JP2021022387A - Computer simulation method - Google Patents

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則秋 平賀
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Abstract

To reproduce environment in which a plurality of portions of a wire harness network spread around a vehicle are simultaneously disturbed.SOLUTION: A vehicle has, for example, an electrical component connected by a wire harness and being verified to satisfy immunity characteristics in a standardized test method by a simulation method using a transmission line model that modeled the wire harness. The simulation method includes the steps of: modeling the wire harness as the transmission line model; setting a plurality of noise injection points to the transmission line model; and simultaneously injecting a noise signal into each of the noise injection points.SELECTED DRAWING: Figure 20

Description

本明細書中に開示されている発明は、イミュニティ特性を評価するためのコンピュータシミュレーション方法に関する。 The invention disclosed herein relates to a computer simulation method for evaluating immunity characteristics.

従来より、導電性ワイヤーハーネス等の伝送線路を有する構造体(車両、鉄道、船舶、航空機など)の設計時、ないし、これに搭載されている種々の電装品の設計時には、そのイミュニティ特性またはエミッション特性を評価するための手段として、実測ベンチマークのほかに、EMC[electro-magnetic compatibility]コンピュータシミュレーションが広く一般に利用されている。 Conventionally, when designing a structure (vehicle, railroad, ship, aircraft, etc.) having a transmission line such as a conductive wire harness, or when designing various electrical components mounted on the structure, its immunity characteristics or emissions. In addition to actual measurement benchmarks, EMC [electro-magnetic compatibility] computer simulation is widely and generally used as a means for evaluating characteristics.

なお、上記に関連する従来技術の一例としては、本願出願人による特許文献1のほか、特許文献2や非特許文献1などを挙げることができる。 As an example of the prior art related to the above, in addition to Patent Document 1 by the applicant of the present application, Patent Document 2 and Non-Patent Document 1 can be mentioned.

特開2015−75390号公報JP-A-2015-75390 特開2013−242649号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-242649

田中宏哉ら、「BCI(Bulk Current Injection)試験系のシミュレーションモデル」、技術研究報告.EMCJ, 環境電磁工学、一般社団法人電子情報通信学会、2012年8月31日、第112巻、第201号、p.47−50Hiroya Tanaka et al., "Simulation model of BCI (Bulk Current Injection) test system", technical research report. EMCJ, Environmental Electromagnetic Engineering, Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, August 31, 2012, Vol. 112, No. 201, p. 47-50

しかしながら、従来のEMCコンピュータシミュレーションでは、厳しい制約のある実測ベンチマークのワイヤーハーネス構造がそのままモデル化されていた。例えば、ワイヤーハーネスの全長を1700〜2000mmとし、EMCノイズの注入点を3ヶ所(DUTから150mm、450mm、750mmの位置)とするように、実測ベンチマークで規定されていた場合、EMCコンピュータシミュレーションのワイヤーハーネス構造についても、実測ベンチマークと同等の制約が課されていた。そのため、現実に生じ得る現象を十分にカバーし切れておらず、実際のイミュニティ特性またはエミッション特性を正しく評価することが難しかった。 However, in the conventional EMC computer simulation, the wire harness structure of the actual measurement benchmark with severe restrictions is modeled as it is. For example, if the total length of the wire harness is 1700 to 2000 mm and the injection points of EMC noise are set to 3 points (150 mm, 450 mm, 750 mm from the DUT) in the actual measurement benchmark, the wire of the EMC computer simulation The harness structure was also subject to the same restrictions as the actual measurement benchmark. Therefore, it is not possible to sufficiently cover the phenomena that may actually occur, and it is difficult to correctly evaluate the actual immunity characteristics or emission characteristics.

また、従来のEMCコンピュータシミュレーションでは、ワイヤーハーネスモデルを単一の特性インピーダンスで表していた。そのため、実測値とシミュレーション値との間には、少なからず乖離が生じていた。 Further, in the conventional EMC computer simulation, the wire harness model is represented by a single characteristic impedance. Therefore, there was a considerable discrepancy between the measured value and the simulated value.

また、従来の実測ベンチマーク及びEMCコンピュータシミュレーションでは、ノイズ電流を注入するためのノイズ注入点を1ヶ所とし、模擬的に設定されたワイヤーハーネスの特定ポイントから単独でノイズ電流の注入が行われていた。しかしながら、例えば、車両が落雷に晒された場合には、車両に張り巡らされたワイヤーハーネス網全体が同時に妨害を受ける。そのため、ノイズ注入点を1点とした従来の実測ベンチマーク及びEMCコンピュータシミュレーションは、あくまでも部分的な特性の確認手段に過ぎず、車両及びこれに搭載される電装品のイミュニティ特性を評価する上で、必要な試験ではあっても必要十分な試験とは言えなかった。 Further, in the conventional actual measurement benchmark and EMC computer simulation, the noise injection point for injecting the noise current is set to one place, and the noise current is injected independently from a specific point of the wire harness set in a simulated manner. .. However, for example, when a vehicle is exposed to a lightning strike, the entire wire harness network stretched around the vehicle is simultaneously disturbed. Therefore, the conventional actual measurement benchmark and EMC computer simulation with one noise injection point are merely a means for confirming partial characteristics, and are used to evaluate the immunity characteristics of the vehicle and the electrical components mounted on the vehicle. Although it was a necessary test, it was not a necessary and sufficient test.

本明細書中では、本願の発明者によって見出された上記の課題に鑑み、イミュニティ特性またはエミッション特性を正しく評価することのできるコンピュータシミュレーション方法を提案する。また、本明細書中では、実測値とシミュレーション値との乖離を低減することのできる伝送線路モデルの生成方法を提案する。また、本明細書中では、伝送線路網の複数個所が同時に妨害を受けている環境を再現することのできるコンピュータシミュレーション方法を提案する。 In view of the above problems found by the inventor of the present application, the present specification proposes a computer simulation method capable of correctly evaluating immunity characteristics or emission characteristics. Further, in the present specification, a method for generating a transmission line model capable of reducing the discrepancy between the measured value and the simulated value is proposed. Further, in the present specification, a computer simulation method capable of reproducing an environment in which a plurality of transmission line networks are simultaneously disturbed is proposed.

本明細書中に開示されているコンピュータシミュレーション方法は、被試験デバイスが接続される伝送線路をモデル化した伝送線路モデルのパラメータを可変値とし、前記パラメータを掃引しながら前記被試験デバイスのイミュニティ特性またはエミッション特性を評価する構成とされている。 In the computer simulation method disclosed in the present specification, the parameters of the transmission line model that models the transmission line to which the device under test is connected are set to variable values, and the immunity characteristics of the device under test are swept while sweeping the parameters. Alternatively, it is configured to evaluate the emission characteristics.

また、本明細書中に開示されているコンピュータシミュレーション用の伝送線路モデル生成方法は、モデル化の対象となる伝送線路をその敷設状態に応じて少なくとも端部線と中間線の2種類に分類するステップと、前記端部線と前記中間線をそれぞれ個別にモデル化して端部線モデルと中間線モデルを生成するステップと、を有する構成とされている。 Further, the transmission line model generation method for computer simulation disclosed in the present specification classifies the transmission line to be modeled into at least two types, an end line and an intermediate line, according to the laying state thereof. The configuration includes a step and a step of individually modeling the end line and the intermediate line to generate an end line model and an intermediate line model.

また、本明細書中に開示されているコンピュータシミュレーション方法は、被試験デバイスに接続される伝送線路をモデル化した伝送線路モデルを用いて前記被試験デバイスのイミュニティ特性を評価するものであって、前記伝送線路へのノイズ注入点を複数設定するステップと、それぞれのノイズ注入点に対して同時にノイズ信号を注入するステップとを有する構成とされている。 Further, the computer simulation method disclosed in the present specification evaluates the immunity characteristics of the device under test by using a transmission line model that models the transmission line connected to the device under test. The configuration includes a step of setting a plurality of noise injection points into the transmission line and a step of simultaneously injecting a noise signal into each noise injection point.

なお、本発明のその他の特徴、要素、ステップ、利点、及び、特性については、以下に続く実施形態の詳細な説明やこれに関する添付の図面によって、さらに明らかとなる。 The other features, elements, steps, advantages, and properties of the present invention will be further clarified by the following detailed description of the embodiments and the accompanying drawings relating thereto.

本明細書中に開示されているコンピュータシミュレーション方法によれば、実際のイミュニティ特性またはエミッション特性を正しく評価することが可能となる。また、本明細書中で開示されている伝送線路モデル生成方法によれば、実測値とシミュレーション値との乖離を低減することのできる伝送線路モデルを生成することが可能となる。また、本明細書中に開示されているコンピュータシミュレーション方法によれば、伝送線路網の複数個所が同時に妨害を受けている環境を再現することが可能となる。 According to the computer simulation method disclosed in the present specification, it is possible to correctly evaluate the actual immunity characteristic or emission characteristic. Further, according to the transmission line model generation method disclosed in the present specification, it is possible to generate a transmission line model capable of reducing the discrepancy between the measured value and the simulation value. Further, according to the computer simulation method disclosed in the present specification, it is possible to reproduce an environment in which a plurality of transmission line networks are simultaneously disturbed.

車両に張り巡らされたワイヤーハーネス網の模式図Schematic diagram of the wire harness network stretched around the vehicle 電装品BCI試験の一例を示すブロック図Block diagram showing an example of electrical component BCI test 車両BCI試験の一例を示すブロック図Block diagram showing an example of vehicle BCI test 電装品エミッション試験の一例を示すブロック図Block diagram showing an example of electrical component emission test シミュレーションモデルの一例を示すブロック図Block diagram showing an example of a simulation model 誤動作電圧周波数特性と到達電圧周波数特性との比較例を示す図The figure which shows the comparative example of the malfunction voltage frequency characteristic and the reaching voltage frequency characteristic. ワイヤーハーネスの敷設例を模式的に示す断面図Cross-sectional view schematically showing an example of laying a wire harness 伝送特性の敷設位置依存性を示す周波数−ゲイン図Frequency-gain diagram showing the laying position dependence of transmission characteristics 単線モデルを模式的に示す断面図Sectional view schematically showing a single line model 端部線モデルを模式的に示す断面図Sectional view schematically showing the end line model 中間線モデルを模式的に示す断面図Sectional view schematically showing an intermediate line model 特性インピーダンスの実測波形図(CPAVS0.75f)Measured waveform diagram of characteristic impedance (CPAVS0.75f) 特性インピーダンスの実測波形図(IV8mmLFV)Measured waveform diagram of characteristic impedance (IV8mm 2 LFV) 伝送線路モデルのパラメータ値を示すテーブルA table showing the parameter values of the transmission line model 伝送線路モデルの記述例を示す模式図Schematic diagram showing a description example of a transmission line model シミュレーションによる再現例を示す周波数−特性インピーダンス図Frequency-characteristic impedance diagram showing an example of reproduction by simulation 伝送線路モデルの記述変更例を示す模式図(ノイズ注入点の増設時)Schematic diagram showing an example of changing the description of the transmission line model (when adding noise injection points) 伝送線路モデルの記述変更例を示す模式図(ノイズ注入位置の変更時)Schematic diagram showing an example of changing the description of the transmission line model (when changing the noise injection position) 伝送線路モデルの記述変更例を示す模式図(ワイヤー敷設状態の変更時)Schematic diagram showing an example of changing the description of the transmission line model (when changing the wire laying state) 新旧のEMC評価手法を対比して示すフローチャートFlow chart showing the old and new EMC evaluation methods in comparison パラメータの掃引範囲を示す模式図Schematic diagram showing the parameter sweep range 複数同時注入モデルの第1例を示す模式図Schematic diagram showing the first example of multiple simultaneous injection models 複数同時注入モデルの第2例を示す模式図Schematic diagram showing a second example of multiple simultaneous injection models ワイヤーループに垂直方向の磁界が印加されている様子を示す模式図Schematic diagram showing how a vertical magnetic field is applied to a wire loop ワイヤーループに斜め方向の磁界が印加されている様子を示す模式図Schematic diagram showing a state in which a magnetic field in an oblique direction is applied to a wire loop.

<ワイヤーハーネス網>
図1は、車両に張り巡らされたワイヤーハーネス網の模式図(=車両のスケルトン図)である。近年の車両Xには、多数の電装品(各種ランプ、各種ポンプ、各種ファン、電子サスペンション、ワイパー、ドアロック、パワーウィンドウ、電動ドアミラーなど)が搭載されており、これらの電装品とバッテリX1及びECU[electronic control unit]X2との間には、電力や信号を伝達するためのワイヤーハーネスX3が縦横無尽に張り巡らされている。このように、多数の電装品を搭載する車両Xには、その安全性や信頼性を高めるべく、様々なイミュニティ試験やエミッション試験が課せられている。
<Wire harness net>
FIG. 1 is a schematic diagram (= vehicle skeleton diagram) of a wire harness network stretched around a vehicle. Vehicle X in recent years is equipped with a large number of electrical components (various lamps, various pumps, various fans, electronic suspensions, wipers, door locks, power windows, electric door mirrors, etc.), and these electrical components and battery X1 and A wire harness X3 for transmitting electric power and a signal is stretched in all directions between the ECU [electronic control unit] X2. In this way, the vehicle X equipped with a large number of electrical components is subject to various immunity tests and emission tests in order to enhance its safety and reliability.

なお、ワイヤーハーネス網を有する構造体としては、車両以外にも、鉄道、船舶、航空機などを挙げることができる。 In addition to vehicles, railroads, ships, aircraft, and the like can be mentioned as structures having a wire harness network.

<電装品BCI試験(ISO11452−4)>
図2は、電装品BCI試験の一構成例を示すブロック図である。電装品BCI試験は、国際標準化機構(ISO[international organization for standardization])で標準化された「車載電子機器向けの狭帯域電磁放射エネルギーによる電気的妨害を評価するためのコンポーネント試験方法(ISO11452−4)」に準拠するイミュニティ試験の一つである。
<Electrical component BCI test (ISO11452-4)>
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the electrical component BCI test. The electrical component BCI test is a component test method (ISO11452-4) standardized by the International Organization for Standardization (ISO) for evaluating electrical interference caused by narrow-band electromagnetic radiant energy for in-vehicle electronic devices. It is one of the immunity tests that comply with.

本図に即してより具体的に述べると、電装品BCI試験は、測定対象回路ユニット100(またはその模擬ユニット)のイミュニティ特性を評価するための実測ベンチマークとして、ノイズ源部20、検知部30、コントローラ40、及び、インジェクションプローブ80を用いて実施される。 More specifically in accordance with this figure, the electrical component BCI test is a noise source unit 20 and a detection unit 30 as an actual measurement benchmark for evaluating the immunity characteristics of the circuit unit 100 to be measured (or its simulated unit). , Controller 40, and injection probe 80.

測定対象回路ユニット100は、被試験デバイス10(以下ではDUT[device under test]10と呼ぶ)が搭載される実際の製品(実機)に相当するものであり、DUT10のほかに、バッテリ50、電源フィルタ部60、及び、ワイヤーハーネス70を含む。また、測定対象回路ユニット100は、DUT10の疑似負荷を含む場合もある。 The circuit unit 100 to be measured corresponds to an actual product (actual machine) on which the device under test 10 (hereinafter referred to as DUT [device under test] 10) is mounted. In addition to the DUT 10, the battery 50 and the power supply The filter unit 60 and the wire harness 70 are included. Further, the measurement target circuit unit 100 may include a pseudo load of the DUT 10.

DUT10は、LSI[large-scale integrated circuit]11とこれを搭載したプリント配線基板(PCB[printed circuit board])を含む。もちろん、DUT10として、LSI11単体を用いることも可能である。なお、DUT10は、必ずしも実機デバイスである必要はなく、一般的には試験用の模擬デバイスを用いることが多い。 The DUT 10 includes an LSI [large-scale integrated circuit] 11 and a printed wiring board (PCB [printed circuit board]) on which the LSI [large-scale integrated circuit] 11 is mounted. Of course, it is also possible to use the LSI 11 alone as the DUT 10. The DUT 10 does not necessarily have to be an actual device, and in general, a simulated device for testing is often used.

特に、複数LSIの相互比較(例えば、新モデルLSIと旧モデルLSIとの相互比較や、自社LSIと他社コンパチブルLSIとの相互比較)を行う場合には、評価対象となるLSI以外の構成要素(PCBのサイズや配線パターン、ないしは、PCBに搭載されるディスクリート部品の種類や特性など)が共通化された試験用の模擬デバイスを用いることが望ましい。 In particular, when performing mutual comparison of multiple LSIs (for example, mutual comparison between a new model LSI and an old model LSI, or mutual comparison between an in-house LSI and a compatible LSI of another company), components other than the LSI to be evaluated (for example, It is desirable to use a simulated device for testing in which the size and wiring pattern of the PCB, or the types and characteristics of discrete components mounted on the PCB are standardized.

ノイズ源部20は、DUT10の端子(図2では電源端子VCCを例示)に高周波ノイズ信号(妨害波電力)を注入する主体であり、シグナルジェネレータ21と、RFアンプ22と、双方向性結合器23と、進行波側パワーセンサ24と、反射波側パワーセンサ25と、パワーメータ26と、50Ω伝送線路28と、を含む。 The noise source unit 20 is a main body that injects a high-frequency noise signal (interference wave power) into the terminals of the DUT 10 (the power supply terminal VCS is illustrated in FIG. 2), and is a signal generator 21, an RF amplifier 22, and a bidirectional coupler. 23, a traveling wave side power sensor 24, a reflected wave side power sensor 25, a power meter 26, and a 50Ω transmission line 28 are included.

シグナルジェネレータ(SG[signal generator])21は、正弦波状の高周波ノイズ信号を発生する。また、シグナルジェネレータ21は、必要に応じて高周波ノイズ信号に変調を加えることもある。高周波ノイズ信号の発振周波数、振幅、変調は、いずれもコントローラ40によって制御することができる。なお、妨害波がパルスである場合には、パルスジェネレータ(PG[pulse generator])を用いればよく、妨害波がインパルスである場合には、インパルスジェネレータ(IG[impulse generator])を用いればよい。 The signal generator (SG [signal generator]) 21 generates a sinusoidal high-frequency noise signal. The signal generator 21 may also modulate the high frequency noise signal as needed. The oscillation frequency, amplitude, and modulation of the high-frequency noise signal can all be controlled by the controller 40. When the disturbing wave is a pulse, a pulse generator (PG [pulse generator]) may be used, and when the disturbing wave is an impulse, an impulse generator (IG [impulse generator]) may be used.

RF[radio frequency]アンプ22は、シグナルジェネレータ21で生成された高周波ノイズ信号を所定の利得で増幅する。 The RF [radio frequency] amplifier 22 amplifies the high frequency noise signal generated by the signal generator 21 with a predetermined gain.

双方向性結合器(BDC[bi-directional coupler])23は、RFアンプ22で増幅された高周波ノイズ信号をDUT10に向かう進行波成分とDUT10から戻ってくる反射波成分に分離する。 The bi-directional coupler (BDC) 23 separates the high-frequency noise signal amplified by the RF amplifier 22 into a traveling wave component toward the DUT 10 and a reflected wave component returning from the DUT 10.

進行波側パワーセンサ24は、双方向性結合器23で分離された進行波成分の電力測定を行う。一方、反射波側パワーセンサ25は、双方向性結合器23で分離された反射波成分の電力測定を行う。なお、進行波側パワーセンサ24及び反射波側パワーセンサ25への各伝送線路は、いずれも疑似遮断状態(例えば、電力通過特性:−20dB以下)としておくことが望ましい。 The traveling wave side power sensor 24 measures the power of the traveling wave component separated by the bidirectional coupler 23. On the other hand, the reflected wave side power sensor 25 measures the power of the reflected wave component separated by the bidirectional coupler 23. It is desirable that each transmission line to the traveling wave side power sensor 24 and the reflected wave side power sensor 25 be in a pseudo cutoff state (for example, power passing characteristic: -20 dB or less).

パワーメータ26は、進行波側パワーセンサ24で測定された進行波電力と反射波側パワーセンサ25で測定された反射波電力をコントローラ40に送出する。コントローラ40は、進行波電力と反射波電力との差分演算を行うことにより、DUT10に対して実際に注入された電力を算出し、その算出結果を記録する。このように、DUT10への注入電力は、DUT10からかけ離れた位置のパワーメータ26で測定される。従って、DUT10への注入電力を高精度に測定するためには、高周波ノイズ信号伝送時のケーブル特性を高精度で把握しておくことが望ましい。 The power meter 26 transmits the traveling wave power measured by the traveling wave side power sensor 24 and the reflected wave power measured by the reflected wave side power sensor 25 to the controller 40. The controller 40 calculates the power actually injected into the DUT 10 by performing the difference calculation between the traveling wave power and the reflected wave power, and records the calculation result. In this way, the power injected into the DUT 10 is measured by the power meter 26 at a position far away from the DUT 10. Therefore, in order to measure the injection power into the DUT 10 with high accuracy, it is desirable to grasp the cable characteristics at the time of high frequency noise signal transmission with high accuracy.

検知部30は、DUT10の出力波形を監視してその監視結果をコントローラ40に送出する。検知部30としては、オシロスコープなどを好適に用いることができる。なお、検知部30の存在が電装品BCI試験に影響を及ぼさないように、高入力インピーダンス(1MΩ)でありかつ広帯域(3GHz)の差動プローブを使用して、DUT10から検知部30への伝送線路を疑似遮断状態とすることが望ましい。 The detection unit 30 monitors the output waveform of the DUT 10 and sends the monitoring result to the controller 40. An oscilloscope or the like can be preferably used as the detection unit 30. Transmission from the DUT 10 to the detection unit 30 using a differential probe with high input impedance (1MΩ) and wide band (3GHz) so that the presence of the detection unit 30 does not affect the electrical component BCI test. It is desirable to put the line in a pseudo cutoff state.

コントローラ40は、電装品BCI試験を統括制御する主体である。電装品BCI試験の実施に際して、コントローラ40は、例えば、DUT10に注入される高周波ノイズ信号の発振周波数を固定したまま、高周波ノイズ信号の振幅(注入電力)を徐々に大きくしていくように、シグナルジェネレータ21を制御する。また、コントローラ40は、上記の振幅制御と並行して、検知部30の監視結果に応じたLSI11の誤動作判定(クロック信号のパルス抜けや周波数乱れ、出力電圧の規格外れ、または、通信エラーなどを起こしたか否かの判定)を行う。そして、コントローラ40は、LSI11の誤動作発生時点におけるパワーメータ26の測定値の演算結果(DUT10への注入電力)を取得し、これを現在設定中の発振周波数と関連付けて記憶する。以降も、コントローラ40は、高周波ノイズ信号の発振周波数をスイープしながら上記測定を繰り返すことにより、高周波ノイズ信号の発振周波数と誤動作発生時の注入電力とを関連付けた誤動作電力周波数特性を求める。なお、コントローラ40としては、上記測定をシーケンシャルに実施し得るパーソナルコンピュータなどを好適に用いることができる。 The controller 40 is the main body that controls the electrical component BCI test in an integrated manner. When carrying out the electrical component BCI test, for example, the controller 40 signals so that the amplitude (injection power) of the high-frequency noise signal is gradually increased while the oscillation frequency of the high-frequency noise signal injected into the DUT 10 is fixed. Controls the generator 21. Further, in parallel with the above-mentioned amplitude control, the controller 40 determines the malfunction of the LSI 11 according to the monitoring result of the detection unit 30 (clock signal pulse omission, frequency disturbance, output voltage out-of-specification, communication error, etc.). Judgment as to whether or not it has occurred). Then, the controller 40 acquires the calculation result (injection power into the DUT 10) of the measured value of the power meter 26 at the time when the malfunction of the LSI 11 occurs, and stores this in association with the oscillation frequency currently being set. After that, the controller 40 repeats the above measurement while sweeping the oscillation frequency of the high-frequency noise signal to obtain the malfunction power frequency characteristic in which the oscillation frequency of the high-frequency noise signal and the injection power at the time of the malfunction occur. As the controller 40, a personal computer or the like capable of sequentially performing the above measurements can be preferably used.

バッテリ50は、DUT10に電力供給を行う直流電源である。例えば、車載用LSIを評価対象とする場合には、バッテリ50として車載バッテリを用いればよい。ただし、DUT10への直流電源としては、バッテリに限らず、商用交流電力から所望の直流電力を生成するAC/DCコンバータなどを用いることも可能である。 The battery 50 is a DC power source that supplies power to the DUT 10. For example, when an in-vehicle LSI is to be evaluated, an in-vehicle battery may be used as the battery 50. However, the DC power supply to the DUT 10 is not limited to a battery, and an AC / DC converter or the like that generates a desired DC power from commercial AC power can also be used.

電源フィルタ60は、ノイズ源部20からバッテリ50への伝送線路を疑似遮断状態とするための回路部であり、電源インピーダンス安定回路網61及び62(以下、LISN[line impedance stabilization network]61及び62と呼ぶ)を含む。LISN61及び62は、いずれもバッテリ50の見かけ上のインピーダンスを安定化させる。なお、LISN61は、バッテリ50の正極端子(+)とDUT10の電源端子(VCC)との間を結ぶ電源ラインに挿入されており、LISN62は、バッテリ50の負極端子(−)とDUT10のGND端子(VEE)との間を結ぶGNDラインに挿入されている。 The power supply filter 60 is a circuit unit for setting the transmission line from the noise source unit 20 to the battery 50 in a pseudo cutoff state, and is a power supply impedance stabilization network 61 and 62 (hereinafter, LISN [line impedance stabilization network] 61 and 62). Includes). Both LISN 61 and 62 stabilize the apparent impedance of the battery 50. The LISN61 is inserted into the power supply line connecting the positive electrode terminal (+) of the battery 50 and the power supply terminal (VCC) of the DUT10, and the LISN62 is the negative electrode terminal (-) of the battery 50 and the GND terminal of the DUT10. It is inserted in the GND line connecting to (VEE).

ワイヤーハーネス70は、DUT10と電源フィルタ部60との間を電気的に接続する1.5〜2.0m程度の導電部材である。ワイヤーハーネス70は、一本のワイヤーであってもよいし、若しくは、複数本のワイヤーを束ねたものであってもよい。なお、ワイヤーハーネス70には、所定の位置にインジェクションプローブ(インジェクショントランス)80が取り付けられており、ノイズ源部20の50Ω伝送線路28を介してバルク電流が注入される。 The wire harness 70 is a conductive member having a length of about 1.5 to 2.0 m that electrically connects the DUT 10 and the power supply filter unit 60. The wire harness 70 may be a single wire, or may be a bundle of a plurality of wires. An injection probe (injection transformer) 80 is attached to the wire harness 70 at a predetermined position, and a bulk current is injected through the 50Ω transmission line 28 of the noise source unit 20.

なお、電装品BCI試験では、ワイヤーハーネス70の全長が1700mm−2000mmと定められている。また、インジェクションプローブ80の取り付け位置(=DUT10とインジェクションプローブ80との距離)についても、150mm、450mm、及び、750mmの3か所のみに制限されている。 In the electrical component BCI test, the total length of the wire harness 70 is defined as 1700 mm-2000 mm. Further, the mounting position of the injection probe 80 (= distance between the DUT 10 and the injection probe 80) is also limited to only three positions of 150 mm, 450 mm, and 750 mm.

<車両BCI試験(ISO11451−4)>
図3は、車両BCI試験の一例を示すブロック図である。車両BCI試験は、先述のDUT10やワイヤーハーネス70などが車両Xに搭載されている状態で実施されるBCI試験であり、ISO11451−4に準拠する。
<Vehicle BCI test (ISO11451-4)>
FIG. 3 is a block diagram showing an example of a vehicle BCI test. The vehicle BCI test is a BCI test conducted in a state where the above-mentioned DUT 10, wire harness 70, and the like are mounted on the vehicle X, and conforms to ISO11451-4.

<電装品エミッション試験(CISPR25)>
図4は、電装品エミッション試験の一例を示すブロック図である。本図の電装品エミッション試験は、電装品のエミッション特性を評価するための実測ベンチマークであり、国際無線障害特別委員会(CISPR)が作成した規格CISPR25「車載受信機保護のための妨害波の限度値及び測定法」に準拠する。なお、電装品エミッション試験は、放射性エミッション測定と伝導性エミッション測定の2つに分かれる。放射性エミッション測定では、ワイヤーハーネス70から放射されるノイズの強度をアンテナ90で測定する。一方、伝導性エミッション測定では、電源フィルタ60の端子91(イミュニティ試験では未使用)を用いて、ワイヤーハーネス70を伝わるノイズの強度を測定する。このように、電装品エミッション試験は、ノイズの強度を測定するという点において、先の電装品BCI試験(図2)や車両BCI試験(図3)とは、その構成や目的が異なる。ただし、電装品エミッション試験においても、ワイヤーハーネス70の全長に制約があり、その点においては電装品BCI試験(図2)と何ら変わりがない。
<Emission test for electrical components (CISPR25)>
FIG. 4 is a block diagram showing an example of an electrical component emission test. The electrical component emission test in this figure is an actual measurement benchmark for evaluating the emission characteristics of electrical components. Value and measurement method ”. The electrical component emission test is divided into two types: radioactive emission measurement and conductive emission measurement. In the radioactive emission measurement, the intensity of noise radiated from the wire harness 70 is measured by the antenna 90. On the other hand, in the conductivity emission measurement, the intensity of noise transmitted through the wire harness 70 is measured by using the terminal 91 of the power supply filter 60 (not used in the immunity test). As described above, the electrical component emission test is different from the previous electrical component BCI test (FIG. 2) and vehicle BCI test (FIG. 3) in its configuration and purpose in that it measures the noise intensity. However, even in the electrical component emission test, the total length of the wire harness 70 is limited, and in that respect, there is no difference from the electrical component BCI test (FIG. 2).

<シミュレーションモデル>
図5は、シミュレーションモデルの一例を示すブロック図である。本構成例のシミュレーションモデルAは、実測ベンチマーク(図2の電装品BCI試験)全体をモデル化したものであり、バッテリ/LISNモデルA1と、DUTモデルA2と、BCIインジェクションプローブモデルA3と、ワイヤーハーネスモデルA4と、を組み合わせて成る。
<Simulation model>
FIG. 5 is a block diagram showing an example of a simulation model. The simulation model A of this configuration example is a model of the entire actual measurement benchmark (electrical component BCI test in FIG. 2), and includes a battery / LISN model A1, a DUT model A2, a BCI injection probe model A3, and a wire harness. It consists of a combination of model A4 and.

バッテリ/LISNモデルA1は、バッテリ50及び電源フィルタ60をモデル化したものである。なお、バッテリ50及び電源フィルタ60だけでなく制御系も接続される場合には、バッテリ/LISNモデルA1と並列に制御系モデルを加えればよい。 The battery / LISN model A1 is a model of the battery 50 and the power supply filter 60. When not only the battery 50 and the power filter 60 but also the control system is connected, the control system model may be added in parallel with the battery / LISN model A1.

DUTモデルA2は、DUT10をモデル化したものである。DUTモデルA2には、LSI11をモデル化したLSIモデル、PCBをモデル化したPCBモデル、及び、これらのイミュニティ挙動を表すイミュニティ・ビヘイビア・モデルなどが含まれている。 The DUT model A2 is a model of the DUT 10. The DUT model A2 includes an LSI model that models the LSI 11, a PCB model that models the PCB, and an immunity behavior model that expresses these immunity behaviors.

BCIインジェクションプローブモデルA3は、インジェクションプローブ80をモデル化したものである。 The BCI injection probe model A3 is a model of the injection probe 80.

ワイヤーハーネスモデルA4は、ワイヤーハーネス70をモデル化したものである。ワイヤーハーネスモデルA4には、その伝送特性を表すためのパラメータとして、ワイヤーハーネス70の全長に応じたパラメータLや、DUT10とインジェクションプローブ80との距離(=ノイズ注入位置と読み替えてもよい)に応じたパラメータLxが含まれている(詳細は後述)。 The wire harness model A4 is a model of the wire harness 70. In the wire harness model A4, as parameters for expressing the transmission characteristics, it corresponds to the parameter L according to the total length of the wire harness 70 and the distance between the DUT 10 and the injection probe 80 (= may be read as the noise injection position). The parameter Lx is included (details will be described later).

なお、電装品BCI試験のワイヤーハーネス構造をそのままモデル化する場合、上記ののパラメータL及びLxについては、ワイヤーハーネス70の全長制限(1700〜2000mm)やインジェクションプローブ80の位置制限(DUT10から150mm、450mm、750mmの位置)を反映するように、その値が制限されることになる。 When modeling the wire harness structure of the electrical component BCI test as it is, regarding the above parameters L and Lx, the total length limit of the wire harness 70 (1700 to 2000 mm) and the position limit of the injection probe 80 (DUT 10 to 150 mm, The value will be limited so as to reflect the positions of 450 mm and 750 mm).

<イミュニティ特性の評価手法>
図6は、誤動作電圧周波数特性(実線)と到達電圧周波数特性(破線)との比較例を示す図である。
<Evaluation method of immunity characteristics>
FIG. 6 is a diagram showing a comparative example of the malfunction voltage frequency characteristic (solid line) and the ultimate voltage frequency characteristic (broken line).

誤動作電圧周波数特性とは、LSI11が誤動作を起こす限界の高周波ノイズ信号の大きさをLSI11の所定点間に現れる端子電圧V_LSIで表したものである。なお、誤動作電圧周波数特性は、DPI[direct power injection]試験により得られる誤動作電力周波数特性(=DUT10が誤動作を起こす限界の高周波ノイズ信号の大きさをDUT10に注入される電力で表したもの)から求めることができる。一方、到達電圧周波数特性とは、電装品BCI試験(またはこれを模擬したコンピュータシミュレーション)において、LSI11の所定点間に到達して現れる到達電圧V_arrの周波数特性である。 The malfunction voltage frequency characteristic represents the magnitude of the high-frequency noise signal at the limit at which the LSI 11 malfunctions as a terminal voltage V_LSI that appears between predetermined points of the LSI 11. The malfunction voltage frequency characteristic is derived from the malfunction power frequency characteristic obtained by the DPI [direct power injection] test (= the magnitude of the high frequency noise signal at the limit where the DUT 10 causes a malfunction is expressed by the power injected into the DUT 10). Can be sought. On the other hand, the ultimate voltage frequency characteristic is a frequency characteristic of the ultimate voltage V_arr that appears between a predetermined point of the LSI 11 in the electrical component BCI test (or a computer simulation simulating the same).

上記の誤動作電圧周波数特性と到達電圧周波数特性とを比較することにより、LSI11のイミュニティ特性を評価することができる。例えば、図6において、破線が実線を上回っている発振周波数では、LSI11が誤動作を生じ得ると判断することができる。また、LSI11の各端子毎に上記と同様の比較を行えば、誤動作を生じ得る端子を特定することができるので、速やかに回路設計を改善することが可能となる。 The immunity characteristic of the LSI 11 can be evaluated by comparing the malfunction voltage frequency characteristic with the ultimate voltage frequency characteristic. For example, in FIG. 6, it can be determined that the LSI 11 may malfunction at an oscillation frequency in which the broken line exceeds the solid line. Further, by performing the same comparison as above for each terminal of the LSI 11, it is possible to identify the terminal that may cause a malfunction, so that the circuit design can be quickly improved.

なお、本図では、誤動作電圧周波数特性と到達電圧周波数特性との比較例を挙げて、イミュニティ特性の評価手法を説明したが、例えば、誤動作電流周波数特性(=LSI11が誤動作を起こす限界の高周波ノイズ信号の大きさをLSI11の所定部分に流れる端子電流I_LSIで表したもの)と到達電流周波数特性(=電装品BCI試験でLSI11の所定部分に到達して流れる到達電流I_arrの周波数特性)との比較を行うことによっても、LSI11のイミュニティ特性を評価することが可能である。 In this figure, the evaluation method of immunity characteristics has been described by giving a comparative example between the malfunctioning voltage frequency characteristics and the reaching voltage frequency characteristics. For example, the malfunctioning current frequency characteristics (= high frequency noise at the limit where the LSI 11 causes a malfunction). Comparison of signal magnitude expressed by terminal current I_LSI flowing in a predetermined part of LSI 11) and reaching current frequency characteristics (= frequency characteristics of reaching current I_arr flowing after reaching a predetermined part of LSI 11 in the electrical component BCI test) It is also possible to evaluate the immunity characteristics of the LSI 11 by performing the above.

<ワイヤーハーネスモデル>
次に、電装品BCI試験(図2)や電装品エミッション試験(図4)において使用されるワイヤーハーネスのシミュレーションモデルについて、その見直しを提案する。特に、今回の提案は、ワイヤーハーネスにおけるコモンモードインピーダンスのモデル化に関する。より具体的に述べると、以下では、複数本のワイヤーを束ねてワイヤーハーネスを形成するときのワイヤー敷設方法を定型化すると共に、実際のワイヤーハーネス構造に対応して高速処理を行うことが可能な伝送線路モデルを提案する。
<Wire harness model>
Next, we propose a review of the wire harness simulation model used in the electrical component BCI test (Fig. 2) and electrical component emission test (Fig. 4). In particular, this proposal relates to modeling common mode impedance in wire harnesses. More specifically, in the following, it is possible to standardize the wire laying method when bundling a plurality of wires to form a wire harness, and to perform high-speed processing corresponding to the actual wire harness structure. We propose a transmission line model.

図7は、ワイヤーハーネスの敷設例を模式的に示す断面図である。本図の例において、ワイヤーハーネスwhは、5本のワイヤーw1〜w5を束ねたものである。ワイヤーw1〜w5は、それぞれの被覆膜が接するように水平に敷設されていることを特徴とする。全てのワイヤーw1〜w5は、グラウンドプレーン(例えばテーブル上の銅板)から所定の距離(例えば50mm)だけ離して敷設されている。このような敷設状態を、本明細書中では「並行敷設」と呼ぶ。ワイヤーの敷設本数が増える場合には、水平方向にワイヤーの隣接本数を増やしていくものとする。 FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing an example of laying a wire harness. In the example of this figure, the wire harness wh is a bundle of five wires w1 to w5. The wires w1 to w5 are characterized in that they are laid horizontally so that their respective coating films are in contact with each other. All the wires w1 to w5 are laid at a predetermined distance (for example, 50 mm) from the ground plane (for example, a copper plate on a table). Such a laying state is referred to as "parallel laying" in the present specification. When the number of wires laid increases, the number of adjacent wires shall be increased in the horizontal direction.

本図の例では、ハッチング付きのワイヤーw1及びw5が端部線に相当し、白抜きのワイヤーw2〜w4が中間線に相当する。端部線とは、並行敷設された複数本のワイヤーのうち、少なくともその片側に他のワイヤーが隣接していない状態のものを指す。一方、中間線とは、その両側に他のワイヤーが隣接している状態のものを指す。なお、ワイヤーの並行敷設本数は、何本であっても構わない。 In the example of this figure, the hatched wires w1 and w5 correspond to the end lines, and the white wires w2 to w4 correspond to the intermediate lines. The end line refers to a plurality of wires laid in parallel in a state in which no other wire is adjacent to at least one side thereof. On the other hand, the intermediate line refers to a state in which other wires are adjacent to each other on both sides thereof. The number of parallel wires laid may be any number.

また、ワイヤーハーネスの伝送特性は、これに対向するGND(グラウンドプレーンなど)の存在によって決まる。ワイヤーハーネスとGNDとの相対位置について、最も近い位置は隣接であり、最も遠い位置は無限遠である。以下では、端部線と中間線との伝送特性差(=伝送特性の敷設位置依存性)について詳述する。 Further, the transmission characteristic of the wire harness is determined by the presence of a GND (ground plane or the like) facing the wire harness. Regarding the relative positions of the wire harness and GND, the closest position is adjacent and the farthest position is infinity. In the following, the difference in transmission characteristics between the end line and the intermediate line (= the laying position dependence of the transmission characteristics) will be described in detail.

図8は、ワイヤーw1〜w5それぞれの伝送特性が敷設位置依存性を持つことを示す周波数−ゲイン図である。なお、本図の実測結果は、並行敷設された5本のワイヤーw1〜w5について、それぞれの第1端を相互にショートしておき、それぞれの第2端を250Ω終端構造とする一方、計測対象のワイヤーのみ、その終端抵抗を直列200Ω抵抗と交換する、という実測環境で得られたものである。また、当然のことながら、ワイヤーw1〜w5としては、DC的にほぼ同インピーダンスのものを用いている。 FIG. 8 is a frequency-gain diagram showing that the transmission characteristics of the wires w1 to w5 have laying position dependence. The actual measurement results in this figure show that the first ends of the five wires w1 to w5 laid in parallel are short-circuited with each other, and the second end of each is a 250Ω terminating structure, while the measurement target. It was obtained in an actual measurement environment in which the terminating resistor of only the wire was replaced with a 200Ω resistor in series. Further, as a matter of course, as the wires w1 to w5, those having substantially the same impedance in terms of DC are used.

例えば、ワイヤーw1の伝送特性(実線)とワイヤーw2の伝送特性(小破線)とを比較した場合、40MHz〜100MHzの周波数帯域において、それぞれの伝送特性に差が生まれており、特に、61MHzで6dB(約4倍)の差を確認することができる(図中の太い矢印箇所を参照)。この差は、ワイヤーハーネスwhが妨害ノイズを受けた場合に、その妨害エネルギーがワイヤーw1及びw2に均一に伝搬しないことを示している。 For example, when comparing the transmission characteristics of wire w1 (solid line) and the transmission characteristics of wire w2 (small broken line), there is a difference in each transmission characteristic in the frequency band of 40 MHz to 100 MHz, and in particular, 6 dB at 61 MHz. You can see the difference (about 4 times) (see the thick arrow in the figure). This difference indicates that when the wire harness wh receives interference noise, the interference energy does not propagate uniformly to the wires w1 and w2.

一方、ワイヤーw1の伝送特性(実線)とワイヤーw5の伝送特性(二点鎖線)との間には、上記の周波数帯域における顕著な差が見られない。また、ワイヤーw2の伝送特性(小破線)、ワイヤーw3の伝送特性(大破線)、及び、ワイヤーw4の伝送特性(一点鎖線)の間にも、上記の周波数帯域における顕著な差が見られない。 On the other hand, no significant difference in the above frequency band is observed between the transmission characteristic of the wire w1 (solid line) and the transmission characteristic of the wire w5 (dashed-dotted line). Further, no significant difference in the above frequency band is observed between the transmission characteristics of the wire w2 (small dashed line), the transmission characteristics of the wire w3 (large dashed line), and the transmission characteristics of the wire w4 (dashed line). ..

上記の実測結果から、本願の発明者は、並行敷設されたワイヤーw1〜w5の特性インピーダンスがそれぞれの敷設状態(隣接状態)に応じた傾向を示すことに着目し、ワイヤーw1〜w5を少なくとも端部線グループ(w1及びw5)と中間線グループ(w2〜w4)の2種類に分類することができる、という知見を得るに至った。 From the above-mentioned actual measurement results, the inventor of the present application pays attention to the fact that the characteristic impedance of the wires w1 to w5 laid in parallel shows a tendency according to each laying state (adjacent state), and at least ends the wires w1 to w5. It has been found that it can be classified into two types, a department line group (w1 and w5) and an intermediate line group (w2 to w4).

従来のワイヤーハーネスモデルは、その簡素化のために、互いに隣接するワイヤー同士の相互作用を無視し、単一の特性インピーダンスを持つものとして一律的に表現されていた。そのため、従来のワイヤーハーネスモデルでは、終端条件の等しいワイヤーw1〜w5全てに同一の電流及び電圧が発生することになるので、それぞれの敷設状態に応じた差違を表現することができなかった。また、集中定数では反射が存在しないので、ワイヤーハーネスwhの全長に依存した定在波を表現することもできなかった。 For the sake of simplification, the conventional wire harness model is uniformly expressed as having a single characteristic impedance, ignoring the interaction between adjacent wires. Therefore, in the conventional wire harness model, the same current and voltage are generated for all the wires w1 to w5 having the same termination conditions, so that it is not possible to express the difference according to each laying state. Further, since there is no reflection in the lumped constant, it is not possible to express a standing wave depending on the total length of the wire harness wh.

一方、ワイヤーハーネスwhを少なくとも端部線グループ(w1及びw5)と中間線グループ(w2〜w4)の2種類に分類することにより、単一の特性インピーダンスを持つ従来のワイヤーハーネスモデルや集中定数では表現することのできなかった伝送特性を再現することが可能となる。 On the other hand, by classifying the wire harness wh into at least two types, the end line group (w1 and w5) and the intermediate line group (w2 to w4), the conventional wire harness model having a single characteristic impedance and the lumped constant can be used. It is possible to reproduce transmission characteristics that could not be expressed.

<モデル分類>
図9A〜図9Cは、いずれもワイヤーハーネスを模式的に示す断面図であり、各図中のハッチングを付されたワイヤーが単線モデル(図9A)、端部線モデル(図9B)、並びに、中間線モデル(図9C)としてそれぞれモデル化される。また、各図の底辺は、いずれもグラウンドプレーンに相当する。
<Model classification>
9A to 9C are cross-sectional views schematically showing a wire harness, and the hatched wires in each figure are a single wire model (FIG. 9A), an end line model (FIG. 9B), and Each is modeled as an intermediate line model (FIG. 9C). The bottom of each figure corresponds to the ground plane.

なお、単線モデル(図9A)は、その両側に他のワイヤーが存在しないワイヤー(つまり単線)をモデル化したものである。このように、単線モデル(図9A)は、複数本のワイヤーを並行敷設する事例には該当しないが、ここでは、伝送線路モデルの基本単位として、端部線モデル(図9B)及び中間線モデル(図9C)と共に説明する。なお、単線モデル(図9A)は、端部線モデル(図9B)の特殊例として理解することもできる。 The single wire model (FIG. 9A) is a model of a wire (that is, a single wire) having no other wires on both sides thereof. As described above, the single line model (FIG. 9A) does not correspond to the case where a plurality of wires are laid in parallel, but here, the end line model (FIG. 9B) and the intermediate line model are used as the basic units of the transmission line model. This will be described together with (FIG. 9C). The single-line model (FIG. 9A) can also be understood as a special example of the end-line model (FIG. 9B).

各図中の白抜き矢印は、それぞれ、代表的な電気力線を示している。各図を比較参照すると分かるように、ワイヤーの敷設状態により、それぞれの電界分布が異なることから、3種類(単線モデル、端部線モデル、中間線モデル)の特性インピーダンスが混在する。なお、各図には、2種類のワイヤー種別(CPAVS0.75fとIV8mmLFV)を例に挙げて、各モデル毎に2種類の特性インピーダンスZ0が示されている。 The white arrows in each figure indicate typical electric lines of force. As can be seen by comparing and referring to each figure, since the electric field distribution of each differs depending on the laying state of the wire, three types of characteristic impedances (single line model, end line model, and intermediate line model) are mixed. In each figure, two types of wire types (CPAVS 0.75f and IV8 mm 2 LFV) are taken as an example, and two types of characteristic impedance Z0 are shown for each model.

単線モデル(図9A)の場合、CPAVS0.75fではZ0=300Ωであり、IV8mmLFVではZ0=207Ωである。端部線モデル(図9B)の場合、CPAVS0.75fではZ0=520Ωであり、IV8mmLFVではZ0=364Ωである。中間線モデル(図9C)の場合、CPAVS0.75fではZ0=2600Ωであり、IV8mmLFVではZ0=2400Ωである。 In the case of the single wire model (FIG. 9A), Z0 = 300Ω in CPAVS0.75f and Z0 = 207Ω in IV8mm 2 LFV. In the case of the end line model (FIG. 9B), Z0 = 520Ω in CPAVS 0.75f and Z0 = 364Ω in IV8mm 2 LFV. In the case of the intermediate line model (FIG. 9C), Z0 = 2600Ω in CPAVS 0.75f and Z0 = 2400Ω in IV8mm 2 LFV.

このように、単線モデル(図9A)及び端部線モデル(図9B)と中間線モデル(図9C)とでは、特性インピーダンスZ0の数値が一桁程度異なることが分かる。 As described above, it can be seen that the numerical value of the characteristic impedance Z0 differs by about an order of magnitude between the single line model (FIG. 9A) and the end line model (FIG. 9B) and the intermediate line model (FIG. 9C).

図10は、CPAVS0.75fの特性インピーダンスを導出する際に取得された実測波形図である。なお、特性インピーダンスの実測に用いられたワイヤーハーネスwh11〜wh15の敷設状態については、凡例と共に示したように、wh11(実線)が単線、wh12(小破線)が並行敷設2本、wh13(大破線)が並行敷設5本、wh14(一点鎖線)が並行敷設2本(ただしワイヤー間距離100mm)、及び、wh15(二点鎖線)が並行敷設3本(ただしワイヤー間距離50mm)である。 FIG. 10 is an actually measured waveform diagram acquired when deriving the characteristic impedance of CPAVS 0.75f. Regarding the laying state of the wire harnesses wh11 to wh15 used for the actual measurement of the characteristic impedance, as shown in the legend, wh11 (solid line) is a single line, wh12 (small broken line) is two parallel laying lines, and wh13 (large broken line). ) Is 5 parallel laying lines, wh14 (dashed line) is 2 parallel laying lines (however, the distance between wires is 100 mm), and wh15 (dashed line) is 3 lines laid in parallel (however, the distance between wires is 50 mm).

特性インピーダンスの計測手法としては、TDR[time domain reflectometry]を用い、計測器はagilent 8510C(IFFT[inverse fast fourier transform]内蔵)、計測帯域は45MHz〜18.045GHz、計測ポイント数は401、計測範囲は−1ns〜15nsとした。また、特性インピーダンスの計測に際しては、各ワイヤーの両端をショートし、ワイヤーハーネス直線部のコモンモードインピーダンスとして特性インピーダンスを取得した。 As a characteristic impedance measurement method, TDR [time domain reflectometry] is used, the measuring instrument is Agilent 8510C (with built-in Fourier [inverse fast fourier transform]), the measurement band is 45 MHz to 18.045 GHz, the number of measurement points is 401, and the measurement range. Was set to -1ns to 15ns. In addition, when measuring the characteristic impedance, both ends of each wire were short-circuited, and the characteristic impedance was acquired as the common mode impedance of the straight portion of the wire harness.

ワイヤーハーネスwh11(実線)の実測結果は、Z0=300Ωであった。ワイヤーハーネスwh11は、単線のワイヤーそのものとして理解することができる。従って、単線モデルの特性インピーダンスは、「300Ω」に設定すればよい(図9Aを参照)。 The actual measurement result of the wire harness wh11 (solid line) was Z0 = 300Ω. The wire harness wh11 can be understood as a single wire itself. Therefore, the characteristic impedance of the single wire model may be set to "300Ω" (see FIG. 9A).

ワイヤーハーネスwh12(小破線)の実測結果は、Z0=260Ωであった。ワイヤーハーネスwh12は、2本の端部線を並行敷設したものとして理解することができる。従って、端部線モデルの特性インピーダンスは、「520Ω(=260Ω×2)」に設定すればよい(図9Bを参照)。 The actual measurement result of the wire harness wh12 (small broken line) was Z0 = 260Ω. The wire harness wh12 can be understood as having two end wires laid in parallel. Therefore, the characteristic impedance of the end line model may be set to "520Ω (= 260Ω × 2)" (see FIG. 9B).

ワイヤーハーネスwh13(大破線)の実測結果は、Z0=200Ωであった。なお、ワイヤーハーネスwh13は、2本の端部線と3本の中間線を並行敷設したものとして理解することができる。従って、中間線モデルの特性インピーダンスをRとした場合には、次の(1)式が成立する。 The actual measurement result of the wire harness wh13 (large broken line) was Z0 = 200Ω. The wire harness wh13 can be understood as having two end lines and three intermediate lines laid in parallel. Therefore, when the characteristic impedance of the intermediate line model is R, the following equation (1) holds.

1/200=2/520+3/R …(1) 1/200 = 2/520 + 3 / R ... (1)

この(1)式を解くことにより、中間線モデルの特性インピーダンスを「2600Ω」と求めることができる(図9Cを参照)。 By solving this equation (1), the characteristic impedance of the intermediate line model can be obtained as "2600Ω" (see FIG. 9C).

ワイヤーハーネスwh14(一点鎖線)の実測結果は、Z0=150Ωであり、ワイヤーハーネスwh15(二点鎖線)の実測結果は、Z0=120Ωであった。これらの実測結果とワイヤーハーネスwh11(実線)の実測結果(Z0=300Ω)との比較から、ワイヤー間距離が100mm以上になると、並行敷設された各ワイヤーが単線と同等の伝送特性を示すことが確認された。 The actual measurement result of the wire harness wh14 (dashed line) was Z0 = 150Ω, and the actual measurement result of the wire harness wh15 (dashed line) was Z0 = 120Ω. From the comparison between these actual measurement results and the actual measurement results (Z0 = 300Ω) of the wire harness wh11 (solid line), it can be seen that when the distance between the wires is 100 mm or more, each wire laid in parallel exhibits the same transmission characteristics as a single wire. confirmed.

また、ワイヤーハーネスwh11〜wh15いずれの実測においても、4.72ns/770mmの遅延時間が確認された。このことから、単位長さ(1m)当たりの単位遅延時間を「6.13ns/m」と求めることができる。 In addition, a delay time of 4.72 ns / 770 mm was confirmed in all actual measurements of the wire harnesses wh11 to wh15. From this, the unit delay time per unit length (1 m) can be calculated as "6.13 ns / m".

図11は、IV8mmLFVの特性インピーダンスを導出する際に取得された実測波形図である。なお、特性インピーダンスの実測に用いられたワイヤーハーネスwh21〜wh24の敷設状態については、凡例と共に示したように、wh21(実線)が単線、wh22(小破線)が並行敷設2本、wh23(大破線)が並行敷設5本、及び、wh24(一点鎖線)が並行敷設2本(ただしワイヤー間距離100mm)である。また、特性インピーダンスの計測手法、計測器、計測帯域、計測ポイント数、及び、計測範囲については、先の図10と同一である。 FIG. 11 is an actually measured waveform diagram acquired when deriving the characteristic impedance of IV8 mm 2 LFV. Regarding the laying state of the wire harnesses wh21 to wh24 used for the actual measurement of the characteristic impedance, as shown in the legend, wh21 (solid line) is a single line, wh22 (small broken line) is two parallel laying lines, and wh23 (large broken line). ) Is 5 parallel laying lines, and wh24 (dashed line) is 2 parallel laying lines (however, the distance between wires is 100 mm). The characteristic impedance measurement method, measuring instrument, measurement band, number of measurement points, and measurement range are the same as those in FIG. 10 above.

ワイヤーハーネスwh21(実線)の実測結果は、Z0=207Ωであった。ワイヤーハーネスwh21は、単線のワイヤーそのものとして理解することができる。従って、単線モデルの特性インピーダンスは、「207Ω」に設定すればよい(図9Aを参照)。 The actual measurement result of the wire harness wh21 (solid line) was Z0 = 207Ω. The wire harness wh21 can be understood as a single wire itself. Therefore, the characteristic impedance of the single wire model may be set to "207Ω" (see FIG. 9A).

ワイヤーハーネスwh22(小破線)の実測結果は、Z0=182Ωであった。ワイヤーハーネスwh22は、2本の端部線を並行敷設したものとして理解することができる。従って、端部線モデルの特性インピーダンスは、「364Ω(=182Ω×2)」に設定すればよい(図9Bを参照)。 The actual measurement result of the wire harness wh22 (small broken line) was Z0 = 182Ω. The wire harness wh22 can be understood as having two end wires laid in parallel. Therefore, the characteristic impedance of the end line model may be set to "364Ω (= 182Ω × 2)" (see FIG. 9B).

ワイヤーハーネスwh23(大破線)の実測結果は、Z0=149Ωであった。なお、ワイヤーハーネスwh23は、2本の端部線と3本の中間線を並行敷設したものとして理解することができる。従って、中間線モデルの特性インピーダンスをRとした場合には、次の(2)式が成立する。 The actual measurement result of the wire harness wh23 (large broken line) was Z0 = 149Ω. The wire harness wh23 can be understood as having two end lines and three intermediate lines laid in parallel. Therefore, when the characteristic impedance of the intermediate line model is R, the following equation (2) holds.

1/149=2/364+3/R …(2) 1/149 = 2/364 + 3 / R ... (2)

この(2)式を解くことにより、中間線モデルの特性インピーダンスを「2400Ω」と求めることができる(図9Cを参照)。 By solving this equation (2), the characteristic impedance of the intermediate line model can be obtained as "2400Ω" (see FIG. 9C).

ワイヤーハーネスwh24(一点鎖線)の実測結果は、Z0=145Ωであった。この実測結果とワイヤーハーネスwh21(実線)の実測結果(Z0=207Ω)との比較から、ワイヤー間距離が100mm以上であっても、並行敷設された各ワイヤー間の干渉が存在することが確認された。 The actual measurement result of the wire harness wh24 (dashed line) was Z0 = 145Ω. From the comparison between this actual measurement result and the actual measurement result (Z0 = 207Ω) of the wire harness wh21 (solid line), it was confirmed that even if the distance between the wires is 100 mm or more, there is interference between the wires laid in parallel. It was.

また、ワイヤーハーネスwh21〜wh24いずれの実測においても、5.36ns/880mmの遅延時間が確認された。このことから、単位長さ(1m)当たりの単位遅延時間を「6.09ns/m」と求めることができる。 In addition, a delay time of 5.36 ns / 880 mm was confirmed in the actual measurements of the wire harnesses wh21 to wh24. From this, the unit delay time per unit length (1 m) can be calculated as "6.09 ns / m".

<伝送線路モデル>
以上の測定結果を踏まえて、ワイヤーの伝送線路モデル(例えばSPICEモデル)を提案する。図12は、伝送線路モデルのパラメータ値を示すテーブルであり、ワイヤー種別(CPAVS0.75f/IV8mmLFV)、モデル分類(単線モデル/端部線モデル/中間線モデル)、特性インピーダンス、及び、単位遅延時間が示されている。
<Transmission line model>
Based on the above measurement results, we propose a wire transmission line model (for example, SPICE model). FIG. 12 is a table showing the parameter values of the transmission line model, and shows the wire type (CPAVS0.75f / IV8mm 2 LFV), model classification (single line model / end line model / intermediate line model), characteristic impedance, and unit. The delay time is shown.

なお、ワイヤー種別(=伝送線路の種別)としては、低圧伝送線路(信号線路)としてCPAVS0.75fを例示し、高圧伝送線路(電源線路)としてIV8mmLFVを例示したが、必要に応じて別種のワイヤーをモデル化してもよい。 As the wire type (= type of transmission line), CPAVS0.75f was exemplified as the low-voltage transmission line (signal line), and IV8 mm 2 LFV was exemplified as the high-voltage transmission line (power supply line). Wires may be modeled.

CPAVS0.75fの単線モデルは、特性インピーダンスがZ0=300[Ω]に設定されて、単位遅延時間がTD=6.13[ns/m]に設定される。CPAVS0.75fの端部線モデルは、特性インピーダンスがZ0=520[Ω]に設定されて、単位遅延時間がTD=6.13[ns/m]に設定される。CPAVS0.75fの中間線モデルは、特性インピーダンスがZ0=2600[Ω]に設定されて、単位遅延時間がTD=6.13[ns/m]に設定される。 In the single wire model of CPAVS 0.75f, the characteristic impedance is set to Z0 = 300 [Ω], and the unit delay time is set to TD = 6.13 [ns / m]. In the end line model of CPAVS 0.75f, the characteristic impedance is set to Z0 = 520 [Ω], and the unit delay time is set to TD = 6.13 [ns / m]. In the intermediate line model of CPAVS 0.75f, the characteristic impedance is set to Z0 = 2600 [Ω], and the unit delay time is set to TD = 6.13 [ns / m].

一方、IV8mmLFVの単線モデルは、特性インピーダンスがZ0=207[Ω]に設定されて、単位遅延時間がTD=6.09[ns/m]に設定される。IV8mmLFVの端部線モデルは、特性インピーダンスがZ0=364[Ω]に設定されて、単位遅延時間がTD=6.09[ns/m]に設定される。IV8mmLFVの中間線モデルでは、特性インピーダンスがZ0=2400[Ω]に設定されて、単位遅延時間がTD=6.09[ns/m]に設定される。 On the other hand, in the IV8 mm 2 LFV single wire model, the characteristic impedance is set to Z0 = 207 [Ω], and the unit delay time is set to TD = 6.09 [ns / m]. In the IV8 mm 2 LFV end line model, the characteristic impedance is set to Z0 = 364 [Ω] and the unit delay time is set to TD = 6.09 [ns / m]. In the IV8 mm 2 LFV midline model, the characteristic impedance is set to Z0 = 2400 [Ω] and the unit delay time is set to TD = 6.09 [ns / m].

このように、各モデルの特性インピーダンスは、ワイヤーのモデル分類(単線モデル、端部線モデル、中間線モデル)に応じて異なる値に設定される。特に、端部線モデルと中間線モデルに着目すると、端部線モデルの特性インピーダンスは、中間線モデルの特性インピーダンスよりも一桁程度低い値に設定される。一方、各モデルの単位遅延時間については、ワイヤーのモデル分類に依ることなく同一値に設定される。また、上記の特性インピーダンスと単位遅延時間は、ワイヤー種別毎にそれぞれ個別に設定される。 In this way, the characteristic impedance of each model is set to a different value according to the model classification of the wire (single line model, end line model, intermediate line model). In particular, focusing on the end line model and the intermediate line model, the characteristic impedance of the end line model is set to a value about an order of magnitude lower than the characteristic impedance of the intermediate line model. On the other hand, the unit delay time of each model is set to the same value regardless of the model classification of the wire. Further, the above-mentioned characteristic impedance and unit delay time are set individually for each wire type.

図13は、伝送線路モデルの記述例を示す模式図である。本図の例において、ワイヤーハーネスwhは、5本のワイヤーw1〜w5を並行敷設したものであり、その全長は、L[m]である。ワイヤー種別については、ワイヤーw1及びw2がCPAVS0.75fであり、ワイヤーw3〜w5がIV8mmLFVであるものとする。 FIG. 13 is a schematic diagram showing a description example of the transmission line model. In the example of this figure, the wire harness wh is obtained by laying five wires w1 to w5 in parallel, and the total length thereof is L [m]. Regarding the wire type, it is assumed that the wires w1 and w2 are CPAVS0.75f and the wires w3 to w5 are IV8 mm 2 LFV.

一方、ワイヤーw1〜w5の敷設状態に着目した場合には、ワイヤーw1及びw5が端部線に分類されて、ワイヤーw2〜w4が中間線に分類される。従って、ワイヤーハーネスwhは、端部線モデルと中間線モデルを組み合わせて適宜表現することができる。 On the other hand, when paying attention to the laid state of the wires w1 to w5, the wires w1 and w5 are classified as end lines, and the wires w2 to w4 are classified as intermediate lines. Therefore, the wire harness wh can be appropriately expressed by combining the end line model and the intermediate line model.

なお、伝送線路モデルの記述様式については、ワイヤー番号(名)、内部導体c1の第1ポート接続先、外部導体c2の第1ポート接続先、内部導体c1の第2ポート接続先、外部導体c2の第2ポート接続先、特性インピーダンスZ0、及び、遅延時間TD(=単位遅延時間×全長)の順に、各パラメータを記述するものとする。 Regarding the description format of the transmission line model, the wire number (name), the first port connection destination of the inner conductor c1, the first port connection destination of the outer conductor c2, the second port connection destination of the inner conductor c1, and the outer conductor c2. It is assumed that each parameter is described in the order of the second port connection destination, the characteristic impedance Z0, and the delay time TD (= unit delay time × total length).

例えば、吹き出し中の上段第1行目における「w1 ND1 GPLANE ND2 GPLANE Z0=300 TD=6×L」という記述を読み解くと、「ワイヤーw1は、内部導体c1の第1ポート接続先がノードND1であり、外部導体c2の第1ポート接続先がグラウンドプレーンであり、内部導体c1の第2ポート接続先がノードND2であり、外部導体c2の第2ポート接続先がグラウンドプレーンであり、特性インピーダンスZ0が300[Ω]であり、遅延時間TDが6×L[ns]である。」と解釈される。 For example, when the description "w1 ND1 GPLANE ND2 GPLANE Z0 = 300 TD = 6 × L" in the first line of the upper row in the blowout is read, "the wire w1 has the first port connection destination of the internal conductor c1 connected to the node ND1. The first port connection destination of the outer conductor c2 is the ground plane, the second port connection destination of the inner conductor c1 is the node ND2, the second port connection destination of the outer conductor c2 is the ground plane, and the characteristic impedance Z0. Is 300 [Ω], and the delay time TD is 6 × L [ns]. ”

なお、吹き出し中の上段には、ワイヤーw1〜w5を単一の特性インピーダンス(Z0=300[Ω])で表した従来の伝送線路モデルが記述されている。一方、吹き出し中の下段には、ワイヤーw1〜w5をそれぞれの敷設状態に応じて異なる特性インピーダンスで表した新規の伝送線路モデルが記述されている。 A conventional transmission line model in which the wires w1 to w5 are represented by a single characteristic impedance (Z0 = 300 [Ω]) is described in the upper part of the balloon. On the other hand, in the lower part of the blowout, a new transmission line model in which the wires w1 to w5 are represented by different characteristic impedances according to the laying state is described.

より具体的に述べると、ワイヤーw1は、CPAVS0.75fの端部線モデル(Z0=520[Ω]、TD=6.13×L[ns])としてモデル化されている。ワイヤーw2は、CPAVS0.75fの中間線モデル(Z0=2600[Ω]、TD=6.13×L[ns])としてモデル化されている。ワイヤーw3及びw4は、いずれも、IV8mmLFVの中間線モデル(Z0=2400[Ω]、TD=6.09×L[ns])としてモデル化されている。ワイヤーw5は、IV8mmLFVの端部線モデル(Z0=364[Ω]、TD=6.09×L[ns])としてモデル化されている。 More specifically, the wire w1 is modeled as an end line model of CPAVS0.75f (Z0 = 520 [Ω], TD = 6.13 × L [ns]). The wire w2 is modeled as an intermediate line model of CPAVS 0.75f (Z0 = 2600 [Ω], TD = 6.13 × L [ns]). Both wires w3 and w4 are modeled as an IV8 mm 2 LFV midline model (Z0 = 2400 [Ω], TD = 6.09 × L [ns]). The wire w5 is modeled as an IV8 mm 2 LFV end line model (Z0 = 364 [Ω], TD = 6.09 × L [ns]).

以上、本項で提案する新規の伝送線路モデルは、モデル化の対象となるワイヤーをその敷設状態に応じて端部線と中間線の2種類(または単線を含む3種類)に分類するステップと、端部線と中間線の2種類(または単線を含む3種類)をそれぞれ個別にモデル化して端部線モデルと中間線モデルの2種類(または単線モデルを含む3種類)を生成するステップと、を経て生成されるものである。 As described above, the new transmission line model proposed in this section is a step of classifying the wires to be modeled into two types (or three types including a single line) according to the laying state. , A step of individually modeling two types of end line and intermediate line (or three types including single line) to generate two types of end line model and intermediate line model (or three types including single line model). It is generated via ,.

このような伝送線路モデルであれば、従来の伝送線路モデルと異なり、ワイヤーの敷設状態に応じた伝送特性の差(図8を参照)を忠実に再現することができるので、実測値とシミュレーション値との乖離を低減することが可能となる。 Unlike the conventional transmission line model, such a transmission line model can faithfully reproduce the difference in transmission characteristics (see FIG. 8) according to the laying state of the wire, so that the actual measurement value and the simulation value can be reproduced. It is possible to reduce the deviation from.

また、本項で提案する伝送線路モデルは、その伝送特性を表すパラメータとして、特性インピーダンスZ0と遅延時間TDを含むものであり、この点においては、従来の伝送線路モデルと何ら変わりがない(図13の吹き出し中における上段と下段を比較参照)。従って、EMCコンピュータシミュレーションの準備時間や実行時間に大きな影響はない。 Further, the transmission line model proposed in this section includes the characteristic impedance Z0 and the delay time TD as parameters expressing the transmission characteristics, and in this respect, it is no different from the conventional transmission line model (Fig.). Refer to the comparison between the upper row and the lower row in the 13 blowouts). Therefore, there is no significant effect on the preparation time and execution time of the EMC computer simulation.

また、伝送線路モデルの表現方法は、損失を考慮に入れる場合(=ロス有り)と損失を無視する場合(=ロス無し)に大別される。前者の場合、損失の表現方法は多岐に亘る。なお、先述の電装品BCI試験(図2)や電装品エミッション試験(図4)で使用されるワイヤーハーネスの全長は2m程度であり、車両への実装を考慮してもその全長は10m程度である。これを鑑みれば、ロス有りの伝送線路モデルとロス無しの伝送線路モデルを必要に応じて適宜使い分けることが望ましいと言える。なお、上記で説明してきた特性インピーダンス及び単位遅延時間は、いずれもロス無しの数値例である。 The method of expressing the transmission line model is roughly divided into a case where loss is taken into consideration (= with loss) and a case where loss is ignored (= no loss). In the former case, there are various ways to express loss. The total length of the wire harness used in the above-mentioned electrical component BCI test (Fig. 2) and electrical component emission test (Fig. 4) is about 2 m, and the total length is about 10 m even when mounting on a vehicle is taken into consideration. is there. In view of this, it can be said that it is desirable to appropriately use the transmission line model with loss and the transmission line model without loss as necessary. The characteristic impedance and unit delay time described above are numerical examples without loss.

図14は、伝送線路シミュレーションによる再現確認例を示す周波数−特性インピーダンス図である。なお、本図中の実線はシミュレーション値(損失を考慮に入れた場合)を示しており、破線は実測値を示している。本図から、実線の挙動と破線の挙動が精度良く合致していることが分かる。例えば、熱に変わる電力と放射で失われる電力を損失として考慮に入れた伝送線路モデルでは、放射量の算出を行うことが可能となる。 FIG. 14 is a frequency-characteristic impedance diagram showing an example of reproduction confirmation by transmission line simulation. The solid line in this figure shows the simulation value (when the loss is taken into consideration), and the broken line shows the measured value. From this figure, it can be seen that the behavior of the solid line and the behavior of the broken line match accurately. For example, in a transmission line model that takes into account the power that is converted to heat and the power that is lost by radiation, it is possible to calculate the amount of radiation.

<車体試験への応用>
先の電装品BCI試験(図2)では、その現実的な実施を担保すべく、多種多様なワイヤーハーネス構造(車両の数だけ種類がある)の中から1構造が固定されており、かつ、ノイズ注入点が3つの離散点に限定されていた。
<Application to vehicle body test>
In the previous BCI test for electrical components (Fig. 2), one of a wide variety of wire harness structures (there are as many types as there are vehicles) is fixed and one structure is fixed to ensure its practical implementation. The noise injection points were limited to three discrete points.

しかしながら、実際の車両に敷設されるワイヤーハーネスは、その全長が100mm〜5000mmと様々であり、また、ワイヤーの本数についても1本〜60本程度と千差万別であった。そのため、電装品BCI試験では、予測できていない現象が膨大であり、見落としが多いという点は否めなかった。 However, the total length of the wire harness laid in the actual vehicle varies from 100 mm to 5000 mm, and the number of wires varies from 1 to 60. Therefore, it is undeniable that in the electrical component BCI test, there are a huge number of unpredictable phenomena and many oversights.

これに対して、本項では、ワイヤーハーネスをモデル化した伝送線路モデルのパラメータ(例えば、特性インピーダンス、遅延時間、及び、敷設本数)を可変値とし、これらのパラメータを所定範囲内で掃引しながらDUTのイミュニティ特性またはエミッション特性を評価するコンピュータシミュレーション方法について提案する。 On the other hand, in this section, the parameters of the transmission line model that models the wire harness (for example, characteristic impedance, delay time, and number of laying lines) are set to variable values, and these parameters are swept within a predetermined range. We propose a computer simulation method for evaluating the immunity or emission characteristics of a DUT.

まず、以下では、パラメータ変更の具体的な事例をいくつか挙げながら、伝送線路モデルの記述内容がどのように変わるかを説明する。 First, in the following, we will explain how the description content of the transmission line model changes, citing some specific examples of parameter changes.

図15は、ノイズ注入点を1ヶ所から2ヶ所に増設する場合において、伝送線路モデルの記述内容をどのように変えればよいかを示す模式図である。 FIG. 15 is a schematic diagram showing how the description content of the transmission line model should be changed when the number of noise injection points is increased from one to two.

本図の上段で示したように、信号ノードSIG1と信号ノードSIG2との間に敷設されたワイヤーW(全長:L)の1ヶ所(本図の例ではワイヤーWを2等分する点)にノイズ注入点INJ1が取り付けられている場合には、信号ノードSIG1とノイズ注入点INJ1との間に敷設された部分を分割ワイヤーW1(長さ:L/2)として理解し、ノイズ注入点INJ1と信号ノードSIG2との間に敷設された部分を分割ワイヤーW2(長さ:L/2)として理解することにより、例えば、次のように伝送線路モデルを記述することができる。 As shown in the upper part of this figure, at one place of the wire W (total length: L) laid between the signal node SIG1 and the signal node SIG2 (the point where the wire W is divided into two in the example of this figure). When the noise injection point INJ1 is attached, the part laid between the signal node SIG1 and the noise injection point INJ1 is understood as the dividing wire W1 (length: L / 2), and the noise injection point INJ1 and By understanding the portion laid between the signal node SIG2 and the split wire W2 (length: L / 2), for example, the transmission line model can be described as follows.

W1 SIG1 GPLANE INJ1 GPLANE Z0=300 TD=6
W2 INJ1 GPLANE SIG2 GPLANE Z0=300 TD=6
W1 SIG1 GPLANE INJ1 GPLANE Z0 = 300 TD = 6
W2 INJ1 GPLANE SIG2 GPLANE Z0 = 300 TD = 6

一方、本図の下段で示したように、ワイヤーWの2ヶ所(本図の例ではワイヤーWを3等分する点)にノイズ注入点INJ1及びINJ2が取り付けられている場合には、信号ノードSIG1とノイズ注入点INJ1との間に敷設された部分を分割ワイヤーW3(長さ:L/3)として理解し、ノイズ注入点INJ1とノイズ注入点INJ2との間に敷設された部分を分割ワイヤーW4(長さ:L/3)として理解し、ノイズ注入点INJ2と信号ノードSIG2との間に敷設された部分を分割ワイヤーW5(長さ:L/3)として理解することにより、例えば、次のように伝送線路モデルを記述することができる。 On the other hand, as shown in the lower part of this figure, when noise injection points INJ1 and INJ2 are attached to two places of the wire W (the point that divides the wire W into three equal parts in the example of this figure), the signal node. The part laid between the SIG1 and the noise injection point INJ1 is understood as the split wire W3 (length: L / 3), and the part laid between the noise injection point INJ1 and the noise injection point INJ2 is the split wire. By understanding it as W4 (length: L / 3) and understanding the portion laid between the noise injection point INJ2 and the signal node SIG2 as the dividing wire W5 (length: L / 3), for example, The transmission line model can be described as follows.

W3 SIG1 GPLANE INJ1 GPLANE Z0=300 TD=4
W4 INJ1 GPLANE INJ2 GPLANE Z0=300 TD=4
W5 INJ2 GPLANE SIG2 GPLANE Z0=300 TD=4
W3 SIG1 GPLANE INJ1 GPLANE Z0 = 300 TD = 4
W4 INJ1 GPLANE INJ2 GPLANE Z0 = 300 TD = 4
W5 INJ2 GPLANE SIG2 GPLANE Z0 = 300 TD = 4

上記のように、ノイズ注入点を増設する場合には、ワイヤーの分割数が増えるので、これに合わせて伝送線路モデルの記述行数を適宜増やしてやればよい。また、ノイズ注入点を増設する場合には、分割ワイヤーの長さが変化するので、これに合わせて伝送線路モデルの遅延時間TDを適宜書き替えてやればよい。 As described above, when the number of noise injection points is increased, the number of wire divisions increases, and the number of lines described in the transmission line model may be appropriately increased accordingly. Further, when the noise injection point is added, the length of the dividing wire changes, so that the delay time TD of the transmission line model may be appropriately rewritten accordingly.

図16は、ノイズ注入位置を変更する場合において、伝送線路モデルの記述内容をどのように変えればよいかを示す模式図である。 FIG. 16 is a schematic diagram showing how the description content of the transmission line model should be changed when the noise injection position is changed.

本図の上段では、図15の上段と同じく、信号ノードSIG1と信号ノードSIG2との間に敷設されたワイヤーW(全長:L)を2等分する点にノイズ注入点INJ1が取り付けられている。従って、伝送線路モデルは、次のように記述することができる。 In the upper part of this figure, as in the upper part of FIG. 15, the noise injection point INJ1 is attached at a point that bisects the wire W (total length: L) laid between the signal node SIG1 and the signal node SIG2. .. Therefore, the transmission line model can be described as follows.

W1 SIG1 GPLANE INJ1 GPLANE Z0=300 TD=6
W2 INJ1 GPLANE SIG2 GPLANE Z0=300 TD=6
W1 SIG1 GPLANE INJ1 GPLANE Z0 = 300 TD = 6
W2 INJ1 GPLANE SIG2 GPLANE Z0 = 300 TD = 6

一方、本図の下段では、ノイズ注入点INJ1がワイヤーWを2等分する点ではなく、ワイヤーWを3等分する点の一つ(本図の例では、分割ワイヤーW1の長さがL/3となり、分割ワイヤーW2の長さが2L/3となる点)に取り付けられている。従って、伝送線路モデルは、次のように記述することができる。 On the other hand, in the lower part of this figure, the noise injection point INJ1 is not a point that divides the wire W into two equal parts, but one of the points that divides the wire W into three equal parts (in the example of this figure, the length of the divided wire W1 is L). It becomes / 3, and it is attached to the point where the length of the dividing wire W2 becomes 2L / 3). Therefore, the transmission line model can be described as follows.

W1 SIG1 GPLANE INJ1 GPLANE Z0=300 TD=4
W2 INJ1 GPLANE SIG2 GPLANE Z0=300 TD=8
W1 SIG1 GPLANE INJ1 GPLANE Z0 = 300 TD = 4
W2 INJ1 GPLANE SIG2 GPLANE Z0 = 300 TD = 8

上記のように、ノイズ注入位置を変更する場合には、分割ワイヤーの長さが変化するので、これに合わせて伝送線路モデルの遅延時間TDを適宜書き替えてやればよい。また、改めて図示はしないが、ワイヤーの全長変更についても、遅延時間TDの書き替えにより対応可能であることは言うまでもない。 As described above, when the noise injection position is changed, the length of the dividing wire changes. Therefore, the delay time TD of the transmission line model may be appropriately rewritten accordingly. Further, although not shown again, it goes without saying that the change in the total length of the wire can be dealt with by rewriting the delay time TD.

図17は、ワイヤー敷設状態を変更する場合において、伝送線路モデルの記述内容をどのように変えればよいかを示す模式図である。 FIG. 17 is a schematic diagram showing how the description content of the transmission line model should be changed when the wire laying state is changed.

本図の上段では、図13と同じく、ノードND1とノードND2との間に、5本のワイヤーw1〜w5(全長:L)が並行敷設されている。なお、ワイヤー種別については、ワイヤーw1及びw2がCPAVS0.75fであり、ワイヤーw3〜w5がIV8mmLFVである。また、ワイヤーw1及びw5が端部線に分類されて、ワイヤーw2〜w4が中間線に分類される。従って、伝送線路モデルは、次のように記述することができる。 In the upper part of this figure, as in FIG. 13, five wires w1 to w5 (total length: L) are laid in parallel between the node ND1 and the node ND2. Regarding the wire type, the wires w1 and w2 are CPAVS0.75f, and the wires w3 to w5 are IV8 mm 2 LFV. Further, the wires w1 and w5 are classified as end lines, and the wires w2 to w4 are classified as intermediate lines. Therefore, the transmission line model can be described as follows.

w1 ND1 GPLANE ND2 GPLANE Z0= 520 TD=6.13xL
w2 ND1 GPLANE ND2 GPLANE Z0=2600 TD=6.13xL
w3 ND1 GPLANE ND2 GPLANE Z0=2400 TD=6.09xL
w4 ND1 GPLANE ND2 GPLANE Z0=2400 TD=6.09xL
w5 ND1 GPLANE ND2 GPLANE Z0= 364 TD=6.09xL
w1 ND1 GPLANE ND2 GPLANE Z0 = 520 TD = 6.13xL
w2 ND1 GPLANE ND2 GPLANE Z0 = 2600 TD = 6.13xL
w3 ND1 GPLANE ND2 GPLANE Z0 = 2400 TD = 6.09xL
w4 ND1 GPLANE ND2 GPLANE Z0 = 2400 TD = 6.09xL
w5 ND1 GPLANE ND2 GPLANE Z0 = 364 TD = 6.09xL

一方、本図の下段では、ワイヤーw3がIV8mmLFVからCPAVS0.75fに変更されている。また、ワイヤーw5が端部線から中間線に変更されている。さらに、新たな端部線としてワイヤーw6(CPAVS0.75f)が別途増設されている。このとき、伝送線路モデルの記述内容は、次のように変更すればよい。 On the other hand, in the lower part of this figure, the wire w3 is changed from IV8 mm 2 LFV to CPAVS 0.75f. Further, the wire w5 is changed from an end line to an intermediate line. Further, a wire w6 (CPAVS0.75f) is separately added as a new end line. At this time, the description content of the transmission line model may be changed as follows.

w1 ND1 GPLANE ND2 GPLANE Z0= 520 TD=6.13xL
w2 ND1 GPLANE ND2 GPLANE Z0=2600 TD=6.13xL
w3 ND1 GPLANE ND2 GPLANE Z0=2600 TD=6.13xL
w4 ND1 GPLANE ND2 GPLANE Z0=2400 TD=6.09xL
w5 ND1 GPLANE ND2 GPLANE Z0=2400 TD=6.09xL
w6 ND1 GPLANE ND2 GPLANE Z0= 520 TD=6.13xL
w1 ND1 GPLANE ND2 GPLANE Z0 = 520 TD = 6.13xL
w2 ND1 GPLANE ND2 GPLANE Z0 = 2600 TD = 6.13xL
w3 ND1 GPLANE ND2 GPLANE Z0 = 2600 TD = 6.13xL
w4 ND1 GPLANE ND2 GPLANE Z0 = 2400 TD = 6.09xL
w5 ND1 GPLANE ND2 GPLANE Z0 = 2400 TD = 6.09xL
w6 ND1 GPLANE ND2 GPLANE Z0 = 520 TD = 6.13xL

上記した記述内容の変更箇所について説明する。まず、ワイヤーw3については、ワイヤー種別の変更(IV8mmLFV→CPAVS0.75f)に伴い、ワイヤーw3の特性インピーダンスZ0が「2400」から「2600」に変更されると共に、ワイヤーw3の遅延時間TDが「6.09×L」から「6.13×L」に変更されている。また、ワイヤーw5については、モデル分類の変更(端部線→中間線)に伴い、ワイヤーw5の特性インピーダンスZ0が「364」から「2400」に変更されている。さらに、ワイヤーw6の増設に伴い、ワイヤーw6の記述行が1行分追加されている。なお、ワイヤーw6の記述内容は、ワイヤーw1の記述内容と同一である。 The changed parts of the above description contents will be described. First, regarding the wire w3, the characteristic impedance Z0 of the wire w3 is changed from "2400" to "2600" and the delay time TD of the wire w3 is increased due to the change of the wire type (IV8 mm 2 LFV → CPAVS0.75f). It has been changed from "6.09 x L" to "6.13 x L". Further, regarding the wire w5, the characteristic impedance Z0 of the wire w5 is changed from "364" to "2400" due to the change of the model classification (end line → intermediate line). Further, with the addition of the wire w6, one line of description of the wire w6 is added. The description content of the wire w6 is the same as the description content of the wire w1.

このように、伝送線路モデルのパラメータ(例えば、特性インピーダンス、遅延時間、及び、敷設本数)を適宜変化させることにより、多種の電装品実測環境構造を簡便に表すことが可能となり、さらには、車両に敷設されるワイヤーハーネス構造を再現することが可能となる。従って、実測ベンチマークの制約に縛られることなく、現実に生じ得る現象をコンピュータシミュレーションで十分にカバーすることができるようになる。 In this way, by appropriately changing the parameters of the transmission line model (for example, characteristic impedance, delay time, and number of laying lines), it is possible to easily represent the actual measurement environment structure of various electrical components, and further, the vehicle. It is possible to reproduce the wire harness structure laid in. Therefore, it becomes possible to sufficiently cover the phenomena that may actually occur by computer simulation without being bound by the restrictions of the actual measurement benchmark.

図18は、新旧のEMC評価手法を対比して示すフローチャートである。なお、本図左枠には、一般的なEMC評価手法の作業フローが示されている。一方、本図右枠には、本項で提案する新規なEMC評価手法の作業フローが示されている。 FIG. 18 is a flowchart showing the old and new EMC evaluation methods in comparison with each other. The left frame of this figure shows the work flow of a general EMC evaluation method. On the other hand, the right frame of this figure shows the work flow of the new EMC evaluation method proposed in this section.

本図左枠で示したように、一般的なEMC評価手法では、まず、ステップS11において、車両毎のワイヤーハーネス構造が記述される。このワイヤーハーネス構造は、車両に実際に張り巡らされているワイヤーハーネス網を3次元レベルで解析し、その解析結果に基づいてその構造内容を詳細に記述したものである。 As shown in the left frame of this figure, in the general EMC evaluation method, first, in step S11, the wire harness structure for each vehicle is described. This wire harness structure is obtained by analyzing the wire harness network actually stretched around the vehicle at a three-dimensional level and describing the structure contents in detail based on the analysis result.

次に、ステップS12では、上記のワイヤーハーネス構造を用いて電磁界シミュレーションが実施され、続くステップS13において、車両毎に固定された伝送線路回路モデルが生成される。ただし、当然のことながら、ステップS12の電磁界シミュレーション1回につき、1つの伝送線路回路モデルしか生成することができない、という制約がある。 Next, in step S12, an electromagnetic field simulation is carried out using the above wire harness structure, and in subsequent step S13, a fixed transmission line circuit model is generated for each vehicle. However, as a matter of course, there is a restriction that only one transmission line circuit model can be generated for each electromagnetic field simulation in step S12.

その後、ステップS14では、上記の伝送線路回路モデルを用いたコンピュータシミュレーションにより、電装品のEMC評価(=イミュニティ特性またはエミッション特性の評価)が行われる。ただし、先にも述べたように、上記の伝送線路回路モデルは、1回の電磁界シミュレーション毎に1つずつしか生成することができない。そのため、複数種類の伝送線路回路モデルを用いて電装品のEMC評価を行いたい場合には、伝送線路回路モデルの種類(=固定形状の数)だけ、条件を変えながらステップS12の電磁界シミュレーションを繰り返す必要がある。 After that, in step S14, EMC evaluation (= evaluation of immunity characteristic or emission characteristic) of the electrical component is performed by computer simulation using the above transmission line circuit model. However, as described above, the above transmission line circuit model can be generated only once for each electromagnetic field simulation. Therefore, if you want to perform EMC evaluation of electrical components using multiple types of transmission line circuit models, perform the electromagnetic field simulation in step S12 while changing the conditions for each type of transmission line circuit model (= number of fixed shapes). Need to repeat.

しかしながら、1回の電磁界シミュレーションを実施するためは、少なくとも数十時間を必要とし、シミュレーション精度を高めた場合には、その所要時間が数百時間に及ぶ場合もある。そのため、例えば、先の図15〜図17で例示した条件変更(ノイズ注入点の増設、ノイズ注入位置の変更、ワイヤー全長の変更、並びに、ワイヤー敷設状態の変更)を全て網羅するように、多種類の伝送線路回路モデルを生成しようとすると、数百時間〜数千時間が必要となるので、到底現実的な手法とは言えない。 However, it takes at least several tens of hours to carry out one electromagnetic field simulation, and when the simulation accuracy is improved, the required time may reach several hundred hours. Therefore, for example, in order to cover all the condition changes (addition of noise injection points, change of noise injection position, change of wire total length, change of wire laying state) illustrated in FIGS. 15 to 17 above. It takes hundreds to thousands of hours to generate various types of transmission line circuit models, so it is not a realistic method.

このように、本図左枠のEMC評価フローは、まず第一に車両の特定を前提としているので、その汎用性は決して高くない。そのため、不特定の車両に搭載される電装品のEMC評価や、車両の実走行時に生じるワイヤーハーネス構造の変化まで想定したコンピュータシミュレーションの実施には不向きである。 As described above, the EMC evaluation flow in the left frame of this figure is premised on the identification of the vehicle in the first place, so its versatility is by no means high. Therefore, it is not suitable for EMC evaluation of electrical components mounted on unspecified vehicles and computer simulation assuming changes in the wire harness structure that occur during actual running of the vehicle.

一方、本図右枠で示したように、本項で提案する新規なEMC評価手法では、まず、ステップS21において、ワイヤーハーネスの特性インピーダンス計測が行われる。この特性インピーダンス計測は、ワイヤー種別(例えばCPAVS0.75fとIV8mmLFV)毎にそれぞれ実施すればよい。本ステップの具体的な内容は、図10や図11で既に説明しているので、重複した説明を割愛する。なお、ワイヤーハーネスの特性インピーダンスは、単位長電磁界シミュレーションにより取得しても構わない。 On the other hand, as shown in the right frame of this figure, in the new EMC evaluation method proposed in this section, first, the characteristic impedance of the wire harness is measured in step S21. This characteristic impedance measurement may be performed for each wire type (for example, CPAVS 0.75f and IV8mm 2 LFV). Since the specific contents of this step have already been described with reference to FIGS. 10 and 11, duplicate explanations will be omitted. The characteristic impedance of the wire harness may be acquired by a unit length electromagnetic field simulation.

次に、ステップS22では、ワイヤーハーネスを形成する複数のワイヤーについて、モデル分類(端部線、中間線、及び、単線)が行われる。このモデル分類も、先の特性インピーダンス計測と同様、ワイヤー種別毎にそれぞれ実施すればよい。本ステップの具体的な内容は、図9A〜図9Cや図12で既に説明しているので、重複した説明は割愛する。 Next, in step S22, model classification (end line, intermediate line, and single line) is performed on the plurality of wires forming the wire harness. Similar to the above-mentioned characteristic impedance measurement, this model classification may be performed for each wire type. Since the specific contents of this step have already been described in FIGS. 9A to 9C and FIG. 12, duplicate explanations will be omitted.

その後、ステップS23では、細分化された複数の伝送線路モデルと、これに接続される種々のエレメント(DUTモデル、LISNモデル、バッテリモデルなど)を適宜組み合わせることにより、可変の伝送線路回路モデルが生成される。すなわち、本ステップで生成される伝送線路回路モデルには、ノイズ注入位置やワイヤーの敷設状態(延いてはワイヤーハーネス構造そのもの)に関するパラメータが含まれており、それらの値を可変値とすることにより、多種多様な試験条件を再現することができる。 After that, in step S23, a variable transmission line circuit model is generated by appropriately combining a plurality of subdivided transmission line models and various elements (DUT model, LISN model, battery model, etc.) connected thereto. Will be done. That is, the transmission line circuit model generated in this step includes parameters related to the noise injection position and the wire laying state (and the wire harness structure itself), and by making these values variable values. , A wide variety of test conditions can be reproduced.

これを踏まえて、続くステップS24では、上記の伝送線路回路モデルを用いたコンピュータシミュレーションにより、各種パラメータ(例えば、特性インピーダンス、遅延時間、及び、敷設本数)を適宜掃引しながら、電装品のEMC評価が行われる。すなわち、本ステップでは、長時間を要する電磁界シミュレーション(ステップS12を参照)を何度も繰り返すことなく、各種パラメータを変化させて多種多様な試験条件(=ワイヤーハーネス構造)を再現することができる。従って、極めて効率的に短時間で最悪条件のスクリーニングを行うことが可能となる。 Based on this, in the following step S24, EMC evaluation of electrical components is performed while appropriately sweeping various parameters (for example, characteristic impedance, delay time, and number of laying lines) by computer simulation using the above transmission line circuit model. Is done. That is, in this step, a wide variety of test conditions (= wire harness structure) can be reproduced by changing various parameters without repeating the electromagnetic field simulation (see step S12) that requires a long time. .. Therefore, it is possible to perform screening under the worst conditions extremely efficiently in a short time.

このように、新旧のEMC評価手法は、試験条件の変更作業が電磁界シミュレーションに律速されているか否かという点で大きく異なる。すなわち、本項で提案する新規なEMC評価手法であれば、多種多様な車両構造を無理に1つに集約することなくパラメータ化することにより、電磁界シミュレーションから独立して試験条件を連続的に変更することができる。従って、試験条件設定の自由度を高めることができるので、電装品のイミュニティ特性またはエミッション特性を従来よりも正しく評価することが可能となる。 As described above, the old and new EMC evaluation methods differ greatly in whether or not the work of changing the test conditions is rate-determined by the electromagnetic field simulation. In other words, with the new EMC evaluation method proposed in this section, test conditions can be continuously set independently of the electromagnetic field simulation by parameterizing a wide variety of vehicle structures without forcibly consolidating them into one. Can be changed. Therefore, since the degree of freedom in setting the test conditions can be increased, it is possible to evaluate the immunity characteristics or the emission characteristics of the electrical components more correctly than in the past.

<パラメータ掃引範囲>
図19は、ステップS24における各種パラメータ(特性インピーダンス、ワイヤー全長、ノイズ注入位置、及び、ワイヤー本数)の掃引範囲を示す模式図である。
<Parameter sweep range>
FIG. 19 is a schematic diagram showing a sweep range of various parameters (characteristic impedance, wire total length, noise injection position, and number of wires) in step S24.

特性インピーダンスZ0は、ワイヤーの敷設状態変動または種別変更を再現するように掃引される。ワイヤーの敷設状態変動としては、先に述べたモデル分類(端部線モデル、中間線モデル、及び、単線モデル)の変更のほかに、ワイヤーの位置ずれ(走行振動、経年変化、温度変化、または、湿度変化などに伴うワイヤーとグラウンドプレーンとの相対距離変化)、車種(車体構造)の変更、ボディ材質の変更など、ワイヤーの特性インピーダンスに影響を及ぼし得る状態変動を含めることができる。 The characteristic impedance Z0 is swept so as to reproduce the laying state change or type change of the wire. As for the fluctuation of the wire laying state, in addition to the above-mentioned model classification (end line model, intermediate line model, and single line model), the wire misalignment (running vibration, aging, temperature change, or , Changes in the relative distance between the wire and the ground plane due to changes in humidity, etc.), changes in the vehicle type (body structure), changes in the body material, and other state changes that can affect the characteristic impedance of the wire can be included.

なお、特性インピーダンスZ0の掃引範囲は、実測ベンチマークと同等の制約が課された値(例えば300Ω)を内包するように、(300−α)Ω≦Z0≦(300+β)Ωに設定するとよい。また、ワイヤー全長Lとノイズ注入位置Lxの掃引範囲についても、実測ベンチマークと同様の制約が課された値を内包するように設定すればよい。例えば、ワイヤー全長Lの掃引範囲は、1500mm〜1700mmを内包しつつ、実機で考えられるワイヤーの敷設長さを考慮して、100mm≦L≦5000mmに設定するとよい。また、例えば、ノイズ注入位置Lxの掃引範囲は、150mm、450mm、及び、750mmを内包するように、0mm≦Lx≦Lmmに設定するとよい。 The sweep range of the characteristic impedance Z0 may be set to (300-α) Ω ≦ Z0 ≦ (300 + β) Ω so as to include a value (for example, 300Ω) subject to the same restrictions as the actual measurement benchmark. Further, the sweep range of the wire total length L and the noise injection position Lx may be set so as to include the values subject to the same restrictions as the actual measurement benchmark. For example, the sweep range of the wire total length L may be set to 100 mm ≦ L ≦ 5000 mm in consideration of the wire laying length considered in the actual machine while including 1500 mm to 1700 mm. Further, for example, the sweep range of the noise injection position Lx may be set to 0 mm ≦ Lx ≦ L mm so as to include 150 mm, 450 mm, and 750 mm.

上記のように、特性インピーダンスZ0、ワイヤー全長L、及び、ノイズ注入位置Lxの掃引範囲を設定すれば、従前の実測ベンチマークを用いてシミュレーション結果の検証(=シミュレーション結果と実測結果との照合)を行うことが可能となる。 If the characteristic impedance Z0, the total wire length L, and the sweep range of the noise injection position Lx are set as described above, the simulation result can be verified (= collation between the simulation result and the measured result) using the conventional measured benchmark. It becomes possible to do.

なお、ワイヤー全長L及びノイズ注入位置Lxの掃引に際しては、これを再現するように遅延時間TDが掃引されることになる。 When sweeping the wire total length L and the noise injection position Lx, the delay time TD is swept so as to reproduce this.

また、ワイヤー本数Nの掃引範囲には、実際のワイヤーハーネスを考慮して、1本≦N≦60本に設定すればよい。 Further, the sweep range of the number of wires N may be set to 1 ≦ N ≦ 60 in consideration of the actual wire harness.

なお、上記では、実測ベンチマークをベースとして各種パラメータの掃引範囲を設定する例を挙げたが、その設定手法はこれに限定されるものではなく、例えば、実機における伝送線路回路の構造記述(図18のステップS11)により求められた値を内包するように、各種パラメータの掃引範囲を設定してもよい。 In the above, an example of setting the sweep range of various parameters based on the actual measurement benchmark is given, but the setting method is not limited to this, and for example, the structure description of the transmission line circuit in the actual machine (FIG. 18). The sweep range of various parameters may be set so as to include the value obtained in step S11) of.

このような設定によれば、実際の車両で生じ得る諸条件を忠実に反映したコンピュータシミュレーションを行うことができる。従って、例えば、従来のEMC評価手法(図18の左枠)では、いくら長時間を掛けても見落とされていた事象(例えば、走行振動に伴うワイヤーの位置ずれによって生じる意図しないイミュニティ特性やエミッション特性の変動)さえも、これを看過せずに評価することが可能となる。 With such a setting, it is possible to perform a computer simulation that faithfully reflects various conditions that may occur in an actual vehicle. Therefore, for example, in the conventional EMC evaluation method (left frame in FIG. 18), an event that was overlooked no matter how long it took (for example, an unintended immunity characteristic or emission characteristic caused by a displacement of the wire due to running vibration). It is possible to evaluate even this (variation in) without overlooking it.

<複数同時注入モデル>
背景技術の項でも述べた通り、実際の車両が外部からEMC妨害を受けた場合(例えば車両が落雷に晒された場合)には、車両に張り巡らされているワイヤーハーネス網(図1を参照)全体が同時に妨害を受ける。このとき、ワイヤーハーネス毎に異なる強さの妨害が発生したり、若しくは、直列に繋がったワイヤーハーネス群に妨害が発生したりする。そのため、実際のEMC妨害を再現するためには、影響を受ける複数のワイヤーハーネスに対して同時に妨害を加える必要がある。
<Multiple simultaneous injection models>
As mentioned in the background technology section, when the actual vehicle is disturbed by EMC from the outside (for example, when the vehicle is exposed to a lightning strike), the wire harness network stretched around the vehicle (see FIG. 1). ) The whole is disturbed at the same time. At this time, interference of different strength occurs for each wire harness, or interference occurs in a group of wire harnesses connected in series. Therefore, in order to reproduce the actual EMC interference, it is necessary to simultaneously apply interference to a plurality of affected wire harnesses.

しかしながら、従来のEMC試験でノイズ注入点を複数設定するためには、1基当たり数千万円のEMC試験設備(数kWクラスのA級アンプなど)をノイズ注入点の数だけ用意しなければならず、コストを鑑みると非現実的であった。 However, in order to set multiple noise injection points in the conventional EMC test, it is necessary to prepare as many EMC test facilities (such as class A amplifiers of several kW class) for each unit as the number of noise injection points. However, it was unrealistic considering the cost.

そのため、従来の実測ベンチマーク(例えば、図2の電装品BCI試験、若しくは、図3の車両BCI試験)では、DUTに接続されたワイヤーハーネスの1ヶ所にノイズ信号が注入されており、その他の部分が同時に妨害を受けている状態は無視されていた。このように、従来の実測ベンチマークでは、DUTの単独試験が行われており、実際の車両で生じるEMC妨害を再現し切れていない原因の一つとなっていた。 Therefore, in the conventional actual measurement benchmark (for example, the electrical component BCI test in FIG. 2 or the vehicle BCI test in FIG. 3), a noise signal is injected into one place of the wire harness connected to the DUT, and the other parts. Was ignored at the same time. As described above, in the conventional actual measurement benchmark, the DUT is independently tested, which is one of the reasons why the EMC interference that occurs in an actual vehicle cannot be reproduced.

また、先にも述べたように、従来のコンピュータシミュレーションでは、車両のワイヤーハーネス網を3次元レベルで解析して電磁界シミュレーションを行う必要がある(図18の左側を参照)。この電磁界シミュレーションは、極めて高負荷の演算処理であり、ノイズ注入点を1ヶ所に絞っても、その処理時間が数十時間〜数百時間に及ぶ。そのため、従来のコンピュータシミュレーションを用いてノイズ信号の複数同時注入を再現することは、処理時間(処理能力)の面から非現実的であった。 Further, as described above, in the conventional computer simulation, it is necessary to analyze the wire harness network of the vehicle at the three-dimensional level and perform the electromagnetic field simulation (see the left side of FIG. 18). This electromagnetic field simulation is an extremely high-load arithmetic processing, and even if the noise injection point is narrowed down to one place, the processing time is several tens of hours to several hundreds of hours. Therefore, it is unrealistic to reproduce multiple simultaneous injections of noise signals using a conventional computer simulation from the viewpoint of processing time (processing capacity).

以下では、これまでに説明してきた新規のコンピュータシミュレーション方法(=被試験デバイスに接続される伝送線路をモデル化した伝送線路モデルを用いて被試験デバイスのイミュニティ特性を評価する手法)をベースとして、伝送線路網の複数個所が同時に妨害を受けている環境を安価にかつ妥当な処理時間で再現することのできるシミュレーションモデルの構築について提案する。 The following is based on the new computer simulation method described so far (= a method for evaluating the immunity characteristics of the device under test using a transmission line model that models the transmission line connected to the device under test). We propose the construction of a simulation model that can reproduce an environment in which multiple transmission line networks are being disturbed at the same time at low cost and in a reasonable processing time.

図20は、複数同時注入モデルの第1例を示す模式図である。なお、本図の上段には、モデル化の対象となる構造体が模式的に描写されている。一方、本図の中段には、従来の1点注入モデルが描写されており、本図の下段には、今回提案する複数同時注入モデルの第1例が描写されている。 FIG. 20 is a schematic diagram showing a first example of a plurality of simultaneous injection models. The structure to be modeled is schematically depicted in the upper part of this figure. On the other hand, the conventional one-point injection model is depicted in the middle part of this figure, and the first example of the multiple simultaneous injection models proposed this time is depicted in the lower part of this figure.

本図上段の構造体には、3つの被試験デバイスDUT1〜DUT3と、独立した2本のワイヤーW10及びW20が含まれている。ワイヤーW10は、被試験デバイスDUT1と被試験デバイスDUT2とを結ぶ伝送線路であり、両デバイス相互間に屈曲せずに敷設されている。一方、ワイヤーW20は、被試験デバイスDUT2と被試験デバイスDUT3とを結ぶ伝送線路であり、両デバイス相互間に屈曲せずに敷設されている。なお、本図上段では、被試験デバイスDUT1〜DUT3がそれぞれ一直線上に設けられているが、その配置レイアウトについてはこの限りではない。また、ワイヤーW10ないしはW20または双方のグラウンドプレーン(=ボディ)にノイズ電流を注入するものとして理解することもできる。また、ワイヤーW10及びW20のそれぞれをワイヤーハーネス(=複数のワイヤーの束)に置き換えて理解することもできる。 The structure in the upper part of this figure includes three devices under test DUT1 to DUT3 and two independent wires W10 and W20. The wire W10 is a transmission line connecting the device under test DUT1 and the device under test DUT2, and is laid between the two devices without bending. On the other hand, the wire W20 is a transmission line connecting the device under test DUT2 and the device under test DUT3, and is laid between the two devices without bending. In the upper part of this figure, the devices under test DUT1 to DUT3 are provided in a straight line, but the layout of the devices is not limited to this. It can also be understood as injecting a noise current into the ground plane (= body) of the wire W10 or W20 or both. It is also possible to understand by replacing each of the wires W10 and W20 with a wire harness (= bundle of a plurality of wires).

上記構造体が外部からEMC妨害を受けた場合(例えば車両が落雷に晒された場合)には、ワイヤーW10及びW20の双方が同時に妨害を受ける。本図上段では、ワイヤーW10の1点(被試験デバイスDUT1からの距離がL11で被試験デバイスDUT2からの距離がL12である点)と、ワイヤーW20の1点(被試験デバイスDUT2からの距離がL21で被試験デバイスDUT3からの距離がL22である点)の双方で同時に妨害を受ける様子が描写されている。 When the structure is disturbed by EMC from the outside (for example, when the vehicle is exposed to a lightning strike), both the wires W10 and W20 are disturbed at the same time. In the upper part of this figure, one point of the wire W10 (the distance from the device under test DUT1 is L11 and the distance from the device under test DUT2 is L12) and one point of the wire W20 (the distance from the device under test DUT2) are At L21, the distance from the device under test DUT3 is L22), both of which are simultaneously disturbed.

上記構造体のモデル化に際して、従来の1点注入モデル(本図中段)では、ワイヤーW10のみにノイズ注入点INJ10が設けられており、ワイヤーW20が同時に妨害を受けている状態は無視されていた(破線を参照)。 In modeling the above structure, in the conventional one-point injection model (middle part of this figure), the noise injection point INJ10 is provided only on the wire W10, and the state in which the wire W20 is simultaneously disturbed is ignored. (See dashed line).

一方、今回提案する複数同時注入モデル(本図下段)では、ワイヤーW10及びW20に1つずつノイズ注入点INJ10及びINJ20が設定されており、それぞれにノイズ信号が同時注入される。 On the other hand, in the multiple simultaneous injection model proposed this time (lower part of this figure), noise injection points INJ10 and INJ20 are set for each of the wires W10 and W20, and noise signals are simultaneously injected into each of them.

ノイズ注入点INJ10の設定については、ワイヤーW10(全長:L11+L12)のうち、被試験デバイスDUT1とノイズ注入点INJ10との間に敷設されている部分を分割ワイヤーW11(長さ:L11)とし、ノイズ注入点INJ10と被試験デバイスDUT2との間に敷設されている部分を分割ワイヤーW12(長さ:L12)として理解すればよい。 Regarding the setting of the noise injection point INJ10, the portion of the wire W10 (total length: L11 + L12) laid between the device under test DUT1 and the noise injection point INJ10 is set as the split wire W11 (length: L11) and noise. The portion laid between the injection point INJ10 and the device under test DUT2 may be understood as the split wire W12 (length: L12).

同様に、ノイズ注入点INJ20の設定については、ワイヤーW20(全長:L21+L22)のうち、被試験デバイスDUT2とノイズ注入点INJ20との間に敷設されている部分を分割ワイヤーW21(長さ:L21)とし、ノイズ注入点INJ20と被試験デバイスDUT3との間に敷設されている部分を分割ワイヤーW22(長さ:L22)として理解すればよい。 Similarly, regarding the setting of the noise injection point INJ20, the portion of the wire W20 (total length: L21 + L22) laid between the device under test DUT2 and the noise injection point INJ20 is divided into the wire W21 (length: L21). Then, the portion laid between the noise injection point INJ20 and the device under test DUT3 may be understood as the split wire W22 (length: L22).

また、分割ワイヤーW11及びW12、並びに、分割ワイヤーW21及びW22をそれぞれモデル化した伝送線路モデルについては、これまでにも説明してきたように、その伝送特性を表すパラメータとして、特性インピーダンスZ0と遅延時間TDを含むものとすればよい。 Further, regarding the transmission line models in which the divided wires W11 and W12 and the divided wires W21 and W22 are modeled, respectively, as described above, the characteristic impedance Z0 and the delay time are used as parameters expressing the transmission characteristics. It may include TD.

なお、特性インピーダンスZ0は、分割ワイヤーW11及びW12、並びに、分割ワイヤーW21及びW22それぞれの敷設状態または種別に応じて設定すればよい。例えば、伝送線路モデルは、ワイヤーW10及びW20の敷設状態に応じて少なくとも端部線モデルと中間線モデルの2種類に分類しておき、それぞれの特性インピーダンスZ0を異なる値に設定しておくとよい。 The characteristic impedance Z0 may be set according to the laying state or type of the divided wires W11 and W12 and the divided wires W21 and W22, respectively. For example, the transmission line model may be classified into at least two types, an end line model and an intermediate line model, according to the laying state of the wires W10 and W20, and the characteristic impedance Z0 of each may be set to a different value. ..

また、遅延時間TDは、ワイヤーW10の全長または種別、若しくは、ノイズ注入点INJ10及びINJ20の位置(=分割ワイヤーW11及びW12の長さ、並びに、分割ワイヤーW21及びW22の長さ)に応じて設定すればよい。 The delay time TD is set according to the total length or type of the wire W10, or the positions of the noise injection points INJ10 and INJ20 (= the lengths of the split wires W11 and W12, and the lengths of the split wires W21 and W22). do it.

また、被試験デバイスDUT1〜DUT3のうち、特にワイヤーW10及びW20の双方が接続される被試験デバイスDUT2は、ワイヤーW10が接続される第1ポートと、ワイヤーW20が接続される第2ポートを備える等価回路として、2ポート分のSパラメータを記述しておくとよい。 Further, among the devices DUT1 to DUT3 to be tested, in particular, the device DUT2 to be tested to which both the wires W10 and W20 are connected includes a first port to which the wire W10 is connected and a second port to which the wire W20 is connected. It is advisable to describe the S-parameters for two ports as an equivalent circuit.

上記したように、今回提案する複数同時注入モデルでは、ワイヤーW10及びW20を伝送線路モデルとして記述するとともに、それぞれの結合部分を等価回路で接続することにより、評価対象となる伝送線路網が仮確定されている。さらに、ワイヤーW10及びW20には、それぞれ、ノイズ注入点INJ10及びINJ20が設定されており、コンピュータシミュレーションの実行時には、それぞれのノイズ注入点INJ10及びINJ20に対して同時にノイズ信号が注入される。 As described above, in the multiple simultaneous injection model proposed this time, the transmission line network to be evaluated is tentatively determined by describing the wires W10 and W20 as a transmission line model and connecting the respective coupling portions with an equivalent circuit. Has been done. Further, noise injection points INJ10 and INJ20 are set in the wires W10 and W20, respectively, and noise signals are simultaneously injected into the noise injection points INJ10 and INJ20 when the computer simulation is executed.

このような手法を用いれば、高価なEMC試験設備も高負荷の電磁界シミュレーションも要することなく、伝送線路網の複数個所が同時に妨害を受けている環境を安価にかつ妥当な処理時間で再現することができる。従って、例えば、実際の車両で生じるEMC妨害を正しく評価して、ワイヤーハーネス網の敷設構造を最適化することが可能となる。 By using such a method, an environment in which multiple transmission line networks are simultaneously disturbed can be reproduced inexpensively and in a reasonable processing time without requiring expensive EMC test equipment or high-load electromagnetic field simulation. be able to. Therefore, for example, it is possible to correctly evaluate the EMC interference that occurs in an actual vehicle and optimize the laying structure of the wire harness network.

また、車両の構造上、ワイヤーハーネスの敷設長や敷設経路には制約があるので、これを条件の一つとして、車両に張り巡らされた多数のワイヤーハーネスの中から、同時に妨害を受ける一群のワイヤーハーネス(=モデル化の対象とすべきワイヤーハーネス)を抽出することができる。従って、過度な演算負荷を掛けることなく、コンピュータシミュレーションを実施することが可能となる。 In addition, due to the structure of the vehicle, there are restrictions on the laying length and laying route of the wire harness, so one of the conditions is that a group of wire harnesses stretched around the vehicle are simultaneously disturbed. Wire harnesses (= wire harnesses that should be modeled) can be extracted. Therefore, it is possible to carry out a computer simulation without applying an excessive calculation load.

なお、ノイズ注入点INJ10及びINJ20にそれぞれ注入されるノイズ信号については、そのパラメータ(電流量(=強度)、周波数、及び、波形など)を可変値とし、当該パラメータを調整ないし掃引しながら、被試験デバイスDUT1及びDUT2のイミュニティ特性を評価するとよい。このような評価手法を採用することにより、ワイヤーW10及びW20に対して様々な角度から印加される磁界を疑似的に設定することができる。 For the noise signals injected into the noise injection points INJ10 and INJ20, respectively, the parameters (current amount (= intensity), frequency, waveform, etc.) are set to variable values, and the parameters are adjusted or swept while being subject to noise signals. The immunity characteristics of the test devices DUT1 and DUT2 may be evaluated. By adopting such an evaluation method, it is possible to pseudo-set the magnetic fields applied to the wires W10 and W20 from various angles.

例えば、ノイズ信号の波形を正弦波ではなくインパルスとし、ノイズ注入点INJ10及びINJ20にそれぞれ注入されるノイズ信号の電流量を適宜変化させることにより、落雷に晒された車両に対して様々な角度から印加される磁界の影響を正しく検証することが可能となる。以下では、複数同時注入モデルの第2例を挙げながら、雷のような自然現象の影響を評価する手法について提案する。 For example, by making the waveform of the noise signal an impulse instead of a sine wave and appropriately changing the current amount of the noise signal injected into the noise injection points INJ10 and INJ20, from various angles with respect to the vehicle exposed to lightning. It is possible to correctly verify the influence of the applied magnetic field. In the following, we propose a method for evaluating the effects of natural phenomena such as lightning, citing the second example of multiple simultaneous injection models.

図21は、複数同時注入モデルの第2例を示す模式図である。なお、本図の上段には、モデル化の対象となる構造体が模式的に描写されており、本図の下段には、今回提案する複数同時注入モデルの第2例が描写されている。 FIG. 21 is a schematic view showing a second example of a plurality of simultaneous injection models. The structure to be modeled is schematically depicted in the upper part of this figure, and the second example of the multiple simultaneous injection model proposed this time is depicted in the lower part of this figure.

本図上段の構造体には、2つの被試験デバイスDUT1及びDUT2と、独立した2本のワイヤーW30及びW40が含まれている。ワイヤーW30は、被試験デバイスDUT1と被試験デバイスDUT2とを結ぶ伝送線路であり、両デバイス相互間のノードn1で90°屈曲するように敷設されている。一方、ワイヤーW40も、同じく被試験デバイスDUT1と被試験デバイスDUT2とを結ぶ伝送線路であり、両デバイス相互間のノードn2で90°屈曲するように敷設されている。 The structure in the upper part of this figure includes two devices under test, DUT1 and DUT2, and two independent wires W30 and W40. The wire W30 is a transmission line connecting the device under test DUT1 and the device under test DUT2, and is laid so as to bend 90 ° at the node n1 between the two devices. On the other hand, the wire W40 is also a transmission line connecting the device under test DUT1 and the device under test DUT2, and is laid so as to bend 90 ° at the node n2 between the two devices.

このように、本図上段では、雷のような自然現象の影響を評価するための最も簡易な構造体として、ワイヤーW30及びW40により形成された矩形状のループ構造(以下ではワイヤーループと呼ぶ)が描写されている。 As described above, in the upper part of this figure, as the simplest structure for evaluating the influence of a natural phenomenon such as lightning, a rectangular loop structure formed by wires W30 and W40 (hereinafter referred to as a wire loop). Is depicted.

なお、本図上段では、ワイヤーW30及びW40がそれぞれ90°屈曲されているが、その角度についてはこの限りではない。また、ワイヤーW30ないしはW40または双方のグラウンドプレーン(=ボディ)にノイズ電流を注入するものとして理解することもできる。また、ワイヤーW10及びW20のそれぞれをワイヤーハーネス(=複数のワイヤーの束)に置き換えて理解することもできる。 In the upper part of this figure, the wires W30 and W40 are each bent by 90 °, but the angle is not limited to this. It can also be understood as injecting a noise current into the ground plane (= body) of the wire W30 or W40 or both. It is also possible to understand by replacing each of the wires W10 and W20 with a wire harness (= bundle of a plurality of wires).

上記構造体が外部からEMC妨害を受けた場合(例えば車両が落雷に晒された場合)には、ワイヤーW30及びW40の双方が同時に妨害を受ける。なお、ワイヤーW30は、ノードn1で屈曲しており、ワイヤーループの上辺に相当する部分と右辺に相当する部分では、それぞれの敷設方向が異なっているので、EMC妨害の受け方に差違がある。ワイヤーW40についても、上記と同様であり、ワイヤーループの下辺に相当する部分と左辺に相当する部分では、EMC妨害の受け方に差違がある。 When the structure is disturbed by EMC from the outside (for example, when the vehicle is exposed to a lightning strike), both the wires W30 and W40 are disturbed at the same time. Since the wire W30 is bent at the node n1 and the laying direction is different between the portion corresponding to the upper side and the portion corresponding to the right side of the wire loop, there is a difference in how to receive EMC interference. The same applies to the wire W40 as described above, and there is a difference in the way EMC interference is received between the portion corresponding to the lower side and the portion corresponding to the left side of the wire loop.

これを鑑み、本図上段では、ワイヤーW30上の2点(ワイヤーループの上辺において被試験デバイスDUT1からの距離がL31でノードn1からの距離がL32である1点と、ワイヤーループの右辺においてノードn1からの距離がL33で被試験デバイスDUT2からの距離がL34である1点)と、ワイヤーW40上の2点(ワイヤーループの下辺において被試験デバイスDUT2からの距離がL41でノードn2からの距離がL42である1点と、ワイヤーループの左辺においてノードn2からの距離がL43で被試験デバイスDUT3からの距離がL44である1点)のそれぞれにおいて、同時に妨害を受ける様子が描写されている。 In view of this, in the upper part of this figure, two points on the wire W30 (one point where the distance from the device under test DUT1 is L31 and the distance from the node n1 is L32 on the upper side of the wire loop, and the node on the right side of the wire loop. One point where the distance from n1 is L33 and the distance from the device under test DUT2 is L34) and two points on the wire W40 (the distance from the device under test DUT2 at the bottom of the wire loop is L41 and the distance from the node n2). At one point where is L42 and at the left side of the wire loop, the distance from the node n2 is L43 and the distance from the device under test DUT3 is L44), the state of being disturbed at the same time is described.

上記構造体のモデル化に際して、今回提案する複数同時注入モデル(本図下段)では、ワイヤーW30及びW40のそれぞれについて、2つずつノイズ注入点INJ31及びINJ32、並びに、ノイズ注入点INJ41及びINJ42が設定されており、それぞれにノイズ信号が同時注入される。 When modeling the above structure, in the multiple simultaneous injection models (lower part of this figure) proposed this time, two noise injection points INJ31 and INJ32, and noise injection points INJ41 and INJ42 are set for each of the wires W30 and W40. A noise signal is injected into each of them at the same time.

ノイズ注入点INJ31及びINJ32の設定については、ワイヤーW30(全長:L31+L32+L33+L34)のうち、被試験デバイスDUT1とノイズ注入点INJ31との間に敷設されている部分を分割ワイヤーW31(長さ:L31)とし、ノイズ注入点INJ31からノードn1を経てノイズ注入点INJ32まで敷設されている部分を分割ワイヤーW32(長さ:L32+L33)とし、ノイズ注入点INJ32と被試験デバイスDUT2との間に敷設されている部分を分割ワイヤーW33(長さ:L34)として理解すればよい。 Regarding the setting of the noise injection points INJ31 and INJ32, the portion of the wire W30 (total length: L31 + L32 + L33 + L34) laid between the device under test DUT1 and the noise injection point INJ31 is set as the split wire W31 (length: L31). The portion laid from the noise injection point INJ31 to the noise injection point INJ32 via the node n1 is defined as a split wire W32 (length: L32 + L33), and the portion laid between the noise injection point INJ32 and the device under test DUT2. Can be understood as a split wire W33 (length: L34).

また、上記と同じく、ノイズ注入点INJ41及びINJ42の設定についても、ワイヤーW40(全長:L41+L42+L43+L44)のうち、被試験デバイスDUT2とノイズ注入点INJ41との間に敷設されている部分を分割ワイヤーW41(長さ:L41)とし、ノイズ注入点INJ41からノードn2を経てノイズ注入点INJ42まで敷設されている部分を分割ワイヤーW42(長さ:L42+L43)とし、ノイズ注入点INJ42と被試験デバイスDUT1との間に敷設されている部分を分割ワイヤーW43(長さ:L44)として理解すればよい。 Further, as in the above, regarding the setting of the noise injection points INJ41 and INJ42, the portion of the wire W40 (total length: L41 + L42 + L43 + L44) laid between the device under test DUT2 and the noise injection point INJ41 is divided into the split wire W41 ( The length is L41), and the portion laid from the noise injection point INJ41 to the noise injection point INJ42 via the node n2 is set as the dividing wire W42 (length: L42 + L43), and between the noise injection point INJ42 and the device under test DUT1. The portion laid in the above may be understood as a split wire W43 (length: L44).

このように、1本のワイヤーに複数のノイズ注入点を設定しておけば、伝送線路モデル自体の記述内容を変更することなく、分割ワイヤーの長さやノイズ信号のパラメータを変えるだけで、ワイヤーの屈曲状態(屈曲位置や屈曲方向など)を表現することができる。従って、様々な敷設状態の伝送線路網を自由にモデル化することができるので、例えば、妨害波の強度が車両の構造に依存する場合であっても適切に対応することが可能となる。 In this way, if multiple noise injection points are set for one wire, the length of the split wire and the parameters of the noise signal can be changed without changing the description content of the transmission line model itself. It is possible to express a bent state (bending position, bending direction, etc.). Therefore, since the transmission line network in various laid states can be freely modeled, for example, even when the strength of the interfering wave depends on the structure of the vehicle, it is possible to appropriately deal with it.

図22は、図21で示したワイヤーループの開口に対して、垂直方向の磁界Bが印加されている様子(=ワイヤーループの有効断面積が最大である様子)を示す模式図である。なお、本図左側には、図21のワイヤーループをZ軸方向から見た模式図(XY平面図)が描写されている。また、本図右側には、図21のワイヤーループをX軸方向から見た模式図(YZ平面図)が描写されている。 FIG. 22 is a schematic view showing a state in which a magnetic field B in the vertical direction is applied to the opening of the wire loop shown in FIG. 21 (= a state in which the effective cross-sectional area of the wire loop is maximum). A schematic view (XY plan view) of the wire loop of FIG. 21 as viewed from the Z-axis direction is drawn on the left side of this figure. Further, on the right side of this figure, a schematic view (YZ plan view) of the wire loop of FIG. 21 as viewed from the X-axis direction is drawn.

一方、図23は、図21のワイヤーループの開口に対して、斜め方向の磁界Bが印加されている様子(=ワイヤーループがZ軸方向に傾いて有効断面積が図22よりも減少した様子)を示す模式図である。なお、本図左側には、図21のワイヤーループをZ軸方向から見た模式図(XY平面図)が描写されている。また、本図右側には、図21のワイヤーループをX軸方向から見た模式図(YZ平面図)が描写されている。 On the other hand, FIG. 23 shows a state in which a magnetic field B in an oblique direction is applied to the opening of the wire loop in FIG. 21 (= the wire loop is tilted in the Z-axis direction and the effective cross-sectional area is smaller than that in FIG. 22. ) Is a schematic diagram. A schematic view (XY plan view) of the wire loop of FIG. 21 as viewed from the Z-axis direction is drawn on the left side of this figure. Further, on the right side of this figure, a schematic view (YZ plan view) of the wire loop of FIG. 21 as viewed from the X-axis direction is drawn.

なお、図22と図23との差違については、一定方向の磁界Bが印加されている中でワイヤーループが回転された状況であると理解してもよいし、これとは逆に、固定されているワイヤーループに対して磁界Bの印加方向が回転された状況であると理解してもよい。 Regarding the difference between FIGS. 22 and 23, it may be understood that the wire loop is rotated while the magnetic field B in a certain direction is applied, and conversely, it is fixed. It may be understood that the application direction of the magnetic field B is rotated with respect to the wire loop.

両図を比較すると分かるように、ワイヤーループの上辺及び下辺に注入されるノイズ信号の強度(=ノイズ注入点INJ31及びINJ41がそれぞれ設けられたワイヤーを貫く磁力線の本数と等価)は、磁界Bの印加方向に依ることなく一定である。一方、ワイヤーループの左辺及び右辺に注入されるノイズ信号の強度(=ノイズ注入点INJ32及びINJ42が設けられたワイヤーを貫く磁力線の本数と等価)は、ワイヤーループの有効断面積が減少するほど小さくなる。 As can be seen by comparing both figures, the intensity of the noise signal injected into the upper and lower sides of the wire loop (= equivalent to the number of magnetic field lines penetrating the wire provided with the noise injection points INJ31 and INJ41) is the magnetic field B. It is constant regardless of the application direction. On the other hand, the intensity of the noise signal injected into the left and right sides of the wire loop (= equivalent to the number of magnetic lines of force penetrating the wire provided with the noise injection points INJ32 and INJ42) becomes smaller as the effective cross-sectional area of the wire loop decreases. Become.

上記を鑑みると、例えば、ノイズ注入点INJ31及びINJ41のノイズ強度を維持したまま、ノイズ注入点INJ32及びINJ42のノイズ強度を引き下げれば、ワイヤーループをZ軸方向に傾けた状況を再現することができる。これと同様に、各ノイズ注入点のノイズ強度を適宜調整することにより、ワイヤーループに対していかなる方向から磁界Bが印加されている状況についても、これを任意に再現することが可能である。 In view of the above, for example, if the noise intensities of the noise injection points INJ31 and INJ41 are maintained and the noise intensities of the noise injection points INJ32 and INJ42 are lowered, the situation where the wire loop is tilted in the Z-axis direction can be reproduced. it can. Similarly, by appropriately adjusting the noise intensity at each noise injection point, it is possible to arbitrarily reproduce the situation in which the magnetic field B is applied to the wire loop from any direction.

また、ワイヤーループの上辺と下辺それぞれに生じる誘導電流、または、ワイヤーループの左辺と右辺それぞれに生じる誘導電流について、それぞれが互いに強め合ったり弱め合ったりする状況についても、各ノイズ注入点のノイズ強度を適宜調整することにより、自在に表現することが可能である。 In addition, the noise intensity at each noise injection point also indicates that the induced currents generated on the upper and lower sides of the wire loop, or the induced currents generated on the left and right sides of the wire loop, strengthen or weaken each other. Can be freely expressed by appropriately adjusting.

このように、複数同時注入モデルの第2例(図21)を採用し、ワイヤーハーネスが受ける妨害の位置、経路、強度、周波数、及び、波形を適宜調整することにより、実際に起きてみないと妨害条件を確定することのできない自然現象(落雷など)についても、これが構造体(車両など)に及ぼす影響を正しく評価することができる。従って、その評価結果を事前設計に反映することにより、信頼性の向上に寄与することが可能となる。 In this way, by adopting the second example (Fig. 21) of the multiple simultaneous injection model and appropriately adjusting the position, path, intensity, frequency, and waveform of the interference received by the wire harness, it does not actually occur. Even for natural phenomena (lightning strikes, etc.) for which the interference conditions cannot be determined, the effect of this on the structure (vehicles, etc.) can be evaluated correctly. Therefore, by reflecting the evaluation result in the pre-design, it is possible to contribute to the improvement of reliability.

<その他の変形例>
なお、本明細書中に開示されている種々の技術的特徴は、上記実施形態のほか、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。
<Other variants>
In addition to the above-described embodiment, various technical features disclosed in the present specification can be modified in various ways without departing from the spirit of the technical creation. That is, it should be considered that the above-described embodiment is exemplary in all respects and is not restrictive, and the technical scope of the present invention is shown not by the description of the above-mentioned embodiment but by the scope of claims. It should be understood that it includes all changes that fall within the meaning and scope of the claims.

本明細書中に開示されている発明は、例えば、導電性ワイヤーハーネスを有する構造体(車両、鉄道、船舶、航空機など)のイミュニティ特性またはエミッション特性を評価するためのEMCコンピュータシミュレーションに利用することが可能である。 The invention disclosed herein can be used, for example, in EMC computer simulation for evaluating the immunity or emission characteristics of a structure having a conductive wire harness (vehicle, railroad, ship, aircraft, etc.). Is possible.

10 被試験デバイス(DUT)
11 LSI
20 ノイズ源部
21 シグナルジェネレータ
22 RFアンプ
23 双方向性結合器
24 進行波側パワーセンサ
25 反射波側パワーセンサ
26 パワーメータ
28 50Ω伝送線路
30 検知部(オシレータなど)
40 コントローラ(パソコンなど)
50 バッテリ
60 電源フィルタ
61、62 電源インピーダンス安定回路網(LISN)
70 ワイヤーハーネス
80 インジェクションプローブ
90 アンテナ
91 端子
100 測定対象回路ユニット
A シミュレーションモデル
A1 バッテリ/LISNモデル
A2 DUTモデル
A3 BCIインジェクションプローブモデル
A4 ワイヤーハーネスモデル(伝送線路モデル)
B 磁界
wh、wh11〜wh15、wh21〜wh24 ワイヤーハーネス
w1〜w6、W、W10、W20、W30、W40 ワイヤー
W1〜W5、W11、W12、W21、W22、W31〜W33、W41〜W43 分割ワイヤー
DUT1、DUT2、DUT3 被試験デバイス
SIG1、SIG2 信号ノード
INJ1、INJ2、INJ10、INJ20、INJ31、INJ32、INJ41、INJ42 ノイズ注入点
c1 内部導体
c2 外部導体
X 車両
X1 バッテリ
X2 ECU
X3 ワイヤーハーネス
10 Device under test (DUT)
11 LSI
20 Noise source 21 Signal generator 22 RF amplifier 23 Bidirectional coupler 24 Traveling wave side power sensor 25 Reflected wave side power sensor 26 Power meter 28 50Ω Transmission line 30 Detection part (oscillator, etc.)
40 controller (personal computer, etc.)
50 Battery 60 Power Filter 61, 62 Power Impedance Stabilization Network (LISN)
70 Wire harness 80 Injection probe 90 Antenna 91 Terminal 100 Measurement target circuit unit A Simulation model A1 Battery / LISN model A2 DUT model A3 BCI injection probe model A4 Wire harness model (transmission line model)
B magnetic field wh, wh11 to wh15, wh21 to wh24 wire harness w1 to w6, W, W10, W20, W30, W40 wire W1 to W5, W11, W12, W21, W22, W31 to W33, W41 to W43 split wire DUT1, DUT2, DUT3 Device under test SIG1, SIG2 Signal node INJ1, INJ2, INJ10, INJ20, INJ31, INJ32, INJ41, INJ42 Noise injection point c1 Internal conductor c2 External conductor X Vehicle X1 Battery X2 ECU
X3 wire harness

Claims (10)

ワイヤーハーネスで接続された電装品を有し、前記ワイヤーハーネスをモデル化した伝送線路モデルを用いたシミュレーション方法により、標準化された試験方法におけるイミュニティ特性を満たすことが検証された車両であって、
前記シミュレーション方法は、
前記ワイヤーハーネスを前記伝送線路モデルとしてモデル化するステップと、
前記伝送線路モデルへのノイズ注入点を複数設定するステップと、
それぞれのノイズ注入点に対して同時にノイズ信号を注入するステップと、
を有する、車両。
A vehicle that has electrical components connected by a wire harness and has been verified to satisfy the immunity characteristics of a standardized test method by a simulation method using a transmission line model that models the wire harness.
The simulation method is
A step of modeling the wire harness as the transmission line model,
The step of setting a plurality of noise injection points into the transmission line model and
The step of injecting a noise signal to each noise injection point at the same time,
Has a vehicle.
前記ノイズ注入点は、複数のワイヤーハーネス毎に少なくとも1つずつ設定されている、請求項1に記載の車両。 The vehicle according to claim 1, wherein at least one noise injection point is set for each of the plurality of wire harnesses. 前記ノイズ注入点は、1本のワイヤーハーネスに複数設定されている、請求項1または請求項2に記載の車両。 The vehicle according to claim 1 or 2, wherein a plurality of the noise injection points are set in one wire harness. 複数のワイヤーハーネスが接続される前記電装品は、複数のポートを備える等価回路として記述されている、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の車両。 The vehicle according to any one of claims 1 to 3, wherein the electrical component to which a plurality of wire harnesses are connected is described as an equivalent circuit including a plurality of ports. 前記ワイヤーハーネスによりループ構造が形成されている、請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の車両。 The vehicle according to any one of claims 1 to 4, wherein a loop structure is formed by the wire harness. 前記ノイズ信号のパラメータを可変値とし、前記パラメータを掃引しながら前記電装品のイミュニティ特性が評価される、請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の車両。 The vehicle according to any one of claims 1 to 5, wherein the parameter of the noise signal is set to a variable value, and the immunity characteristic of the electrical component is evaluated while sweeping the parameter. 前記伝送線路モデルは、その伝送特性を表すパラメータとして特性インピーダンスと遅延時間を含む、請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の車両。 The vehicle according to any one of claims 1 to 6, wherein the transmission line model includes a characteristic impedance and a delay time as parameters representing the transmission characteristics. 前記遅延時間は、前記ワイヤーハーネスの全長または種別若しくは前記ノイズ注入点の位置に応じて設定される、請求項7に記載の車両。 The vehicle according to claim 7, wherein the delay time is set according to the total length or type of the wire harness or the position of the noise injection point. 前記特性インピーダンスは、前記ワイヤーハーネスの敷設状態または種別に応じて設定される、請求項7または請求項8に記載の車両。 The vehicle according to claim 7 or 8, wherein the characteristic impedance is set according to the laying state or type of the wire harness. 前記伝送線路モデルは、前記ワイヤーハーネスの敷設状態に応じて少なくとも端部線モデルと中間線モデルの2種類に分類されており、それぞれの特性インピーダンスが異なる値に設定されている、請求項7〜請求項9のいずれか一項に記載の車両。 The transmission line model is classified into at least two types, an end line model and an intermediate line model, according to the laying state of the wire harness, and the characteristic impedances of the respective transmission line models are set to different values. The vehicle according to any one of claims 9.
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