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强电磁脉冲下车辆发动机ECU电磁干扰防护策略研究
| 论文题名： | 强电磁脉冲下车辆发动机ECU电磁干扰防护策略研究 |
| 关键词： | 军用特种车辆发动机;控制器;辐照干扰;耦合干扰;电磁防护能力 |
| 摘要： | 随着高新技术在现代武器装备中的应用推广，战争朝着立体、合成化的方向发展，这使得当今战场上的电磁环境更加的错综复杂，作为主要军事交通工具的特种车辆与微电子技术的联系更加紧密，其自动化和智能化得到极大提升，但是，由于复杂的战场电磁环境，特种车辆在使用时，外界电磁脉冲通过车体孔缝或者车载天线耦合进入车体内部，作用于车辆发动机控制器（Electronic Control Unit，简称ECU）内部电子元器件，造成ECU功能丧失，影响车辆正常行驶。因此，对发动机ECU系统进行电磁兼容研究分析具有非常重要的意义。 本文基于特种车辆复杂的战场电磁环境特殊性，采用高空核爆炸电磁脉冲（High-altitude Electromagnetic Pulse，简称HEMP），以某军用特种车辆为研究对象，研究了辐照干扰和耦合干扰对发动机ECU的影响，并对发动机ECU的壳体、接插件、连接线缆采取相应的防护措施，并对比验证防护前后屏蔽效能，主要工作如下： （1）以某军用特种车辆为研究对象，对车体结构中的车窗以及散热格栅引起的电磁泄漏进行研究，分析了发动机舱内的电磁环境。在此基础上建立了车辆发动机ECU的分析模型，分析了不同孔缝结构在电磁辐照下的电磁泄漏情况。结果表明，在面积相同的条件下，电磁泄漏与发动机ECU接插件孔缝的最大线性尺寸有关，随着最大线性尺寸的增加不断恶化。 （2）在整车电磁环境下，研究了舱内传导线缆在电磁脉冲下端口的感应电压，并且在此基础上进一步分析了辐照方向、E场极化角度、入射角度等对其辐照敏感度的影响，对车辆内部的线缆布局的电磁兼容特性进行分析； （3）研究了采用金属接插件、内部敷设吸波材料等屏蔽措施后ECU壳体的屏蔽效能，对比分析了不同屏蔽措施对壳体屏蔽效能的提升，同时研究了四种不同线缆类型在电磁脉冲下终端的感应电压及感应电流，对比分析了不同线缆类型的防护性能，总结发动机ECU电磁干扰防护能力的优化措施。 （4）分析了单点、多点、悬浮接地三种接地方式对车辆电磁防护能力的影响，通过车载设备实验验证外接电源滤波器的防护效果，最后通过整车EMC测试，对车体电磁防护薄弱环节进行监测。 通过对以上内容的研究，获得了一套适用性较强的ECU壳体电磁辐射仿真建模方法，明确了ECU壳体，金属接插件，吸波材料，屏蔽线缆对电磁防护能力的提升效果，因此，本文的研究对发动机ECU的电磁脉冲防护具有一定的参考价值。 |
| 作者： | 申欣 |
| 专业： | 能源动力 |
| 导师： | 续彦芳;陈科 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中北大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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