Hệ thống điện tử ô tô: Hệ thống điện xe

Giới thiệu hệ thống điện ô tô

Với việc đưa vào sử dụng các hệ thống điện tiên tiến, lĩnh vực phương tiện giao thông hiện đại đã có sự thay đổi. Chức năng của xe phụ thuộc rất nhiều vào các hệ thống này vì chúng điều khiển các hoạt động cơ bản, từ chiếu sáng và đánh lửa thiết yếu đến các tính năng an toàn và thông tin giải trí tiên tiến. Đối với các kỹ sư và kỹ thuật viên ô tô, việc nắm bắt hệ thống điện của xe có tầm quan trọng tối cao vì nó kết hợp các công nghệ điện tử mới nổi với các nguyên tắc kỹ thuật cơ khí truyền thống.

Định nghĩa: Mạng bao gồm các bộ phận điện, hệ thống dây điện và mạch điện trong xe tạo thành hệ thống điện của xe, chịu trách nhiệm tạo ra, lưu trữ và phân phối năng lượng điện trên toàn bộ xe. Việc thiết kế và bảo trì cẩn thận mạng lưới phức tạp này là bắt buộc để đảm bảo cung cấp điện liền mạch cho các hệ thống con khác nhau mà không gây ra sự can thiệp hoặc hỏng hóc.

Các thành phần

Hệ thống điện trên ô tô gồm có các bộ phận chính sau:

Pin/Ắc quy: Đóng vai trò là nguồn năng lượng điện chính, nó cung cấp năng lượng khi động cơ không hoạt động và hỗ trợ bắt đầu quá trình khởi động động cơ. Trong thời hiện đại, pin lithium ngày càng trở thành loại được ưa chuộng, thậm chí áp dụng cho cả hệ thống 12V trên các phương tiện mới sản xuất.

Máy phát điện: Chịu trách nhiệm sản xuất năng lượng điện trong quá trình động cơ hoạt động, bảo toàn điện tích của ắc quy và cung cấp điện cho các bộ phận điện của xe, được hỗ trợ bởi bộ điều chỉnh điện áp bên trong.

Máy khởi động: Máy khởi động lấy năng lượng từ ắc quy để khởi động động cơ và được sử dụng để khởi động chức năng của động cơ.

Dây và đầu nối: Mạng lưới cáp và kết nối kết nối các bộ phận và mạch điện trong xe, tạo điều kiện thuận lợi cho việc truyền năng lượng và tín hiệu trong toàn bộ hệ thống của xe.

Cầu chì và Rơle: Các tính năng an toàn được thiết kế để tránh tình trạng quá tải điện và cho phép quản lý các thiết bị có công suất cao thông qua các mạch điện có công suất thấp hơn.

Chức năng: Sản xuất, phân phối và xử lý năng lượng điện cần thiết để điều chỉnh nhiều hoạt động của xe là chức năng chính của hệ thống điện trên xe. Những hệ thống này mang lại rất nhiều tiện ích và yêu cầu từ việc sạc thiết bị di động đến khởi động động cơ.

Tích hợp với Điện tử: Với sự gia tăng của các thiết bị điều khiển điện tử, sự khác biệt giữa hệ thống điện và điện tử trên xe ngày càng mờ nhạt. Các hệ thống điện hiện đại đã kết hợp liền mạch với các bộ điều khiển điện tử, cảm biến, bộ truyền động và mạng truyền thông, thiết lập một hệ sinh thái thống nhất có lợi cho việc điều khiển tiên tiến và liên lạc liền mạch.

Sự phát triển: Những tiến bộ công nghệ trong ngành công nghiệp ô tô được thể hiện qua sự xuất hiện của hệ thống điện trên xe. Các mạch điện đơn giản để chiếu sáng và đánh lửa phụ thuộc vào các phương tiện đời đầu. Việc triển khai các cửa sổ chỉnh điện, điều hòa không khí và hệ thống an toàn tiên tiến đã dẫn đến sự phát triển của các kiến ​​trúc điện phức tạp. Trong thời đại hiện nay, xe điện và xe hybrid tiếp tục mở rộng tầm nhìn, đòi hỏi hệ thống điện phức tạp và hiệu quả cao được thiết kế riêng cho các ứng dụng điện áp cao.

Trong kỹ thuật ô tô, việc giới thiệu hệ thống điện ô tô cung cấp cái nhìn tổng quan về một lĩnh vực quan trọng và nhiều mặt. Với sự phát triển không ngừng của phương tiện giao thông, độ phức tạp và khả năng ngày càng tăng của chúng càng nâng cao tầm quan trọng của hệ thống điện. Điều này đòi hỏi phải nắm bắt toàn diện các nguyên tắc, thành phần và cách thực hành tối ưu. Được trang bị nền tảng này, các kỹ sư và kỹ thuật viên có thể giải quyết thành thạo các thách thức và nắm bắt cơ hội do các phương tiện hiện đại mang lại, cho dù đó là động cơ đốt trong truyền thống hay xe điện hiện đại. Chào đón những tính chất phức tạp vốn có của hệ thống điện trên xe không chỉ kích thích sự đổi mới, mà còn đảm bảo sự an toàn, hiệu quả và độ tin cậy của các phương tiện kết nối thế giới của chúng ta.

Vai trò của hệ thống điện trên xe

Trong các phương tiện hiện đại, hệ thống điện vượt qua vai trò cung cấp năng lượng truyền thống, phát triển thành các bộ phận nhiều mặt tương tác phức tạp với các hệ thống con khác nhau, đặc biệt là thiết bị điện tử. Trong phần này, chúng ta sẽ đi sâu vào tầm quan trọng của hệ thống điện và sự cộng tác năng động của chúng với các bộ phận điện tử, nêu bật những nỗ lực tổng hợp của chúng trong việc thiết lập một hoạt động gắn kết và hiệu quả.

Tương tác với hệ thống điện tử

Tích hợp hệ thống: Hệ thống điện trên xe đã phát triển vượt ra ngoài các thực thể độc lập và hiện được kết nối phức tạp với các hệ thống điện tử. Khi các phương tiện sử dụng các công nghệ tiên tiến hơn, sự phức tạp của việc tích hợp giữa các hệ thống điện và điện tử đã tăng lên đáng kể. Giao tiếp giữa các hệ thống điện và điện tử có sức lan tỏa từ bộ điều khiển động cơ (ECU) đến hệ thống hỗ trợ người lái tiên tiến (ADAS).

Điều khiển và Truyền thông: Nguồn điện cần thiết cho hệ thống điện tử được cung cấp bởi hệ thống điện, tuy nhiên vai trò của chúng vượt xa chức năng cơ bản này. Việc điều khiển giữa các bộ phận khác nhau của xe được thực hiện dễ dàng nhờ hệ thống điện. Hãy xem xét tình huống trong đó tín hiệu cảm biến được chuyển tiếp đến ECU, điều khiển các bộ truyền động dựa trên dữ liệu thu được. Chu kỳ liên tục này tạo điều kiện cho việc điều chỉnh theo thời gian thực và tối ưu hóa hiệu suất.

Mạng kết nối: Giao tiếp giữa các thiết bị điện tử khác nhau được kích hoạt bởi các phương tiện có mạng như Mạng kết nối cục bộ (LIN) và Mạng khu vực điều khiển (CAN). Để đảm bảo liên lạc và phối hợp trơn tru giữa các hệ thống con khác nhau, hệ thống điện cần cung cấp nguồn điện ổn định cho các mạng này.

Hiệu quả năng lượng: Quản lý và sử dụng năng lượng hiệu quả hơn được thực hiện nhờ sự hợp tác giữa các hệ thống điện và điện tử. Thu giữ động năng và chuyển đổi nó thành năng lượng điện, các hệ thống như phanh tái tạo trong xe hybrid và xe điện sẽ lưu trữ năng lượng được tạo ra trong pin. Để chứng minh vai trò quan trọng trong các chiến lược tiết kiệm năng lượng hiện đại, sự tương tác này nêu bật tầm quan trọng của hệ thống điện.

An toàn và độ tin cậy: Để đảm bảo an toàn và độ tin cậy, sức mạnh tổng hợp giữa các hệ thống điện và điện tử vẫn là yếu tố then chốt. Sự đồng bộ hoàn hảo của các bộ phận điện và điện tử là nền tảng cho các tính năng an toàn như hệ thống chống bó cứng phanh (ABS) và kiểm soát ổn định điện tử (ESC). Nhiều hệ thống kết hợp phát hiện và chẩn đoán lỗi, cho phép xác định sớm các vấn đề tiềm ẩn.

Giao diện người dùng và sự tiện lợi: Ngoài việc cấp nguồn cho các bộ điều khiển điện tử, hệ thống điện còn cung cấp năng lượng cho các giao diện người dùng như màn hình cảm ứng và bộ hiển thị. Cho phép tương tác với các chức năng đa dạng của xe như định vị, giải trí và kiểm soát khí hậu, các giao diện này nhấn mạnh sự kết nối không thể tách rời giữa hệ thống điện và điện tử cho cả người lái và hành khách.

Sự tham gia sâu rộng và nhiều mặt của hệ thống điện trong xe, đặc biệt là trong sự tương tác của chúng với hệ thống điện tử, có tầm quan trọng đáng kể. Thông qua sự hợp tác này, việc kiểm soát phức tạp, hiệu quả, an toàn, liên lạc và thuận tiện cho người dùng được tạo điều kiện thuận lợi. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, trọng tâm của thiết kế và kỹ thuật ô tô sẽ vẫn là đảm bảo sự tích hợp và tương tác liền mạch giữa các hệ thống điện và điện tử. Để sản xuất những phương tiện tiên tiến, hiệu quả và an toàn, đáp ứng nhu cầu của thế giới hiện đại, việc hiểu rõ mối quan hệ này là rất quan trọng. Nó miêu tả tầm nhìn về một tương lai trong đó các phương tiện giao thông vượt xa phương tiện giao thông đơn thuần, phát triển thành các hệ sinh thái phức tạp đan xen với các công nghệ kết nối với nhau.

Phát điện và Phân phối điện

Cốt lõi của hệ thống điện của ô tô là sản xuất và phân phối điện, giúp duy trì vô số thiết bị và hệ thống con cần thiết để đảm bảo vận hành liền mạch, an toàn và thuận tiện. Trong phần này, các yếu tố cơ bản của việc phát và phân phối điện sẽ được khám phá, bao gồm máy phát điện và bộ khởi động, rơle và công tắc tơ, cũng như các bộ phận phân phối điện.

Máy phát điện

Trong quá trình phát điện liên tục trên ô tô, máy phát điện đóng vai trò bắt buộc. Khi động cơ hoạt động, các hệ thống này biến đổi cơ năng từ trục khuỷu thành năng lượng điện. Nguồn điện này phục vụ mục đích kép là sạc pin và cung cấp năng lượng cho các hệ thống điện đa dạng trong xe.

Thiết kế và vận hành: Cấu tạo của máy phát điện xoay chiều hiện đại thường bao gồm bộ chỉnh lưu, rôto, stato và bộ điều chỉnh điện áp. Khi rôto quay trong từ trường, nó sẽ bắt đầu tạo ra dòng điện xoay chiều (AC) trong cuộn dây stato. Sau đó, chức năng của bộ chỉnh lưu là biến dòng điện xoay chiều (AC) này thành dòng điện một chiều (DC), đáp ứng các yêu cầu về điện của xe.

Quy định: Đảm bảo nguồn điện áp khoảng 14,5 V, bộ điều chỉnh điện áp duy trì điện áp đầu ra trong giới hạn quy định. Điều đáng chú ý là mặc dù bộ điều chỉnh điện áp thường đảm bảo điện áp gần như không đổi nhưng nó không phải lúc nào cũng hoàn toàn đáng tin cậy. Do đó, tất cả các mô-đun chạy bằng pin phải đáp ứng yêu cầu phổ biến là hoạt động trong phạm vi 9V-18V. Hơn nữa, giao tiếp mạng phải duy trì chức năng ngay cả ở điện áp ắc quy thấp tới 6V.

Máy khởi động

Để bắt đầu quá trình đốt cháy, máy khởi động có nhiệm vụ quay động cơ. Để quay động cơ trong giai đoạn khởi động, chúng biến năng lượng điện từ ắc quy thành năng lượng cơ học.

Thiết kế: Một cuộn dây điện từ (solenoid), bánh răng, động cơ, bánh răng dẫn động và cơ cấu truyền động có trong bộ khởi động. Solenoid kết nối bánh răng với bánh đà và động cơ sẽ quay động cơ khi bật công tắc đánh lửa.

Tầm quan trọng: Bộ khởi động bị hỏng có thể khiến xe không hoạt động được nên bộ khởi động phải bền và phụ thuộc.

Điều quan trọng cần nhấn mạnh là bộ khởi động tạo ra hiện tượng nhất thời được gọi là “quay” trên dòng ắc quy. Ở nhiệt độ lạnh hơn, hiệu ứng khởi động này tăng cường và có thể giảm điện áp pin xuống mức thấp nhất là 3V, phù hợp với các tiêu chuẩn miễn nhiễm nhất thời đối với nguồn điện của pin. Hiện tượng này thường được gọi là “khởi động lạnh” (cold cranking).

Rơ le

Công tắc hoạt động bằng điện xử lý các mạch điện trong xe được gọi là rơle.

Chức năng: Thông qua việc sử dụng tín hiệu nhỏ để điều chỉnh dòng điện lớn hơn đáng kể, rơle tạo điều kiện thuận lợi cho việc quản lý các bộ phận trong hệ thống điện áp thấp, bao gồm quạt, đèn pha và bơm nhiên liệu.

Các loại: Có nhiều loại rơle khác nhau như rơle trạng thái rắn, điện từ và nhiệt, mỗi loại phục vụ cho các ứng dụng khác nhau.

12V-48V và 30A là các mức định mức điển hình của rơle ô tô. Hệ thống điện áp thấp là mục đích sử dụng của chúng.

Công tắc tơ

Công tắc tơ hoạt động dựa trên nguyên tắc tương tự như rơle; tuy nhiên, thiết kế của chúng nhằm mục đích quản lý mức năng lượng cao và được sử dụng phổ biến trong các ứng dụng xe điện.

Trường hợp sử dụng: Công tắc tơ đóng vai trò thường xuyên trong xe điện, tạo điều kiện thuận lợi cho việc kết nối hoặc ngắt kết nối an toàn của bộ pin để đảm bảo điều kiện vận hành an toàn. Công tắc tơ tìm thấy một ứng dụng khác trong hệ thống sạc điện áp cao trên bo mạch, dùng để liên kết thiết bị sạc EV với bộ sạc trên bo mạch.

Các tải điện trên bus tạo ra dòng điện khởi động do điện dung đầu vào của chúng khi đóng rơle hoặc công tắc tơ. Dòng điện khởi động này có khả năng đạt mức cao hơn từ 10 đến 100 lần so với mức tiêu thụ dòng điện danh định thông thường của chúng. Do đó, khi chọn rơle hoặc công tắc tơ phù hợp cho một ứng dụng, điều quan trọng là phải đánh giá khả năng chịu đựng tần suất xuất hiện dòng điện khởi động của chúng trong suốt tuổi thọ của xe.

Khi các tiếp điểm mở ra trong khi tải tiêu thụ dòng điện, các quá độ điện áp được tạo ra dọc theo cáp cung cấp do hiện tượng giật ngược cảm ứng do điện cảm của cáp gây ra. Quá độ điện áp quá mức có thể làm hỏng công tắc.

Bộ phân phối điện (Power Distribution Unit – PDU)

Việc phân bổ năng lượng điện trên toàn bộ phương tiện được điều chỉnh bởi PDU, hướng nó tới các hệ thống con khác nhau dựa trên yêu cầu tương ứng của chúng.

Chức năng: Để phân phối điện hiệu quả và mang lại sự an toàn trong điều kiện quá dòng hoặc ngắn mạch, PDU bao gồm rơle, công tắc và cầu chì.

Tích hợp: Cung cấp khả năng chẩn đoán và quản lý năng lượng thông minh, các PDU tiên tiến kết hợp với hệ thống điều khiển xe.

Quá trình phức tạp tạo ra và phân phối năng lượng điện trong xe liên quan đến sự tương tác nhiều mặt giữa các bộ phận riêng biệt, mỗi bộ phận có vai trò và đặc điểm cụ thể. Bắt đầu vận hành động cơ bằng cách sử dụng bộ khởi động, cung cấp liên tục các yêu cầu về điện của xe thông qua máy phát điện xoay chiều, giám sát các thiết bị công suất cao thông qua rơle và công tắc tơ, đồng thời phân phối điện hiệu quả thông qua PDU, những yếu tố này tạo thành khuôn khổ cơ bản của cơ sở hạ tầng điện của xe. Đối với các kỹ sư và kỹ thuật viên ô tô đang cố gắng đảm bảo độ tin cậy và hiệu quả của các hệ thống giao thông hiện đại, việc hiểu rõ hoạt động, chức năng và khả năng tích hợp của chúng là điều cần thiết.

Dây và cáp điện

Mạng lưới dây và cáp phức tạp đóng vai trò là hệ thống thần kinh của xe, kết nối các bộ phận và hệ thống đa dạng trong ô tô. Trong phần này, XecoV trình bày tổng quan sâu rộng về các thành phần chính của mạng này: bộ dây, đầu nối, thiết bị đầu cuối và các chức năng quan trọng của chúng trong việc duy trì chức năng của xe đều được kiểm tra kỹ lưỡng.

Bộ dây điện (Wiring Harness)

Các bộ dây điện đóng vai trò là ống dẫn tín hiệu hoặc năng lượng điện trong ô tô. Thiết kế của chúng nhằm mục đích tối đa hóa tổ chức của hệ thống đi dây, bảo vệ các bộ phận của nó đồng thời đảm bảo tính linh hoạt trong vận hành.

Thiết kế và cấu trúc:

• Cách điện và ống dẫn: Cách điện của dây trong trong bộ dây ngăn ngừa đoản mạch, thường bó chúng trong ống dẫn bảo vệ để chịu được các yếu tố môi trường như độ ẩm, nhiệt và mài mòn.
• Định tuyến và bố trí: Việc lập kế hoạch cẩn thận về cách bố trí bộ dây là điều cần thiết để giảm thiểu nhiễu điện từ (EMI), giảm nguy cơ hao mòn và hư hỏng, đồng thời cho phép chẩn đoán và sửa chữa dễ dàng hơn.
• Tiêu chuẩn hóa: Thiết kế của bộ dây nối tuân thủ các tiêu chuẩn ngành, đảm bảo tính tương thích, an toàn và nhất quán về chất lượng giữa các nhà sản xuất và mẫu mã khác nhau.

Chức năng và ứng dụng:

• Truyền tín hiệu và dòng điện: Tín hiệu dữ liệu giữa bộ điều khiển, cảm biến, bộ truyền động và các thiết bị điện tử khác nhau được truyền qua bộ dây. Phân phối điện đến nhiều bộ phận, bao gồm đèn, quạt và động cơ.
• Tích hợp các hệ thống con của xe: Cho phép lắp ráp mô-đun và các chức năng chuyên biệt, các bộ dây điện riêng biệt thường được thiết kế riêng cho các hệ thống con đa dạng như động cơ, khung gầm hoặc thông tin giải trí.

Đầu nối

Các bộ phận quan trọng trong hệ thống điện, đầu nối và các cực đóng vai trò quan trọng trong việc tạo điều kiện thuận lợi cho cả kết nối vật lý và điện của dây dẫn.

Loại và Thiết kế: Một loạt các hình dạng, kích thước và loại đặc trưng cho các đầu nối, tất cả đều được tùy chỉnh để phù hợp với các ứng dụng cụ thể và các yêu cầu riêng biệt. Yêu cầu IP (Bảo vệ chống xâm nhập) của thiết bị điện tử được xác định bởi các vị trí đóng gói xe. Các yêu cầu IP đa dạng đòi hỏi phải sử dụng các đầu nối có mức độ bảo vệ IP khác nhau. Ví dụ, khu vực dưới nắp ca-pô của xe có môi trường nước khắc nghiệt. Các bộ phận được đặt ở đó có thể được ngâm trong nước từ bên dưới và được người dùng rửa bằng tia nước ở nhiệt độ cao, áp suất cao nhằm mục đích làm sạch không gian bên dưới nắp ca-pô. Do đó, các đầu nối này cũng phải có xếp hạng IPx8 (để bảo vệ khi ngâm nước) và IPx9 (để bảo vệ khi rửa bằng tia nước).

Cơ chế khóa: Nhiều đầu nối được trang bị cơ chế khóa để đảm bảo kết nối an toàn, ngăn chặn hiệu quả việc ngắt kết nối ngẫu nhiên do lực rung hoặc lực kéo. Cơ chế khóa đóng một vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu sự xáo trộn giữa các đầu cắm và ổ cắm tiếp xúc với nhau. Hành động này rất quan trọng vì sự mài mòn xảy ra trong quá trình rung có thể làm hỏng các bề mặt tiếp xúc và dẫn đến ăn mòn do mài mòn.

Tiêu chuẩn hóa: Tương tự như bộ dây điện, việc tuân thủ các tiêu chuẩn cụ thể là rất quan trọng đối với các đầu nối để đảm bảo khả năng tương thích và độ tin cậy trên các hệ thống và phương tiện khác nhau.

Chân cực: Các chân cực của đầu nối thiết lập tiếp xúc điện giữa các bộ phận phích cắm và ổ cắm. Việc lựa chọn vật liệu mạ thiết bị đầu cuối là một quyết định quan trọng, phụ thuộc nhiều vào cả ứng dụng và vị trí đóng gói của xe. Trong các trường hợp có dòng điện tối thiểu chạy qua các cực, nên tránh mạ thiếc do nó dễ bị ăn mòn điện. Vì không có dòng điện gia nhiệt để loại bỏ lớp oxit nên mạ vàng là giải pháp bền hơn trong những trường hợp như vậy.

Hoạt động đáng tin cậy của các phương tiện hiện đại phụ thuộc rất nhiều vào khía cạnh nền tảng của hệ thống dây điện và cáp trong hệ thống điện của xe, bao gồm thiết kế chiến lược và triển khai các bộ dây, đầu nối và thiết bị đầu cuối. Sự tương tác phức tạp giữa nhiều hệ thống con, từ điều khiển động cơ đến các tính năng giải trí và an toàn, được phản ánh trong sự phức tạp của mạng này. Các kỹ sư, nhà thiết kế và kỹ thuật viên liên quan đến hệ thống điện ô tô phải nắm bắt được các đặc điểm, chức năng và tiêu chuẩn quản lý các bộ phận này. Sự hiểu biết này rất quan trọng vì nó cho phép đổi mới đồng thời duy trì các tiêu chuẩn an toàn và hiệu suất mà không cần thỏa hiệp.

Nối đất và che chắn

Nối đất và che chắn/bảo vệ là những yếu tố bắt buộc của thiết kế hệ thống điện trong môi trường ô tô phức tạp.

Tầm quan trọng của việc nối đất đúng cách

Để đảm bảo điện áp tham chiếu ổn định, nối đất là phương pháp kết nối các phần tử điện với một điểm nối đất chung, thường là khung xe. Vì nhiều lý do, việc nối đất thích hợp là rất quan trọng:

Ổn định điện áp:

• Điểm tham chiếu: Điểm tham chiếu chung cho các phần tử điện tử khác nhau được cung cấp bằng cách nối đất với sự đảm bảo rằng các mức điện áp vẫn nhất quán trên toàn hệ thống. Ở đây, điểm tham chiếu cho thấy mỗi mức tín hiệu được so sánh với điện áp nối đất.
• Giảm nhiễu: Dẫn đến việc xử lý và kiểm soát tín hiệu chính xác hơn, nối đất thích hợp giúp giảm dao động điện áp và nhiễu. Thật vậy, các bộ phận của xe phải duy trì trạng thái hoạt động trong phạm vi điện áp dịch chuyển nối đất + – 1V, một tiêu chí bắt buộc phải được xác nhận thông qua thiết kế. Yêu cầu cụ thể này giúp giảm thiểu tính nhạy cảm với các biến động điện áp nối đất tiềm ẩn.

Kỹ thuật bảo vệ/che chắn khỏi nhiễu điện từ (EMI)

Dữ liệu bị hỏng, hành vi không mong muốn và trục trặc trong hệ thống điện tử có thể do nhiễu điện từ. Để bảo vệ khỏi loại nhiễu này, các kỹ thuật che chắn được sử dụng. Bảo vệ khỏi phát ra ồn/nhiễu được coi là một nhiệm vụ phức tạp hơn bảo vệ khỏi khả năng miễn nhiễm trong hầu hết các trường hợp:

Vật liệu che chắn:

Vỏ kim loại: Vỏ kim loại thường được sử dụng để bao quanh các yếu tố nhạy cảm hoặc gây ồn. Bảo vệ khỏi nhiễu từ và điện được cung cấp bởi các kim loại. Nhiễu/ồn sẽ bị loại bỏ bởi một quá trình được gọi là “Dòng điện xoáy”, nếu nhiễu từ kết hợp với vỏ kim loại. Khi một loại tiếng ồn điện kết hợp với vỏ, nó sẽ được chuyển hướng dọc theo bề mặt của vỏ, ngăn tiếng ồn lan sang phía đối diện của tường vỏ.

Hạt Ferrite: Được sử dụng để khử nhiễu tần số cao trong các mạch điện, chúng hoạt động như các bộ lọc hiệu quả chống nhiễu điện từ (EMI). Các hạt có lợi thế đặc biệt do có dạng hình trụ, cho phép dễ dàng gắn xung quanh dây điện. Ứng dụng bên ngoài này đóng vai trò giảm nhẹ cho mô-đun điện tử bên ngoài vỏ bọc của nó, lọc ồn phát ra một cách hiệu quả.

Che chắn cáp:

Cáp đồng trục và cáp xoắn đôi: Bằng cách mang điện trường bên trong cáp hoặc bằng cách triệt tiêu các trường điện từ, những thiết kế cáp này vốn đã làm giảm EMI.

Chiến lược nối đất:

Mặt phẳng nối đất và vòng lặp: Thông thường, các mặt phẳng lý tưởng là liên tục; tuy nhiên, các nhà thiết kế có thể lựa chọn đưa các phần cắt vào mặt phẳng để chuyển hướng các tín hiệu tần số cao hơn ra khỏi mạch tương tự tinh vi. Để giảm phát xạ điện dung mặt phẳng và cảm ứng vòng lặp ra xung quanh, một quy tắc quan trọng khác là giảm thiểu các vòng lặp trên nối đất có tần số cao hơn hoặc tín hiệu dòng điện cao hơn.

Tiêu chuẩn và quy định:

Tuân thủ các tiêu chuẩn ngành: CISPR được biết đến là tiêu chuẩn EMI chính. Điều này đáp ứng nhu cầu chung về phát xạ điện từ và khả năng miễn nhiễm của các thiết bị điện. Các nhà sản xuất ô tô trong ngành ô tô áp dụng CISPR làm tiêu chuẩn nền tảng cho nhu cầu EMI của họ, điều chỉnh nó cho phù hợp với các yêu cầu cụ thể của phương tiện. Ví dụ: họ có thể bỏ qua một số yêu cầu về dải phát xạ tần số vô tuyến không phù hợp với phương tiện của họ.

Nối đất và che chắn không chỉ là các thành phần kỹ thuật trong thiết kế hệ thống điện; chúng tạo thành các yếu tố thiết yếu mang tính quyết định đối với sự an toàn, hiệu suất và độ tin cậy tổng thể của các phương tiện hiện đại. Sự thành thạo trong việc nắm bắt các nguyên tắc cơ bản của nguyên tắc nối đất hiệu quả và các phương pháp đa dạng được sử dụng để giảm thiểu EMI là điều bắt buộc đối với các kỹ sư và kỹ thuật viên ô tô. Tạo điều kiện thuận lợi cho việc tạo ra các hệ thống điện chắc chắn và đáng tin cậy đảm bảo tuân thủ cả các tiêu chuẩn pháp lý và tiêu chuẩn ngành. Điều này nhấn mạnh vai trò then chốt của việc nối đất và che chắn như những thành phần nền tảng trong lĩnh vực thiết kế điện ô tô. Việc tuân thủ các tiêu chuẩn phát thải EMI là trở ngại chính trong thiết kế thiết bị điện tử ô tô. Trong kỷ nguyên của những tiến bộ về xe điện, nhiệm vụ này ngày càng phức tạp, đặt ra thách thức lớn hơn.