlc) ‘• /; W= 1/{с ■ С0), где
с = 3 • 10е м/с (скорость света).
иь состоит из «емкостного» компонента, который зависит от напряжения V, и «индуктивного» компонента, который является функцией тока I. Если длина волны помехи является большей, чем длина проводника /, тогда уравнение упрощается до следующего вида:
Иь=Му •/)•[£/№-«2)/(Ki +Яг)–WIRs/iRy + Rz)]-Это показывает, что помеха может быть уменьшена при уменьшении длины I и емкости к, которая уменьшается, если расстояние между проводниками возрастает, а 8 дальнейшем может быть уменьшена экранированием.
3. Непосредственные помехи возможны в случаях, когда датчик S или исполнительный механизм А (см. рис. на с. 928) непосредственно реагируют на электромагнитное поле, например, если S представляет собой радиоантенну, микрофон или магнитную головку на кассетном магнитофоне. В данном случае необходимо увеличить расстояние между источником помехи и подвергаемым воздействию восприимчивым оборудованием до тех пор, пока помеха исчезнет.
Электростатический разряд
Источник потенциальной опасности для компонентов и электронных схем в виде электростатического разряда (ESD) должен проверяться на электромагнитную совместимость (ЕМС). Таким источником могут быть люди (одежда) или промышленное оборудование. Для борьбы с электростатическими разрядами, с одной стороны, должны применяться специальные технологии, а с другой стороны, оборудование следует проектировать таким образом, чтобы крайне высокие напряжения (до нескольких тысяч вольт), которые могут создаваться электростатическими разрядами, уменьшались до приемлемых уровней.
Измерительные методы
В настоящее время нашли использование разнообразные методы испытаний, связанные с проверкой помех и помехоустойчивостью. В зависимости от типа оценки помех, они могут быть грубо подразделены на временные и частотные методы.
В методах измерения помех, в основном контрольные величины, регистрируются в дБ. Эталонная количественная величина напряжения помехи равна
1 мкВ, напряженности электрического поля – 1 мкВ/м, для мощности – 1 мВт, таким образом: к*= 20 ■ Ig U; е*= 20 – Ig £;
/7* = 10 • Ig Р,
где и*, е*, р* измеряются в дБ; U – в мкВ; Е – в мкВ/м; Р – в мВт. В методах измерения, используемых для замеров подавления помех, Езадается в В/м; U-в В; Z- в А.
Измерения электромагнитной совместимости (ЕМС) выполняются для отдельных компонентов, а также для системы в лабораторных условиях и в самом автомобиле.
Метод лабораторных испытаний
В стандартных условиях используются искусственные цепи в целях анализа импульсов или напряжений ВЧ-помех, которые излучают устройства.
Исследование помехосопротивляе-мости от возмущений в форме импульса проводится с использованием специальных импульсных генераторов, с помощью которых могут генерироваться сигналы в соответствии с DIN 40 839, часть 1 или ISO 7637, части 1и 2.
Исследования помех, появляющихся в проводах электропроводки, проводятся с помощью полосового приемника, элемента создания ТЕМ (поперечное электромагнитное поле) или BCI (объемное излучение помех). При использовании полосового приемника проводка помещается между проводником в форме полоски и основной пластиной. При использовании элемента ТЕМ блок управления и участок электропроводки располагаются под прямыми углами к направлению распространения электромагнитных волн. При использовании метода BCI трансформатор тока возбуждает ток в проводке.
Излучение помех может измеряться с помощью широкополосных антенн в экранированных измерительных ячейках, окруженных поглотителями.
Модель помех
Электронная система: S – датчик; V, – усиление и согласование параметров сигнала; SV -обработка сигнала; V2 – усиление мощности; А – исполнительный механизм. Поток помех накладывается на поток полезных сигналов. U1. ..U3 -непосредственное (гальваническое) воздействие; Ц.. ХЛ – воздействие на подсоединительных проводах; Ол, D2 – непосредственное воздействие в датчике или исполнительном механизме

Для более высоких частот (> 400 МГц) проверяемое устройство и монтажный жгут подвергаются излучению с помощью антенн и таким образом непосредственно выдерживаются в электромагнитном поле.
Влияние помех электрических и электронных схем на условия радиоприема в автомобиле измеряется путем использования высокочувствительных измерительных приемных устройств.
Методики испытания автомобилей
Сопротивление электронных систем электромагнитным полям, излучаемым высокомощными передатчиками, проверяется внутри автомобиля, располагаемого в специальной безэховой камере. В данном случае соответствующим образом могут генерироваться сигналы электрического и магнитного полей, которые воздействуют на полностью укомплектованный автомобиль.
Влияние помех автомобильных электрических и электронных приборов на радиоприем измеряется путем использования высокочувствительных измерительных приемников. Автомобильная антенна устанавливается в первоначальное положение и измерение проводится на входе приемника.
Принципиальная схема цепи, эквивалентной автомобильной системе электрооборудования согласно DIN /VDE 0В79-2
Места подсоединений: Р – В – проверяемое устройство; А – В – подача питания;
М – В – монитор радиопомех: S – переключатель; В – эталонное заземление (плоский металлический диск, экран для цепи)
Модель механизма передачи помех от электромагнитных волн проводников:
a)    проводник, с помощью которого генерируются электромагнитные волны посредством источника, распространяющего помехи;
b)    целевой провод, компонент в системе, чувствительной к помехам
а СЕ

*iQ сьу =}=Са ДгЩ£/ь
Правила и стандарты
Подавление автомобильных помех (защита постоянно установленного радиоприема) стало обязательным в Европе начиная с 1972 г. (Директива ЕЭК 10). Начиная с 01.01.1996 г. обязательные законодательные требования появились относительно электромагнитной совместимости (Директива ЕС/ЕЭС) для всех электротехнических изделий и установок, которые продаются на рынке. Специальная директива была принята в отношении автомобилей.
Методы измерения электромагнитной совместимости определяются несколькими германскими и международными стандартами. Национальные стандарты Германии (DIN/VDE) согласованы с международными стандартами (ISO/IEC—CISPR) и охватывают все аспекты, касающиеся электромагнитной совместимости для автомобилей.
Стандарты
Помехосопротивляемость (Электромагнитная совместимость для транспортных средств, которые движутся по автомобильным дорогам)
DIN 40 839, часть 1, ISO 7637-0/-1/-2, DIN 40 839, часть 3, ISO 7637-3,
DIN 40 839, часть 4, ISO 11451/114526, 1ЭОЯР 10605.
Подавление помех от автомобилей DIN/VDE 0879-2 CISPR12, CISPR25.
Алфавиты и цифры
Немецкий алфавит
Г реческий алфавит

Г отический
Альфа
Бетта
Гамма
Омикрон
Дельта
Эпсилон
Дзета
Сигма
Ипсилон
Каппа
Лямбда
Омега
Фонетические алфавиты
Кириллица

Немецкий Между-    2-канальная
народный    радиосвязь
Casablanca
Madagaskar
Sch Schule


Материалы по теме:

Связанные статьи:
Руководство по эксплуатации Volvo V50. Часть 8
Руководство по ремонту Шевроле Круз. Часть 50
Руководство по ремонту Шевроле Круз. Часть 46
Руководство по ремонту Шевроле Круз. Часть 51
Руководство по ремонту Шевроле Круз. Часть 31

Comments are closed.


Хостинг

VPS - Хостинг

аренда сервера

Dedicated server

Регистрация доменов

Русские темы для WordPress. Бесплатные шаблоны для блогов WordPress на любой вкус

В этой категории
Июнь 2018
M T W T F S S
« May   Jul »
 123
45678910
11121314151617
18192021222324
252627282930