Rơle ô tô: Điểm chính cho thiết kế không thấm nước và chống sốc

điểm chính

Rơle ô tô là những con ngựa ẩn của các hệ thống điện xe hiện đại. Các công tắc nguồn nhỏ gọn, - này chuyển đổi thấp - tín hiệu dòng điện từ các đơn vị điều khiển thành các hành động hiện tại-. Họ kiểm soát một phạm vi rộng của các chức năng liên quan đến quan trọng và thoải mái -.

Những chiếc xe hiện đại không thể hoạt động mà không có các thành phần này. Chúng cần thiết cho gần như mọi hệ thống làm cho một chiếc xe hoạt động tốt, giữ an toàn và cung cấp trải nghiệm người dùng tốt.

Hãy suy nghĩ về những gì họ kiểm soát:

Hệ thống quản lý động cơ (bơm nhiên liệu, quạt làm mát, điện ECU)

Hệ thống an toàn (Động cơ bơm ABS/ESC, logic triển khai túi khí)

Các mô -đun điều khiển cơ thể (cửa sổ điện, khóa cửa, điều chỉnh chỗ ngồi)

Hệ thống chiếu sáng (đèn pha, đèn sương mù, chỉ số)

HVAC Systems (động cơ quạt, ly hợp máy nén)

Tuy nhiên, những rơle này không hoạt động trong một môi trường nhẹ nhàng. Họ phải đối mặt với các cuộc tấn công liên tục từ nhiệt độ khắc nghiệt, không - Dừng rung động, sốc cơ học và tiếp xúc với nước, muối, dầu và các hóa chất khắc nghiệt khác. Dữ liệu công nghiệp cho thấy nhiều lỗi điện tử ô tô đến từ những điều kiện môi trường khó khăn này.

Khi một rơle thất bại, nó không chỉ là một vấn đề nhỏ. Nó có thể gây ra sự cố hệ thống quan trọng. Hướng dẫn này cung cấp cho bạn một kỹ thuật phân tích cấp độ - của hai khía cạnh quan trọng nhất của sự tồn tại của rơle: thiết kế không thấm nước và chống sốc của rơle ô tô. Chúng tôi sẽ kiểm tra các nguyên tắc, tài liệu và tiêu chuẩn đảm bảo rơle không chỉ hoạt động mà còn tồn tại.

Giải mã thiết kế chống thấm nước

Làm một phương pháp chống thấm rơle không phải là một tính năng duy nhất. Đó là một hệ thống thiết kế hoàn chỉnh. Nó kết hợp thiết kế nhà ở cẩn thận, khoa học vật chất và kỹ thuật niêm phong để tạo ra một rào cản giữ cho độ ẩm. Độ ẩm có thể gây ra các mạch ngắn, ăn mòn và thất bại hoàn toàn.

Hiểu xếp hạng IP

Cách phổ biến nhất để đo lường hiệu quả niêm phong là xếp hạng bảo vệ xâm nhập (IP). Tiêu chuẩn IEC 60529 xác định xếp hạng này. Hai mã chữ số - này cung cấp một thước đo rõ ràng, tiêu chuẩn hóa mức độ bảo vệ của rơle ô tô chống lại chất rắn và chất lỏng.

Đối với nhiều mục đích sử dụng ô tô, xếp hạng như IP67 (Dust - và có thể được nhấn mạnh lên đến 1 mét) là một điểm bắt đầu tốt. Nhưng xe hơi có những thách thức độc đáo của riêng họ. Điều này dẫn đến xếp hạng IP6K9K quan trọng.

Tiêu chuẩn IP6K9K rất cần thiết cho các bộ phận trong khoang động cơ hoặc trên khung gầm. "9k" có nghĩa là nó chống lại áp suất cao - (80 - 100 bar) và cao - nhiệt độ (80 độ) máy bay nước từ cự ly gần. Điều này mô phỏng rửa động cơ mạnh hoặc làm sạch hơi nước. Các thành phần xếp hạng IP67 hoặc IP68 tiêu chuẩn có thể dễ dàng thất bại trong các điều kiện này do sốc nhiệt và tác động nước năng lượng-. Để tiếp xúc, rơle quan trọng, IP6K9K là hoàn toàn cần thiết.

Vật liệu niêm phong quan trọng

Chọn đúng vật liệu niêm phong cũng quan trọng như chính thiết kế. Mỗi vật liệu cung cấp các lợi ích khác nhau trong điện trở hóa học, độ ổn định nhiệt độ và tính chất cơ học.

Nhựa epoxy thường được sử dụng để bầu. Họ gắn bó rất tốt vào các thành phần nội bộ và nhựa nhà ở. Điều này tạo ra một khối miễn phí cứng nhắc, khoảng trống - với khả năng chống lại các chất lỏng ô tô tuyệt vời như dầu và nhiên liệu. Điểm yếu chính của họ là sự cứng nhắc. Điều này có thể chuyển ứng suất nhiệt cho các khớp hàn và khiến chúng có nhiều khả năng bị nứt dưới sự rung động nghiêm trọng hoặc thay đổi nhiệt độ.

Gel silicone và các hợp chất bầu hoạt động tốt hơn khi tính linh hoạt là quan trọng. Chúng luôn linh hoạt trên các phạm vi nhiệt độ rất rộng (như từ -50 đến 200 độ). Chúng xuất sắc trong việc hấp thụ rung động và sốc. Tính linh hoạt này làm giảm căng thẳng cơ học trên bảng mạch và các thành phần của nó. Tuy nhiên, silicon cũng không dính và có thể có điện trở dung môi thấp hơn so với epoxies.

Nhà ở tiếp sức là tuyến phòng thủ đầu tiên. Các vật liệu như PBT - GF30 (polybutylen terephthalate với gia cố sợi thủy tinh 30%) được sử dụng rộng rãi. Nhiệt nhựa này cung cấp một sự kết hợp tuyệt vời của độ ổn định nhiệt độ-, độ cứng kích thước và khả năng chống tấn công hóa học. Điều này làm cho nó lý tưởng cho lớp vỏ bên ngoài của rơle.

Chân so với niêm phong hàn

Ngoài vật liệu, phương pháp niêm phong ảnh hưởng đến hiệu suất, chi phí và mức độ dễ dàng của nó để sản xuất. Hai phương pháp chính để tạo ra một rơle thực sự được dán và hàn nhựa.

Chất bầu, hoặc đóng gói, có nghĩa là lấp đầy trường hợp rơle bằng một hợp chất niêm phong chất lỏng (như epoxy hoặc silicon) làm cứng. Phương pháp này bao gồm hoàn toàn các thành phần bên trong. Nó cung cấp sự bảo vệ tối đa chống lại độ ẩm và rung động.

Hàn nhựa thường sử dụng năng lượng siêu âm hoặc laser để hợp nhất nắp rơle vào cơ sở của nó. Điều này tạo ra một vỏ nhựa duy nhất, chắc chắn với một con dấu kín, vĩnh viễn tại khớp.

Chọn giữa chúng liên quan đến giao dịch kỹ thuật quan trọng -.

Trong thực tế, việc bầu thường được chọn cho rơle trong các khu vực rung động cực đoan nhất. Chúng bao gồm các rơle được gắn trực tiếp trên động cơ hoặc hộp số. Vấn đề nhiệt có thể được quản lý với các rơle dòng điện thấp hơn - hoặc bằng cách thiết kế cho luồng khí đầy đủ.

Niêm phong hàn tốt hơn cho âm lượng cao -, chi phí - Các ứng dụng nhạy cảm trong đó trọng lượng quan trọng và rung động ít nghiêm trọng hơn. Nó cũng tốt hơn cho các rơle hiện tại- cao hơn trong đó loại bỏ nhiệt khỏi cuộn dây là mối quan tâm chính.

Củng cố chống lại thất bại

Căng thẳng cơ học đến từ rung động động cơ liên tục và các cú sốc đường đột ngột. Đó là một lực lượng không ngừng cố gắng phá hủy một rơle từ trong ra ngoài. Một thiết kế chống sốc mạnh và rung động - là điều cần thiết cho độ tin cậy dài -}. Nó ngăn chặn sự gián đoạn, cứng - đến - Chẩn đoán lỗi điện.

Mục tiêu là tạo ra một cấu trúc cứng nhắc bên trong đến nỗi các lực lượng bên ngoài không thể gây ra sự di chuyển của cơ chế nội bộ tinh tế. Chuyển động có thể dẫn đến độ nảy tiếp xúc, mệt mỏi cơ học hoặc phá vỡ hoàn toàn.

Kỹ thuật củng cố cấu trúc

Việc chống sốc hiệu quả bắt đầu ở cấp độ thành phần và mở rộng đến toàn bộ cụm rơle.

Cố định thành phần nội bộ là bước đầu tiên. Lắp ráp cuộn dây, phần ứng và lò xo tiếp xúc không thể được phép di chuyển so với nhà ở. Điều này thường được thực hiện bằng cách đúc chúng trực tiếp vào cơ sở rơle hoặc bảo vệ chúng bằng nhiệt độ -}, rung - chất kết dính chống chống. Một cuộn dây chặt chẽ cũng ít có khả năng bị mệt mỏi theo dây.

Terminal và bảng mạch neo là quan trọng như nhau. Kết nối của rơle với thế giới bên ngoài là một điểm căng thẳng lớn. Các thiết bị đầu cuối phải có một cơ sở rộng và các mối hàn mạnh để chống lại sự rung động lỏng lẻo từ bảng mạch. Đối với phích cắm - trong rơle, thiết kế thiết bị đầu cuối mạnh mẽ và đôi khi các clip cơ học bổ sung hoặc các tab lắp tích hợp đảm bảo kết nối an toàn với hộp dây nối hoặc hộp cầu chì của xe.

Thiết kế nhà ở và cơ sở đóng góp đáng kể vào độ cứng tổng thể. Ribbing bên trong thường được đúc vào các bức tường nhà ở để thêm độ cứng mà không bị phạt trọng lượng lớn. Vật liệu cơ bản, điển hình là một ly - nhiệt nhựa được lấp đầy, được chọn cho độ cứng và khả năng giữ các thiết bị đầu cuối một cách an toàn. Điều này ngăn chặn bất kỳ uốn cong nào có thể làm tổn hại các mối hàn.

Tiêu chuẩn sốc và rung

Để xác nhận các thiết kế này, chúng tôi dựa vào các giao thức thử nghiệm nghiêm ngặt, tiêu chuẩn hóa. Đơn giản chỉ cần tuyên bố một rơle là "Shockproof" là vô nghĩa mà không có dữ liệu được tham chiếu đến các tiêu chuẩn ô tô được thiết lập.

Điều quan trọng nhất trong số này là ISO 16750 - 3 ("Xe đường - Điều kiện môi trường và thử nghiệm cho thiết bị điện và điện tử - Phần 3: tải trọng cơ học") và các tiêu chuẩn cụ thể của nhà sản xuất như GMW3172. Các tài liệu này xác định các quy trình kiểm tra chính xác mô phỏng suốt đời hoạt động của xe.

Hiểu các xét nghiệm này cho thấy khoa học đằng sau các thông số kỹ thuật. Một bài kiểm tra cấu hình rung không chỉ làm rung chuyển tiếp. Nó tuân theo tần số và biên độ cụ thể. Một thử nghiệm rung ngẫu nhiên mô phỏng môi trường tần số phức tạp, đa - của động cơ đang chạy trên một con đường gồ ghề.

Một phần quan trọng của điều này là tìm kiếm tần số cộng hưởng. Mỗi đối tượng có một tần số tự nhiên mà tại đó nó sẽ rung động dữ dội nhất. Một rơle được thiết kế - không phải có tần số cộng hưởng lớn trong phạm vi hoạt động điển hình của động cơ của xe và hệ thống truyền động (như 20-200 Hz). Nếu cộng hưởng của nó rơi vào phạm vi này, các rung động sẽ được khuếch đại. Điều này dẫn đến sự mệt mỏi và thất bại nhanh chóng.

Một bài kiểm tra sốc cơ học mô phỏng các sự kiện như nhấn ổ gà hoặc lề đường. Thử nghiệm được xác định bởi gia tốc cực đại (trong g - lực) và thời lượng (tính bằng mili giây). Ví dụ: một nửa - xung sin cho 11ms. Rơle phải chịu được cú sốc này mà không bị thiệt hại về thể chất. Quan trọng hơn, các liên hệ của nó không được thay đổi nhà nước vô ý.

Kẻ giết người im lặng

Một trong những rung động lén lút nhất - Các chế độ thất bại cảm ứng là liên hệ với trò chuyện. Điều này xảy ra khi rung động cơ học khiến các tiếp xúc của rơle bị bật ra về mặt vật lý và cùng nhau ở tần số cao. Điều này xảy ra ngay cả khi rơle được cung cấp năng lượng và được cho là ở trạng thái đóng ổn định.

Chúng tôi đã thấy các trường hợp một chiếc xe cho thấy sự mất điện, không liên tục đối với một hệ thống quan trọng, như máy bơm nhiên liệu. Tất cả các thử nghiệm tĩnh cho thấy rơle là tốt. Chỉ bằng cách theo dõi mạch có máy hiện sóng tốc độ- cao trong quá trình hoạt động là lỗi được tiết lộ. Khi động cơ đi qua một phạm vi RPM nhất định, các tiếp điểm rơle sẽ trò chuyện. Điều này đã gián đoạn ngắn gọn dòng điện và khiến hệ thống nói lắp.

Cuộc trò chuyện này tạo ra micro - arcing mỗi khi các liên hệ riêng biệt. Điều này nhanh chóng làm xói mòn các bề mặt tiếp xúc và dẫn đến sự tích tụ kháng thuốc hoặc cuối cùng, một tiếp xúc hàn. Đó là một kẻ giết người im lặng về độ tin cậy.

Khi nhìn vào một bảng dữ liệu, một kỹ sư có kinh nghiệm tìm kiếm hai thông số kỹ thuật sốc và rung khác nhau: "phá hoại" và "chức năng" (hoặc "vận hành"). Giới hạn phá hủy là lực cần thiết để phá vỡ vật lý rơle. Giới hạn chức năng, thấp hơn nhiều, là lực mà cuộc trò chuyện tiếp xúc bắt đầu. Đối với bất kỳ ứng dụng năng động nào, xếp hạng chức năng là những gì thực sự quan trọng.

Ứng dụng - Thiết kế cụ thể

Các nguyên tắc của thiết kế không thấm nước và chống sốc của rơle ô tô không phải là một - size - phù hợp với - tất cả. Thiết kế tối ưu cân bằng cẩn thận có các tính năng phù hợp với vị trí lắp cụ thể và chức năng của rơle trong xe. Kết hợp rơle với môi trường của nó là bước cuối cùng và quan trọng nhất trong việc đảm bảo độ tin cậy cuối cùng.

Kịch bản 1: Vịnh động cơ

Rơle điều khiển quạt làm mát, bơm nhiên liệu hoặc sừng được đặt ở đây. Đây được cho là môi trường thù địch nhất trong xe.

Những thách thức chính: Sự thay đổi nhiệt độ khắc nghiệt (- 40 độ đến +125 độ), độ rung động cơ tần số cao- và tiếp xúc trực tiếp với dầu, nhiên liệu và phun nước áp suất cao trong khi làm sạch.

Tập trung thiết kế được đề xuất:

Chống thấm: Xếp hạng IP6K9K là bắt buộc. Một thiết kế hoàn toàn trong chậu/đóng gói được ưu tiên mạnh mẽ để cung cấp mức độ niêm phong cao nhất và thêm khối lượng cho giảm chấn rung.

Sốc/Rung: Thiết kế phải cho thấy khả năng chống lại chức năng cao, với tần số cộng hưởng nằm ngoài phạm vi điều hòa của động cơ. Cố định thành phần nội bộ mạnh mẽ là rất quan trọng.

Vật liệu: Cao - Nhựa ở nhiệt độ (PBT - GF) và silicon - Các hợp chất niêm phong dựa trên là cần thiết để sống sót sau khi đi xe đạp nhiệt. Thiết bị đầu cuối phải được neo mạnh mẽ.

Kịch bản 2: Khung gầm

Vị trí này chứa rơle cho các hệ thống ABS/ESC, máy nén treo không khí và điều khiển chiếu sáng trailer.

Những thách thức chính: Cao - Các cú sốc tác động từ sự không hoàn hảo trên đường và các mảnh vụn, phun muối liên tục (ở vùng khí hậu mùa đông), bùn và ngâm nước.

Tập trung thiết kế được đề xuất:

Không thấm nước: Cần tối thiểu IP67 để bảo vệ chống lại việc ngâm và phun tạm thời. Một đơn vị kín hoàn toàn, trong chậu hoặc hàn, là hoàn toàn cần thiết.

Sốc/Rung: Ưu tiên cao nhất là khả năng chống sốc cơ học. Tìm kiếm các xếp hạng lực G - cụ thể (như chức năng 50G) và các thiết kế với giá đỡ được gia cố để buộc chặt rơle vào khung gầm và ngăn không cho nó bị rách.

Khả năng chống ăn mòn: Các thiết bị đầu cuối phải là thiếc - được mạ hoặc làm từ một vụ ăn mòn - Hợp kim đồng chống lại để ngăn chặn sự cố do oxy hóa và ăn mòn điện.

Kịch bản 3: Cabin nội thất

Ở đây, rơle điều khiển các cửa sổ điện, ghế, cửa sổ trời và các chức năng điều khiển cơ thể khác. Môi trường nhẹ nhàng hơn nhiều.

Những thách thức chính: Mối quan tâm chính không phải là sự sống còn mà là trải nghiệm người dùng. Nhấp chuột có thể nghe được trong quá trình hoạt động có thể được coi là một vấn đề chất lượng, đặc biệt là trong các phương tiện xa xỉ. Tiếp xúc độ ẩm được giới hạn trong sự cố tràn vô tình.

Tập trung thiết kế được đề xuất:

Chống thấm: không phải là một mối quan tâm chính. Một lớp phủ bụi đơn giản cung cấp xếp hạng IP54 thường đủ để bảo vệ chống lại bụi và các văng nhỏ.

Sốc/Rung: Ưu tiên thấp. Thiết kế chỉ đơn giản là cần phải đủ mạnh mẽ để ngăn chặn bất kỳ tiếng ù ù hoặc ầm ầm có thể nghe được do rung động đường.

Xem xét chính: Tập trung thiết kế chuyển sang âm học. Các nhà sản xuất cung cấp các rơle "im lặng" sử dụng các vật liệu đặc biệt và các cấu trúc làm ẩm trong cơ chế phần ứng để giảm thiểu âm thanh của các tiếp điểm đóng.

Lựa chọn đúng

Chọn rơle ô tô chính xác đòi hỏi sự siêng năng kỹ thuật. Nó có nghĩa là vượt ra ngoài xếp hạng dòng điện và điện áp đơn giản để kiểm tra khả năng của thành phần để chịu được môi trường dự định của nó.

Chúng ta đã thấy làm thế nào một thiết kế chống thấm là một hệ thống các vật liệu và phương pháp niêm phong. Nó được đo bằng xếp hạng IP như IP67 và IP6K9K quan trọng. Chúng tôi cũng đã kiểm tra làm thế nào một thiết kế chống sốc dựa vào gia cố nội bộ. Nó được xác nhận theo các tiêu chuẩn nghiêm ngặt như ISO 16750-3 để ngăn chặn những thất bại thảm khốc và những kẻ giết người im lặng như tiếp xúc.

Bằng cách áp dụng kiến ​​thức này vào các kịch bản ứng dụng cụ thể - từ nhiệt độ dữ dội của khoang động cơ đến vùng tác động cao- của khung gầm - Một kỹ sư có thể chỉ định một thành phần không chỉ đảm bảo chức năng, mà là đúng, dài, dài {{3}

Để giúp quá trình này, hãy sử dụng danh sách kiểm tra cuối cùng này khi đánh giá rơle cho dự án tiếp theo của bạn.

Danh sách kiểm tra lựa chọn cuối cùng

Xếp hạng IP (như IP67, IP6K9K) có phù hợp với vị trí lắp dự định tiếp xúc với nước và bụi không?

Phương pháp niêm phong nào được sử dụng (bầu, hàn, miếng đệm), và nó có phù hợp với các yêu cầu về nhiệt và cơ học của ứng dụng không?

Có một sốc và xếp hạng rung được chỉ định tuân thủ với một tiêu chuẩn được công nhận (như ISO 16750-3)? Liệu nó có chỉ định giới hạn "chức năng" để ngăn chặn cuộc trò chuyện liên lạc không?

Các vật liệu cho nhà ở, chất trám và thiết bị đầu cuối phù hợp cho phạm vi nhiệt độ dự kiến ​​và phơi nhiễm hóa học?

Nhà sản xuất có cung cấp dữ liệu kiểm tra rõ ràng, toàn diện và ghi chú ứng dụng để hỗ trợ các yêu cầu hiệu suất của họ không?

Xem thêm

Phân tích cách các rơle tăng cường hệ thống điều khiển thiết bị gia dụng

Ảnh hưởng của dạng tiếp xúc của rơle đối với hiệu suất mạch

Rơle cuộn dây điện áp và hướng dẫn lựa chọn

Rơle thời gian là gì? Định nghĩa, công việc và sử dụng