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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 윤익재
- 발행연도
- 2021
- 저작권
- 충남대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수13
이 논문의 연구 히스토리 (3)
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최근 몇 년 동안 자동차에서 전자 장치의 비율이 급격히 증가하고 있으며, 이로 인해 차량의 EMI (Electromagnetic Interference) 문제가 중요한 이슈로 떠오르고 있다. 자동차 부품의 개발이 완료되면 자동차 제조사 및 부품사는 국제규격인 CISPR 25 (International Special Committee on Radio Interference) 또는 제조사 자체 규격에 따라 부품 단품 테스트와 부품을 차량에 장착 후 진행하는 실차 테스트에서 부품에 의한 복사성 방출 측정테스트를 진행하고 있다. 특히 실차 테스트의 경우 차량 양산 직전에 진행되므로 문제가 발생할 경우 해결 또한 쉽지 않고 그에 따른 비용 및 시간이 많이 소요되고 있는 실정이 실정이다. 그래서 본 논문에서는 실차테스트 중 하나인 RFI(Radio Frequency Interference) 테스트의 AM대역에서 방사성 노이즈 레벨을 시뮬레이션 결과와 실험 결과의 비교 분석을 통해 예측 및 경향성을 확인해 봄으로서 이러한 리스크를 줄일 수 있는 초안을 만들고자 한다.
연구의 첫번째로 차량 루프에 장착되는 라디오 안테나인 샤크 핀 안테나를 모델링하였다. 이 안테나는 FM대역의 신호를 수신하도록 설계된 안테나로 본 연구범위인 AM대역의 신호를 수신 가능하도록 안테나 임피던스 매칭을 통해 AM대역으로 공진주파수를 변경해 주었다.
두번째는 블로워 모터를 대신할 소스 모노폴 안테나를 모델링 하였으며 이 안테나는 차량 내 블로워 모터 위치에 배치하여 라디오 안테나와 S21을 통해 커플링 레벨을 확인하였다.
세번째는 모터 케이블에서 방사되는 CM전류와 DM전류에 대한 전자기 노이즈의 커플링을 확인하기 위해 모터 케이블에 BCI 평가벙법을 적용하여 전류를 인가한 뒤 케이블과 안테나 사이의 커플렝 레벨을 확인하였다.
모터와 안테나 사이의 커플링은 실험과 시뮬레이션에서 모두 약 -100 dB차이를 보여 잘 일치하였다. 또한 케이블 커플링은 실험에서 CM은 최대 -43 dB, DM은 최대 -76 dB이고 시뮬레이션에서는 CM은 최대 -28 dB, DM은 최대 -44 dB 커플링 되었다. 케이블 커플링은 DM 보다는 CM에서 커플링 레벨이 높은 경향성을 보여주었다. 결과적으로 AM대역에서는 모터에 의한 방사보다는 케이블 방사에 의한 전자기 노이즈 커플링이 우세함을 확인하였다. 그리고 실험 보다는 시뮬레이션에서 커플링 레벨이 더 높게 계산되었는데, 이는 시뮬레이션 상에서 차량의 모든 부품이 모델링 되지 않은 환경에서 오는 차이인 것으로 판단된다.
본 연구를 통해 차량에서 블로워 모터의 전자기 노이즈 방사에 대한 실차 RFI 평가를 시뮬레이션 계산을 통해 유의미하게 예측할 수 있다는 결과를 얻을 수 있음을 보였다. 특히 최소한의 구성인 차체, 소스 안테나, 케이블 하네스, 라디오 안테나만을 사용하여 시뮬레이션 셋업을 구현하였을 때의 결과 타당성을 제시하였다. 이번 연구결과를 바탕으로 시뮬레이션 결과의 정확도를 보다 높이기 위해 차량 구조에 따른 부품의 추가 배치 및 전자기 특성 반영을 통해 결과 예측도를 개선하는 작업을 향후 연구 과제로 삼으려 한다.
연구의 첫번째로 차량 루프에 장착되는 라디오 안테나인 샤크 핀 안테나를 모델링하였다. 이 안테나는 FM대역의 신호를 수신하도록 설계된 안테나로 본 연구범위인 AM대역의 신호를 수신 가능하도록 안테나 임피던스 매칭을 통해 AM대역으로 공진주파수를 변경해 주었다.
두번째는 블로워 모터를 대신할 소스 모노폴 안테나를 모델링 하였으며 이 안테나는 차량 내 블로워 모터 위치에 배치하여 라디오 안테나와 S21을 통해 커플링 레벨을 확인하였다.
세번째는 모터 케이블에서 방사되는 CM전류와 DM전류에 대한 전자기 노이즈의 커플링을 확인하기 위해 모터 케이블에 BCI 평가벙법을 적용하여 전류를 인가한 뒤 케이블과 안테나 사이의 커플렝 레벨을 확인하였다.
모터와 안테나 사이의 커플링은 실험과 시뮬레이션에서 모두 약 -100 dB차이를 보여 잘 일치하였다. 또한 케이블 커플링은 실험에서 CM은 최대 -43 dB, DM은 최대 -76 dB이고 시뮬레이션에서는 CM은 최대 -28 dB, DM은 최대 -44 dB 커플링 되었다. 케이블 커플링은 DM 보다는 CM에서 커플링 레벨이 높은 경향성을 보여주었다. 결과적으로 AM대역에서는 모터에 의한 방사보다는 케이블 방사에 의한 전자기 노이즈 커플링이 우세함을 확인하였다. 그리고 실험 보다는 시뮬레이션에서 커플링 레벨이 더 높게 계산되었는데, 이는 시뮬레이션 상에서 차량의 모든 부품이 모델링 되지 않은 환경에서 오는 차이인 것으로 판단된다.
본 연구를 통해 차량에서 블로워 모터의 전자기 노이즈 방사에 대한 실차 RFI 평가를 시뮬레이션 계산을 통해 유의미하게 예측할 수 있다는 결과를 얻을 수 있음을 보였다. 특히 최소한의 구성인 차체, 소스 안테나, 케이블 하네스, 라디오 안테나만을 사용하여 시뮬레이션 셋업을 구현하였을 때의 결과 타당성을 제시하였다. 이번 연구결과를 바탕으로 시뮬레이션 결과의 정확도를 보다 높이기 위해 차량 구조에 따른 부품의 추가 배치 및 전자기 특성 반영을 통해 결과 예측도를 개선하는 작업을 향후 연구 과제로 삼으려 한다.
목차
목 차표 목차 iii그림 목차 v1장. 서 론 11.1 연구 배경 및 목적 11.2 연구 내용 32장. 이론적 배경 52.1 실차 RFI 평가 52.2 케이블에서 DM 및 CM 방사 83장. 시뮬레이션 모델링 113.1 차체 모델링 113.2 샤크 핀(Shark Fin) 안테나 모델링 123.3 샤크 핀(Shark Fin) 안테나 LNA 이득 측정 173.4 소스 (source) 모노폴 안테나 모델링 194장. 소스 모노폴 안테나에서 AM 라디오 안테나로 전자기 커플링 224.1 블로워 모터 위치에서의 전자기 커플링 실험 224.2 블로워 모터 위치에서의 전자기 커플링 시뮬레이션 254.3 실험 결과와 시뮬레이션의 결과 비교 285장. 모터 케이블에서 AM 라디오 안테나로 전자기 커플링 295.1 모터 케이블에서 전자기 커플링 실험 295.2 모터 케이블에서 전자기 커플링 시뮬레이션 335.3 실험 결과와 시뮬레이션 결과 비교 396장. 결론 41참고문헌 43
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