汽车电子控制系统电磁干扰问题的仿真研究

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多年以来,电磁干扰一直是现代电子控制系统中备受关注的一个问题。尤其在今天的汽车工业中,车辆采用了许多关键的和非关键的车载电子模块,例如引擎管理系统、防抱死制动控制系统、电子动力转向功能系统、车内娱乐系统和热控制系统。由于车辆所处的电磁环境非常复杂,汽车电子控制系统常常工作在非常恶劣的环境下:振动和冲击经常发生;有很多噪声源,如刮水器电动机、燃油泵、火花点火线圈、空调起动器、交流发电机线缆连接的间歇开断等。因此车上的电子元件必须与这些干扰源共存。此外,车辆还可能进入一些外部发射机产生的强电磁场区域,强度可达几十甚至几百伏特每米。然而汽车工业在多年前就已意识到这些问题,所有著名厂商都已采取一定措施,通过制定测试标准和立法要求,力图借此减少电磁干扰的影响,因此虽然随着研究的深入,今天的车辆对这种干扰都具备了较强的抵抗能力,但是EMI对车载电子控制系统的性能影响非常大,因此必须继续对其保持警惕。因此本文以汽车电子控制系统受到的外界干扰为研究的对象。首先分析电子控制历史、现状以及发展的趋势,深入探讨汽车电子技术中控制系统的内容,随后针对汽车上复杂的电磁环境,分析汽车上的主要电磁干扰源及其干扰特点等。为汽车电子控制系统进一步研究做了前提和铺垫。随后针对汽车带细缝屏蔽体耦合响应对汽车电子控制系统的电磁影响,讨论了FDTD中细缝的模拟算法以及根据FDTD的基本原理建立了数值仿真模型仿真研究带细缝屏蔽体的耦合特性。分析细缝的宽度大小、个数的多少对屏蔽体耦合特性的影响。为汽车电子控制系统中所用的屏蔽体设计提供一个可靠的意见。最后针对汽车电子控制系统作为汽车上的敏感设备,其受到的干扰其中最主要的一部分来自屏蔽体内部的电子设备通过导线与外部设备进行连接时产生的干扰,在这种情况外界的干扰电磁波通过导线传输而进入屏蔽体内对屏蔽体内设备造成的干扰。因此本文先是研究单导线传导干扰,分析干扰源与线的垂直距离变化时产生的干扰,以及线长度变化时产生的干扰。根据单导线的模型建立双导线的传导干扰模型,分析干扰源对双导线分别产生的干扰影响。为了分析一根导线受到的总的干扰,文中提出一种计算解决的方法,并分析干扰源以及一根导线在其中的令一根导线产生的总的干扰。
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