电动汽车高压配电分布图
在150k-30mhz频段，电动汽车的re问题通常是由高压系统产生的。高压系统通常由动力电池包、高压配电箱（pdu）、电机控制器（mcu）、dc/dc、obc、ptc、空调（ac）、高压线束等组成。re的噪声源头可能来自mcu、dcdc、obc等不同的部件，辐射的主体主要来自高压线束。市场上越来越多的车企采用多合一电驱系统，在提升集成化的同时，也增加了系统的复杂度。整车re（辐射发射）就是车企面临的一个巨大的设计挑战。
从电磁仿真的角度来看，在前面讲过的mcu部件级emc仿真中，我们通常会把pcb、结构、cable等放在一起来3d建模，这样的方法简单粗暴，非常适合emc工程师学习和掌握。但是对于整车re仿真来说，车身尺寸会超过5米，如果把整车和pcb放在一起，网格数量将达到十几亿甚至更多，即使采用gpu加速，仿真效率还是偏低。
在本期的仿真案例中，我们给大家展示一些新的整车re仿真的思路，从高压线束建模开始，利用“cable studio 模块级连模型 整车场路协同模型”的方法，希望对cst软件的客户有所帮助。
创建高压线束的3d模型
电动汽车上的高压母线通常采用屏蔽线。屏蔽线从内到外依次是：芯线、内绝缘层、编织屏蔽层、铝箔屏蔽层（可选）、外绝缘层。屏蔽线可以更好的抑制电磁辐射，影响因素包括：屏蔽层的材料、编织密度、接地情况等。利用cst软件的cable工作室，可以非常方便、快速地创建屏蔽线的模型。首先，利用cable工作室对屏蔽线的线径、材料、屏蔽层等进行定义，详细的介绍大家可以参考cst软件的help文件，以及公众号文章。
cable工作室的操作界面
屏蔽层参数的定义
接下来我们要用到cable to 3d功能，一键实现高压屏蔽线的3d建模。可以看到屏蔽层已经自动生成thin panel材料，并且定义好材料参数。
creat 3d cable界面
自动生成的屏蔽线3d模型
屏蔽层细节及材料定义
创建多合一电驱仿真模型
多合一电驱仿真3d模型
车企在设计多合一电驱时会采用不同的系统方案，这里我创建的模型仅供参考，3d模型包括mcu模块（含pcb）、电机、高压母线连接器等。其中高压母线连接器是屏蔽线接地的位置，要特别注意屏蔽层的接地方式，这些关键点都会影响re的结果。
创建整车场路协同模型
整车re的潜在噪声源比较多，在本案例中我们设定的噪声源来自mcu模块，辐射主体是从电池包到mcu的高压直流线束。既然是场路协同仿真，要创建的模型自然分为3d和电路两部分。
首先是创建3d模型，首先对整车模型进行简化处理，简化过程非常考验工程师的emc经验，凡是对结果有影响的金属部件都需要保留。简化后的模型再经过达索前处理软件powerdelta生成nastran格式的网格，然后再导入cst软件。经过处理后的网格质量更高，不仅可以减少仿真报错的概率，还可以极大提升仿真效率。
整车结构模型（nastran格式）
高压直流母线及内部模型细节
处理完3d模型之后，再切换到cst软件的电路工作室，这里是创建电路模型的地方。关于电池包的建模方法，将在后续的文章中详细介绍，请大家保持关注。
整车系统级电路模型
创建整车re测试场景
re测试的场景建模同样非常重要，在建模时必须参考标准的要求。这里我们参考gb/t-18387的要求，在车身前后左右四个位置放置e-probe，距离车身3m。为了更好的监测cable周围的场强分布，也可以在cable周围多放置一些e-probe。到此为止，整车re仿真模型的创建基本完成。在接下来的3d求解时建议选择频域f求解器，cst软件从2023版本开始，f求解器支持thinpanel材料设置，这一点对于屏蔽线缆的低频段3d仿真非常重要，该功能我们将在后续的案例中给大家展示。
gb/t-18387规定的re电场测试天线位置
整车re测试场景建模（顶视图）
整车re测试场景建模（侧视图）
cable周围的e-probe
f求解器的四面体网格
利用idem对3d仿真结果进行处理
整车的结构模型非常复杂，用idem对s参数结果进行预处理非常重要。idem详细的应用介绍，小伙伴们可以参考。idem处理之后，接下来就是进行场路协同计算。
idem数据处理界面
整车re仿真结果分析
终于到了看仿真结果的阶段，按照老惯例，在看emc结果之前首先确认关键信号是否正确，包括vds电压波形、电机phase电压电流波形、dc输入的电压电流等。
vds电压波形
电机phase电流波形
电机phase电压波形
前面提到，非屏蔽线两侧的接地情况会影响re结果。我们先仿真屏蔽线两端接地，并且屏蔽层都是采用360度搭接的方式，这是最理想的情况。从re结果来看，结果pass，并且裕量非常大。
如果屏蔽层接地不好，或者只有一端接地，甚至换成非屏蔽线呢？这里先卖个关子，我们将在下一篇中做详细的分析。
（内容、图片来源：cst仿真专家之路公众号，侵删）
凯发网站的版权与免责声明：
凡未注明作者、来源的内容均为转载稿，如出现凯发网站的版权问题，请及时联系凯发网站处理。我们对页面中展示内容的真实性、准确性和合法性均不承担任何法律责任。如内容信息对您产生影响，请及时联系凯发网站修改或删除。
