[发明专利]基于隔离技术的抗电磁干扰点火线圈及其设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及电磁干扰抑制技术领域，特别涉及一种基于隔离技术的抗电磁干扰点火线圈，同时还涉及其设计方法。

背景技术

随着电子产品在汽车中的广泛应用，汽车电气电子系统的电磁兼容性问题变得越来越严峻。如果车载设备之间没有良好的电磁兼容性，严重时甚至会影响到车辆的安全运行，因此解决汽车电磁兼容性问题刻不容缓。汽车点火系统已经被认为是车内最严重的电磁干扰源，而且由它产生的电磁干扰往往使部分汽车厂商的产品难以通过相关的电磁兼容标准测试。近些年，对汽车点火系统产生的电磁干扰的抑制措施主要有：在火花塞中安装合适的电阻，选择长度尽量短的高压导线，使用阻尼系数大的高压导线，采用电源线滤波器及光电耦合等。但是，这些方法或措施都是针对点火系统的火花塞、高压导线、电源线及控制线等部件提出，唯独没有针对如何切断点火线圈中干扰传播路径提出相应的方法或装置。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一是提供一种基于隔离技术的抗电磁干扰点火线圈，能够阻断了干扰信号直接从次级回路传播到初级回路，而且能够使干扰信号通过金属隔离层转移到接地平面上，避免了干扰信号传播到初级回路上对电源造成影响；本发明的目的之二是提供一种基于隔离技术的抗电磁干扰点火线圈的设计方法。

本发明的目的之一是通过以下技术方案实现的：

该基于隔离技术的抗电磁干扰点火线圈的初级绕组和次级绕组之间设置有金属隔离层，所述金属隔离层的结构参数通过模拟仿真系统进行设计。

进一步，所述金属隔离层的结构参数通过以下步骤进行设计：

1）通过计算机仿真软件建立点火线圈的三维仿真模型，计算出点火线圈初级和次级绕组之间的耦合电容，将计算的结果导入到点火系统的电路仿真模型中，并计算出点火系统电源线上的共模干扰电压信号的频谱；

2）在点火线圈的三维仿真模型中导入金属隔离层模型，使隔离层处于初级绕组和次级绕组之间，并且设置隔离层的结构参数；

3）对加入隔离层的点火线圈进行数值仿真，计算出隔离层与初级绕组之间的耦合电容以及隔离层与次级绕组之间的耦合电容，然后将计算出的两个耦合电容导入点火系统的电路仿真模型中，并计算出点火系统电源线上的共模干扰电压信号的频谱；

4）对比分析点火线圈有隔离层和无隔离层时，点火系统电源线上的共模干扰电压的频谱图，得出带有隔离层的点火线圈降低点火系统电源线上电磁干扰的具体情况，通过不断调整金属隔离层模型的结构参数，得到能够实现最佳抗电磁干扰的结构参数；

进一步，所述结构参数包括材料属性、尺寸、位置、电参数和磁参数。

本发明的目的之二是通过以下技术方案实现的：

该基于隔离技术的抗电磁干扰点火线圈的设计方法，包括以下步骤：

1）通过计算机仿真软件建立点火线圈的三维仿真模型，计算出初级绕组和次级绕组之间耦合电容的理论值，并导入到点火系统的电路仿真模型中计算出电源线上的共模干扰电压；

2）在点火线圈的三维仿真模型中导入金属隔离层模型，使隔离层处于初级绕组和次级绕组之间，并且设置隔离层的结构参数；

3）对加入隔离层的点火线圈进行数值仿真，计算出隔离层与初级绕组之间的耦合电容以及隔离层与次级绕组之间的耦合电容，然后将计算出的两个耦合电容导入点火系统的电路仿真模型中，并计算出点火系统电源线上的共模干扰电压信号的频谱；

4）对比分析点火线圈有隔离层和无隔离层时，点火系统电源线上的共模干扰电压的频谱图，得出带有隔离层的点火线圈降低点火系统电源线上电磁干扰的具体情况，通过不断调整金属隔离层模型的结构参数，得到能够实现最佳抗电磁干扰的结构参数。

进一步，所述结构参数包括材料属性、尺寸、位置、电参数和磁参数；

进一步，在步骤1）之前，还包括根据点火线圈的结构和工作原理，估算出初级绕组与次级绕组之间耦合电容近似值的步骤；

进一步，在步骤1）和步骤2）之间，还包括通过实验验证耦合电容近似值和步骤1）中仿真结果的步骤，以证明前述的耦合电容近似值分析和仿真结果符合真实情况。

本发明的有益效果是：

1.本发明的点火线圈通过在初级绕组和次级绕组之间增加金属隔离层的方法，不仅阻断了干扰信号直接从次级回路传播到初级回路，而且能够使干扰信号通过金属隔离层转移到接地平面上，避免了干扰信号传播到初级回路上对电源造成影响，相应地也减小了电源线的辐射发射能力；