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乘用车冷却系统的电磁兼容性分析与优化研究

乘用车冷却系统的电磁兼容性分析与优化研究

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作者：朱勐勐南京林业大学

学位级别：硕士

在车辆系统不断朝着电控化、智能化、集成化方向发展的今天,大量的电气系统集成在汽车内部狭小空间内从而形成了一个相对复杂的电磁环境。电气系统工作时会对其他电磁敏感元器件产生严重的电磁干扰,影响系统正常工作。在我国汽车行业中... 详细信息

在车辆系统不断朝着电控化、智能化、集成化方向发展的今天,大量的电气系统集成在汽车内部狭小空间内从而形成了一个相对复杂的电磁环境。电气系统工作时会对其他电磁敏感元器件产生严重的电磁干扰,影响系统正常工作。在我国汽车行业中,常常通过反复实验这一方法来逐步改善汽车产品的电磁兼容性能,由于产品此时已初具雏形,发现问题再采取解决方法,措施有限且代价高昂。要想解决车辆中的电磁干扰问题,在车辆设计初期就对产品进行有效的电磁兼容分析,将后验转变为前验已势在必行。本论文在公司立项支持下,研究了冷却风扇电机电磁干扰的优化措施,其目的在于通过对冷却风扇电机的深入研究后优化汽车冷却系统的电磁兼容性能。本论文研究的内容主要有:(1)对汽车冷却系统中的小型永磁直流电机即冷却风扇电机的结构与工作原理进行分析。从原理和结构层面进行分析,探究冷却系统电磁干扰产生的主要原因,并分析冷却系统电磁兼容性对整车电磁兼容性具有重要影响。在对冷却系统电磁兼容性能分析时,重点对冷却风扇电机的电磁兼容性能进行分析。(2)在充分了解冷却风扇电机结构原理的基础上对冷却风扇电机模型进行电磁干扰仿真预测。建立冷却风扇电机辐射干扰有限元模型:以实际测得的冷却风扇电机的端电压为激励源,仿真获得辐射电场。通过仿真数据与实测数据进行比较来验证模型的准确性。(3)针对冷却风扇电机的实际情况分析了四种电磁兼容性整改的方法及原理,即吸波、滤波、屏蔽以及接地,并同时对这些理论方法进行电路设计并利用模型来预估电磁兼容性性能。最终在相关理论的支持以及模型验证下对冷却风扇电机进行样件改进。(4)对于电路的设计,为减少共模电流的电流通过量,选择设计安装旁路电容来控制电流的通过量。通过实测发现电流在前进中通过该装置,能够有效地减弱电磁的传导和辐射,且弱化后的电磁辐射可以正常返回。(5)进行实际样机制作与试验测试验证。通过试验验证的方法研究低压直流电机电磁兼容性特性,包括阻抗特性、传导发射特性、辐射发射特性、瞬态传导发射特性等,探究不同试验因素对于试验结果的影响。对于电磁兼容的测试项目、测试方法、测试步骤、场地布置以及结果的判定进行规范,以便于准确规范地得出冷却系统电磁兼容实测数据。针对样机设置的对照组,将实测的结果绘制成表格,找出最优措施。最终通过理论分析以及试验验证可知对于碳刷选型可以选择金属石墨碳刷,其能够一定程度上抑制换向火花情况。而对于电机层面来说通过吸波、滤波、屏蔽以及接地四种措施相互结合起来可以在不影响冷却系统正常工作的前提下,大幅度抑制电磁干扰改善电磁兼容性能。

关键词：冷风扇电机电磁兼容性分析与优化研究

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