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汽车电子控制系统的电磁兼容性研究

谭波  
【摘要】: 现在电子产品在车上的应用越来越多,特别是中高级轿车的出现,它们对电子控制系统(Electronic Control Unit,ECU)的依赖非常大,使得车内的电磁环境问题日益严重。而对于汽车来说,电子控制系统作为汽车的重要设备,负责处理来自每个电子部件的信号,以维持汽车正常的行驶。但是除了电子器件本身工作中由于接通和断开等因素造成的干扰外,电子控制系统还连接着汽车上的各类电机,点火系统等大的干扰源,而来自这些设备的干扰通过传导和线束耦合直接进入到ECU控制系统,势必就会引起ECU系统的误操作,影响它的正常工作导致一些事故的发生。所以对ECU电子控制系统的电磁兼容性研究有着一定的理论意义和工程价值。本文主要针对控制系统的电磁兼容性进行了研究,研究内容如下: 分析了汽车上的电磁干扰特点,了解电子控制系统的电磁环境问题,针对ECU控制系统的特点描述了在研究过程中要用到的理论基础知识-时域有限差分法,并充分熟悉理解该方法的主要特点。建立了汽车电子控制系统仿真模型,分析了电磁干扰通过导线传导进入控制系统内部电路的情况,采用S参数反映了干扰对内部电路的影响,并尝试加入了简单的滤波电路且得到了一定的抑制效果。如果要得到更为满意的抑制效果,在滤波电路设计方面需要进一步深入研究,这些研究可以为部件的前期设计和安装提供一些理论参考。 在电子控制系统内部,研究了PCB板出现开槽等结构不完整性问题,仿真分析了这些信号传输路径与电磁干扰的关系,以及完整地回路面下不同步线方式引起的耦合现象,还有平行双线的不完整地回路面的串扰问题研究。提出了一系列避免干扰产生和减少的措施,尽量减少干扰对系统的影响。 最后对电子控制系统的屏蔽性能进行了研究,应用孔缝衍射理论,仿真分析了辐射电磁场通过孔缝耦合进入系统内部的影响,讨论了箱体结构设计对减少干扰的作用,以及电磁场通过连接导线耦合进入内部电路的干扰,提出一种更易于计算的等效模型,仿真计算了连接导线长度,辐射场入射角度,连接导线数量和排列方式等对耦合干扰的影响。


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