【導讀】本文以開展整車EMC數(shù)值仿真分析工作為背景,融合行業(yè)內(nèi)認證測試標準,探討了針對車輛EMC問題數(shù)值仿真分析工作的關(guān)鍵性技術(shù)。
整車EMC數(shù)值仿真的關(guān)鍵技術(shù)
在現(xiàn)代整車電子計算機輔助設計中,一項具體的設計措施包含:原有狀態(tài)分析-設計措施-實施效果的估計驗證三個階段。“原有狀態(tài)分析”為設計提供依據(jù),“估計驗證”是為了檢驗設計的效果,通常它們都是借助計算機數(shù)字仿真技術(shù)來事項的。而整車EMC計算機仿真分析是可以在上述全部三個階段都可以實施的技術(shù)并提出指導性建議的技術(shù)。整車EMC計算機仿真技術(shù),是解決整車電子技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵,因此能很好的帶動我國整車工業(yè)的發(fā)展,從而帶來良好的市場前景和經(jīng)濟效益。
圖題:車身模型處理前后對比
所以,開展整車EMC計算機仿真分析的迫切性及顯著的經(jīng)濟效益是毋庸置疑的,但是實施這項技術(shù)并不僅僅依靠單一工作站的數(shù)值仿真。由于整車EMC問題是屬于整車工業(yè)內(nèi)的交叉領(lǐng)域的范疇,所以進行EMC問題的數(shù)值仿真需要車身、電子電控、測試等領(lǐng)域的通配合作??偟膩碚f,如要系統(tǒng)地開展整車EMC數(shù)值仿真分析,需要解決以下幾項關(guān)鍵技術(shù):
前期分析參數(shù)整理
前期分析參數(shù)主要包括車載電子設備的電氣參數(shù)和幾何參數(shù)。這些可以根據(jù)設計、裝車調(diào)試、整車試驗的不同階段由以下方法獲得:①根據(jù)設計數(shù)據(jù)得到;②使用相似產(chǎn)品數(shù)據(jù)代替;③根據(jù)經(jīng)驗或資料數(shù)據(jù);④實際測試;⑤由規(guī)范或標準的數(shù)據(jù)獲得。
車身實體幾何模型的簡化
為了減少不必要的計算量,前期需要對車身幾何實體模型進行簡化。如微小的螺絲孔、細小的孔縫等,都需要刪除。并把有多個平面合成的實體等效為同一個。國外整車廠現(xiàn)有的研究表明,在整車EMC數(shù)值仿真分析中,對車身實體幾何模型的預處理占全部EMC仿真分析的工作量80%以上。但是目前所針對車身模型的簡化并無統(tǒng)一規(guī)范化的方法,計算所得到的結(jié)果差異很大,所以制定相應模型簡化規(guī)范十分必要。
仿真分析激勵源
無論整車或零部件的傳導、輻射干擾,其最基本的原因都是在車內(nèi)線束中存在無意傳導諧波信號。即引起整車或零部件EMC問題的源頭是各電氣總成中的有意/無意傳導干擾信號。在設計初期或零部件裝車前,這些信息是未知的,而影響整個仿真分析工作有效性最關(guān)鍵的就是激勵源模型建立的準確性。針對不同的控制部件(如ECU、TCU),可以采取簡單等效電路抹胸,或SPICE模型、S參數(shù)模型或早期型號類似數(shù)據(jù)代替。而對于結(jié)構(gòu)比較簡單的電機類、閃光器類則可根據(jù)設計參數(shù)建立簡單的調(diào)制電流源或電壓源來等效。
目前,高端整車網(wǎng)絡化的電氣節(jié)點有幾十個,與復雜類的電控單元所連接的線束多達上百根,建立這些線束端口節(jié)點的激勵源模型是不現(xiàn)實的。所以對所有車載電氣設備建立所對應的激勵源就有所取舍??梢愿鶕?jù)大功率設備、關(guān)鍵敏感類部件(關(guān)系行車安全)等對應建立模型,而其他相對次要的可以不予考慮。但是對各電氣節(jié)點模型的取舍問題,并無規(guī)范化原則。
目前,國內(nèi)整車制造行業(yè)內(nèi)掌握整車EMC技術(shù)的人員不多,且對EMC技術(shù)不重視,總是出現(xiàn)問題后才去解決,對此類技術(shù)的重視和投資程度不夠。
開展整車系統(tǒng)級EMC數(shù)值仿真分析的最終目的是提高整車電器產(chǎn)品的EMC測試一次性通過率,避免了在產(chǎn)品定型、生產(chǎn)后的實際EMC測試未達標,而采取相應的整改措施,浪費大量的人力、物力,變相地提高了產(chǎn)品的成本。同時也縮短了整車電器產(chǎn)品的研發(fā)周期,減少產(chǎn)品成本、縮短開發(fā)新車型的周期, 增加新車型更新?lián)Q代、占領(lǐng)市場的速度,提高整車制造廠商的競爭力。但使整車EMC數(shù)值仿真分析融入到產(chǎn)品開發(fā)流程、指導設計、進行真正意義的虛擬測試,還有一段崎嶇、漫長的路要走。