一种汽车电磁兼容低压线束耦合仿真方法与流程

本发明属于汽车电磁兼容领域，尤其是涉及一种汽车电磁兼容低压线束耦合仿真方法。

背景技术：

当整车上某低压干扰线束的辐射干扰过大时，可能会对某些低压敏感线束产生干扰，比如fm天线线束。当打开车载收音机fm频段，会出现杂音。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在提出一种汽车电磁兼容低压线束耦合仿真方法，以实测敏感线束电流值与计算出干扰线束与敏感线束耦合后，敏感线仿真电流值进行对比，当线束之间的耦合干扰过大时，可提前通过整车线束总布置调整，来规避风险，降低出现问题的概率。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种汽车电磁兼容低压线束耦合仿真方法，包括如下步骤：

s1：对整车、低压干扰线束以及与低压干扰线束耦合的敏感线束的电大结构进行三维建模，并进行网格划分；

s2：获得干扰件端口与敏感件端口之间耦合特性的s参数；

s3：实车采集获得实测阻抗参数、干扰线束实测电流、敏感线束实测电流；

s4：根据s参数、实测阻抗参数以及干扰线束实测电流计算出敏感线束仿真电流；

s5：通过对比敏感线束的实测电流和敏感线束仿真电流，用来评估与敏感线束相连的敏感件是否满足电磁兼容的要求。

进一步的，步骤s2中干扰线束一端通过端口一与干扰件连接，另一端通过端口三并与保险盒一连接，所述敏感线束一端通过端口二与敏感件连接，另一端通过端口四与保险盒二连接；所述干扰线束与敏感线束耦合，获得表征干扰件端口与敏感件端口之间耦合特性的s参数。

进一步的，所述步骤s3的实测阻抗是通过矢量网络分析仪对端口一、端口二、端口三以及端口四进行采集获得、所述实测电流是通过频谱仪对端口一采集获得干扰线束实测电流值，以及对端口二进行采集获得敏感线束实测电流值。

进一步的，步骤s4中，计算出敏感线束仿真电流公式为：

i＝(z+zsl)^-1v

其中，所述zsl为干扰件等效阻抗；z为阻抗参数矩阵；i为线束电流，il为干扰线束检测电流，ie为敏感线束检测电流，v为等效电压。

进一步的，通过s参数转化出计算敏感线束的阻抗参数矩阵z，所述s参数矩阵表示为：

其中，sll为干扰件端口到干扰件端口之间的散射系数，sle为干扰件端口到敏感件端口之间的散射系数，sel为敏感件端口到干扰件端口之间的散射系数，see为敏感件端口到敏感件端口之间的散射系数；

所述s参数矩阵与阻抗参数矩阵z相互转化，所述z参数矩阵干扰件端口与敏感件端口之间的开路阻抗矩阵，转化公式为：

z＝z0·(e-s)^-1(e+s)，

其中，z0为常数50ω，e为单位矩阵，

通过转化公式可获得阻抗参数矩阵z；

所述所述阻抗参数矩阵z表示为：

其中，zll表示干扰件端口到干扰件端口之间的开路阻抗，zee表示敏感件端口到敏感件端口之间的开路阻抗，zle表示干扰件端口到敏感件端口之间的开路阻抗，zel表示敏感件端口到干扰件端口之间的开路阻抗。

进一步的，所述等效电压v，设定敏感件等效电压为0，干扰件等效电压vl计算公式如下：

v＝(zs+r)·i

zs为端口等效阻抗近似为实测阻抗参数，其中，zsl为干扰件端口等效阻抗，zse为敏感件端口等效阻抗；

r为干扰件端口往线束方向看的等效阻抗，可通过矢量网络分析仪测得；

i为干扰件端口一电流可用频谱仪测得。

相对于现有技术，本发明所述的一种汽车电磁兼容低压线束耦合仿真方法具有以下有益效果：

(1)本发明所述的实测敏感线束电流值与计算出干扰线束与敏感线束耦合后，敏感线仿真电流值进行对比，当线束之间的耦合干扰过大时，可提前通过整车线束总布置调整，来规避风险，降低出现问题的概率。

(2)本发明所述的一种汽车电磁兼容低压线束耦合仿真方法可提前预测敏感线束上的电流值，帮助设计人员提前进行敏感件接口防护措施，减少实车测试在出现问题后，重新修改敏感件的概率，降低重新开模成本、缩短开发周期。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的一种汽车电磁兼容低压线束耦合仿真方法示意图；

图2为本发明实施例所述的干扰件等效电路模型示意图；

图3为本发明实施例所述的二端口网络示意图；

图4为本发明实施例所述的二端口网络模型示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1、图2所示，一种汽车电磁兼容低压线束耦合仿真方法，包括如下步骤：

s1：对整车、低压干扰线束以及与低压干扰线束耦合的敏感线束的电大结构进行三维建模，并进行网格划分；

s2：获得表征干扰件端口与敏感件端口之间耦合特性的s参数；

s3：实车采集获得实测阻抗参数、干扰线束实测电流、敏感线束实测电流；

s4：根据s参数、实测阻抗参数以及干扰线束实测电流计算出敏感线束仿真电流；

s5：通过对比敏感线束实测电流和敏感线束仿真电流，用来评估与敏感线束相连的敏感件是否满足电磁兼容的要求。

敏感件为fm天线，敏感线束为fm天线线束，保险盒一为多媒体主机；干扰件为行车记录仪，干扰线束为行车记录仪连接的电源线，保险盒二为驾驶舱保险盒；在干扰线束与敏感线束在一定的空间距离内，会出现敏感线束与干扰线束相互干扰的情况，本发明申请通过将敏感线束与干扰线束相互耦合，通过对线束进行三维建模获得s参数，并通过仪器检测获得实测阻抗参数、干扰线束实测电流，通过相关公式计算出干扰线束与敏感线束耦合后，敏感线仿真电流值，再通过仪器检测处敏感线束实测电流值，两个电流值对比，来评估与敏感线束相连的敏感件是否满足电磁兼容的要求。

如图1、图2所示，步骤s2中干扰线束一端通过端口一与干扰件连接，另一端通过端口三并与保险盒一连接，所述敏感线束一端通过端口二与敏感件连接，另一端通过端口四与保险盒二连接；所述干扰线束与敏感线束耦合，获得表征干扰件端口与敏感件端口之间耦合特性的s参数。

通过现有技术软件hyperworks仿真获得s参数。

如图1、图2所示，步骤s3的实测阻抗是通过矢量网络分析仪对端口一、端口二、端口三以及端口四进行采集获得、所述实测电流是通过频谱仪对端口一采集获得干扰线束实测电流值，以及对端口二进行采集获得敏感线束实测电流值。

所述端口一、端口二、端口三以及端口四所述矢量网络分析仪为现有技术，可采用znc3型号；所述频谱仪为现有技术，可采用fsh4型号。

如图1、2所示，步骤s4中，计算出敏感线束仿真电流公式为：

i＝(z+zsl)^-1v

其中，所述zsl为干扰件等效阻抗；z为阻抗参数矩阵；i为线束电流，il为干扰线束检测电流，ie为敏感线束检测电流，v为等效电压。

可提前预测敏感线束上的电流值，帮助设计人员提前进行敏感件接口防护措施，减少实车测试在出现问题后，重新修改敏感件的概率，降低重新开模成本、缩短开发周期。

如图1、图2所示，通过s参数转化出计算敏感线束的阻抗参数矩阵z，所述s参数矩阵表示为：

其中，sll为干扰件端口到干扰件端口之间的散射系数，sle为干扰件端口到敏感件端口之间的散射系数，sel为敏感件端口到干扰件端口之间的散射系数，see为敏感件端口到敏感件端口之间的散射系数；

所述s参数矩阵与阻抗参数矩阵z相互转化，所述z参数矩阵干扰件端口与敏感件端口之间的开路阻抗矩阵，转化公式为：

z＝z0·(e-s)^-1(e+s)，

其中，z0为常数50ω，e为单位矩阵，

通过转化公式可获得阻抗参数矩阵z；

所述所述阻抗参数矩阵z表示为：

其中，zll表示干扰件端口到干扰件端口之间的开路阻抗，zee表示敏感件端口到敏感件端口之间的开路阻抗，zle表示干扰件端口到敏感件端口之间的开路阻抗，zel表示敏感件端口到干扰件端口之间的开路阻抗。

所述阻抗参数矩阵z与s参数转化计算可以通过现有软件matlab计算。

如图1-4所示，所述等效电压v，设定敏感件等效电压为0，干扰件等效电压vl计算公式如下：

v＝(zs+r)·i

zs为端口等效阻抗近似为实测阻抗参数，其中，zsl为干扰件端口等效阻抗，zse为敏感件端口等效阻抗；

等效阻抗zs近似于实测阻抗参数，所述实测阻抗参数通过矢量网络分析仪测得，进一步得到等效阻抗zs、zsl。

r为干扰件端口往线束方向看的等效阻抗，可通过矢量网络分析仪测得；

i为干扰件端口一电流可用频谱仪测得。

如图3所示，为进行实车线束的仿真，在耦合路径未知的情况下，进行二端口网络建模，端口五表示干扰件端口，端口六表示敏感件端口，此时表征传输路径的多端口网络单独作为耦合途径。

如图4所示，两个端口均用等效电路表征端口特性，其中，干扰件用等效干扰电压和等效输出阻抗串联的电路形式表征，敏感件只用等效输出阻抗表征。

用等效电路表征的零部件端口特性与端口电压电流之间的关系：

化简后可得：

zi＝v-zsli

i·(z+zsl)＝v

i＝(z+zsl)^-1v

其中，ul为干扰件干扰电压、ue为敏感件的干扰电压，

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。