CN108387802B - 一种整车接地系统的电磁兼容评估方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种整车接地系统的电磁兼容评估方法及装置，该方法包括：识别整车中影响电磁兼容的部件；利用整车设计文件中的车身结构数模建立车身金属的模型；利用整车设计文件中的线束数模中与影响电磁兼容的部件相关的线束数模，建立接地网络线束的模型；以等效电路的方式，建立接地点和接地连接的模型；以等效电路的方式，建立影响电磁兼容的部件的地的等效电路模型；对整车接地系统电磁兼容分析的模型进行仿真，得到干扰源部件和敏感体部件之间通过地的耦合关系；对耦合关系进行分析，确定整车接地系统的电磁兼容性能。相对于现有技术，本发明实现了在整车电气设计阶段对整车接地系统的电磁兼容性能进行分析。

Description

一种整车接地系统的电磁兼容评估方法及装置

技术领域

本发明涉及车辆电磁兼容技术领域，特别是涉及一种整车接地系统的电磁兼容评估方法及装置。

背景技术

整车接地系统是整车电子电气架构中非常重要的组成部分，也是影响整车电磁兼容的关键因素之一，整车2/3的电磁兼容问题与接地系统有关。

鉴于整车接地系统对整车电磁兼容性能的诸多复杂的影响，非常需要一套完整的设计分析方法，在整车前期电气设计阶段对接地系统的电磁兼容性能进行分析、评估、优化，以确保接地系统的设计满足电磁兼容要求，从而保证整车产品的电磁兼容性能。但是，由于该问题的复杂性，现有技术在接地系统设计时对电磁兼容的分析非常有限，缺乏系统性的设计分析方法，一般是仅由电气工程师或电磁兼容工程师对电气原理图、接地拓扑图进行经验性的粗略评估，等到后期测试阶段出现电磁兼容问题后，再对接地系统进行排查和整改。

发明人在对现有技术的研究过程中发现，一方面测试和整改会带来较高的额外成本和较长的开发周期，另一方面，接地系统的整改涉及到电气、线缆、结构等较多方面，而后期测试阶段大多设计已经基本定型，整改的工程实现较为困难，加重了问题的复杂性，不利于技术的实施。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种整车接地系统的电磁兼容评估方法及装置，以解决现有技术中存在的问题，技术方案如下：

一种整车接地系统的电磁兼容评估方法，包括：

识别整车中影响电磁兼容的部件，所述影响电磁兼容的部件包括干扰源部件和敏感体部件；

获取整车设计文件中的车身结构数模和所述整车设计文件中的线束数模，并利用所述车身结构数模建立车身金属的模型、利用所述线束数模中与所述影响电磁兼容的部件相关的线束数模，建立接地网络线束的模型，所述车身金属为整车的参考地，所述车身金属的模型和所述接地网络线束的模型为基于同一所述整车建立的模型；

以等效电路的方式，建立接地点和接地连接的模型，所述接地点为所述接地网络线束连接到所述车身金属上的电气连接，所述接地连接为所述接地网络线束内部线缆之间的电气连接；

以等效电路的方式，建立所述影响电磁兼容的部件的地的等效电路模型；

对整车接地系统电磁兼容分析的模型进行仿真，得到所述干扰源部件和所述敏感体部件之间通过地的耦合关系，所述整车接地系统电磁兼容分析的模型包括所述车身金属的模型、所述接地网络线束的模型、所述接地点和接地连接的模型和所述影响电磁兼容的部件的地的等效电路模型；

对所述耦合关系进行分析，确定所述整车接地系统的电磁兼容性能。

可选地，所述识别整车中影响电磁兼容的部件，包括：

对于所述整车中的每一个电子电气部件，判断所述电子电气部件是否具备预设的干扰特性和/或敏感特性；

若是，确定所述电子电气部件为所述影响电磁兼容的部件。

可选地，所述以等效电路的方式，建立接地点和接地连接的模型，包括：

确定所述接地点等效的直接接触电路和非直接接触电路以及所述接地连接等效的直接接触电路和非直接接触电路，所述接地点的直接接触电路为所述接地点直接连接到所述车身金属上的部分的等效电路，所述接地点的非直接接触电路为所述接地点非直接连接到车身金属上的部分的等效的电路，所述接地连接的直接接触电路为所述接地网络线束内部的线缆直接连接到另一线缆上的部分的等效的电路，所述接地连接的非直接接触电路为所述接地网络线束内部的线缆非直接连接到另一线缆上的部分所等效的电路；

将所述接地点等效的直接接触电路与非直接接触电路并联组合为所述接地点的模型，将所述接地网络线束等效的直接接触电路与非直接接触电路并联组合为所述接地网络线束的模型。

可选地，所述以等效电路的方式，建立所述影响电磁兼容的部件的地的等效电路模型，包括：

确定所述影响电磁兼容的部件的外壳属性，所述外壳属性包括金属外壳和非金属外壳；

当所述影响电磁兼容的部件的外壳属性为非金属外壳时，所述影响电磁兼容的部件的地的等效电路模型为，所述部件连接的线缆终端与所述部件的电路板的水平表面所相对的所述车身金属之间的电容模型；

当所述影响电磁兼容的部件的外壳属性为金属外壳时，所述影响电磁兼容的部件的地的等效电路模型为，所述部件连接的线缆终端与到所述金属外壳表面最近的所述车身金属之间的等效电路模型。

可选地，所述部件连接的线缆终端与到所述金属外壳表面最近的所述车身金属之间的等效电路模型，包括：

串联的第一支路和第二支路；

所述第一支路包括并联的第一阻抗和第一电容，所述第二支路包括并联的第二阻抗和第二电容；

所述第一阻抗由部件的电路地与所述金属外壳之间实际存在的电气连接所使用的元器件参数决定，所述第二阻抗为所述金属外壳与所述车身金属之间存在的机械式电气连接方式引起的阻抗，所述第一电容由所述部件的地与所述金属外壳之间的分布电容效应引起，所述第二电容由所述金属外壳与所述车身金属之间的分布电容效应引起。

可选地，所述对整车接地系统电磁兼容分析的模型进行仿真，得到所述干扰源部件和所述敏感体部件之间通过地的耦合关系，包括：

将所述整车接地系统电磁兼容分析的模型等效为M+N端口的网络，其中，M为所述干扰源部件的个数，N为所述敏感体部件的个数，M、N为正整数；

计算所述干扰源部件端口与所述敏感体部件端口之间的M*N个S参数的频域曲线，并将所述S参数的频域曲线作为所述耦合关系；

或，

将所述整车接地系统电磁兼容分析的模型等效为激励-响应系统；

在所述激励-响应系统中的所述干扰源部件的位置注入干扰信号作为激励，并获得所述敏感体部件的电路地上的响应。

可选地，所述对所述耦合关系进行分析，确定所述整车接地系统的电磁兼容性能，包括：

对于每一所述S参数的频域曲线，计算所述频域曲线的积分值；

获取满足阈值和不满足阈值，所述不满足阈值为预先设定的不满足电磁兼容性能要求的积分值的临界值，所述满足阈值为预先设定的满足电磁兼容性能要求的积分值的临界值，所述满足阈值小于所述不满足阈值；

根据所述积分值、满足阈值和不满足阈值，确定所述电磁兼容性能；

其中，当所述积分值大于所述不满足阈值时，表明所述整车接地系统的电磁兼容性能为不满足电磁兼容性能要求；

当所述积分值介于所述满足阈值和所述不满足阈值之间时，表明所述整车接地系统的电磁兼容性能为电磁兼容性能可条件接受；

当所述积分值小于所述满足阈值时，表明所述整车接地系统的电磁兼容性能为满足电磁兼容性能要求；

或，

将所述响应叠加在所述敏感体部件的敏感信号的波形上，确定叠加后的波形是否满足预先设定的信号质量评价规则，若是，表明所述整车接地系统的电磁兼容性能为满足电磁兼容性能要求，若否，则为不满足电磁兼容性能要求。

可选地，还包括：

获取所述影响电磁兼容性能的部件所具备的特性的关键参数，所述特性包括干扰特性和/或敏感特性；

将所述关键参数与对应特性的不同风险等级的预设的阈值标准做对比，以确定所述影响电磁兼容性能的部件的风险等级；

相应地，根据所述积分值、满足阈值和不满足阈值，确定所述电磁兼容性能之前，还包括：

根据所述S参数的频域曲线对应的干扰源部件和敏感体部件所对应的所述风险等级、按照预设调整阈值，调整所述满足阈值和所述不满足阈值；

采用所述积分值和调整后的满足阈值、不满足阈值确定所述电磁兼容性能。

一种整车接地系统的电磁兼容评估装置，包括：

识别单元，用于识别整车中影响电磁兼容的部件，所述影响电磁兼容的部件包括干扰源部件和敏感体部件；

第一建立单元，用于获取整车设计文件中的车身结构数模和所述整车设计文件中的线束数模，并利用所述车身结构数模建立车身金属的模型、利用所述线束数模中与所述影响电磁兼容的部件相关的线束数模，建立接地网络线束的模型，所述车身金属为整车的参考地，所述车身金属的模型和所述接地网络线束的模型为基于同一所述整车建立的模型；

第二建立单元，用于以等效电路的方式，建立接地点和接地连接的模型，所述接地点为所述接地网络线束连接到所述车身金属上的电气连接，所述接地连接为所述接地网络线束内部线缆之间的电气连接；

第三建立单元，用于以等效电路的方式，建立所述影响电磁兼容的部件的地的等效电路模型；

仿真单元，用于对整车接地系统电磁兼容分析的模型进行仿真，得到所述干扰源部件和所述敏感体部件之间通过地的耦合关系，所述整车接地系统电磁兼容分析的模型包括所述车身金属的模型、所述接地网络线束的模型、所述接地点和接地连接的模型和所述影响电磁兼容的部件的地的等效电路模型；

分析单元，用于对所述耦合关系进行分析，确定所述整车接地系统的电磁兼容性能。

可选地，还包括：

获取单元，用于获取所述影响电磁兼容性能的部件所具备的特性的关键参数，所述特性包括干扰特性和/或敏感特性；

第一确定单元，用于将所述关键参数与对应特性的不同风险等级的预设的阈值标准做对比，以确定所述影响电磁兼容性能的部件的风险等级。

本发明实施例提供的方案，识别整车中的影响电磁兼容的部件，并利用车身结构数模建立车身金属的模型，利用与影响电磁兼容的部件相关的线束数模建立接地网络线束的模型，以等效电路的方式，建立接地点和接地连接的模型和影响电磁兼容的部件的地的等效电路模型，以获得整车接地系统电磁兼容分析的模型，通过对整车接地系统电磁兼容分析的模型进行仿真分析，从而确定整车接地系统的电磁兼容性能。相对于现有技术，本发明实施例实现了在整车电气设计阶段对整车接地系统的电磁兼容性能进行分析评估。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的一种整车接地系统的电磁兼容评估方法的一种流程示意图；

图2为本发明实施例所提供的常见结构的接地点的等效电路的示意图；

图3为本发明实施例所提供的不采用金属外壳的电子电气部件的地的模型示意图；

图4为本发明实施例所提供的采用金属外壳的电子电气部件的地的模型示意图；

图5(a)为本发明实施例所提供的整车接地系统的电气原理图；

图5(b)为本发明实施例所提供的整车接地系统电磁兼容分析的模型示意图；

图6(a)影响电磁兼容性能的部件A的到部件B的S参数频域曲线的仿真结果示意图；

图6(b)影响电磁兼容性能的部件A的到部件B的S参数频域曲线的测试结果示意图；

图7(a)为本发明实施例所提供的影响电磁兼容性能的部件C的到部件 D的S参数频域曲线的仿真结果示意图；

图7(b)影响电磁兼容性能的部件C的到部件D的S参数频域曲线的测试结果示意图；

图8为本发明实施例所提供的某车型发动机子系统的局部接地网络示意图；

图9(a)为本发明实施例所提供的建模仿真阶段TPS地的波形示意图；

图9(b)为本发明实施例所提供的建模仿真阶段发动机地的波形示意图；

图9(c)为本发明实施例所提供的建模仿真阶段车身地的波形示意图；

图10为本发明实施例所提供的一种整车接地系统的电磁兼容评估装置的一种结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种整车接地系统的电磁兼容评估方法的一种实现流程图，所述方法包括：

步骤S101、识别整车中影响电磁兼容的电子电气部件。

其中，影响电磁兼容的部件包括干扰源部件和敏感体部件。

优选地，识别整车中的电磁兼容部件可以通过判断整车中的电子电气部件是否具备预设的干扰特性或敏感特性实现，具体地，当电子电气部件具备干扰特性时，表明该电子电气部件为干扰源部件，当电子电气部件具备敏感特性时，表明该电子电气部件为敏感体部件，当电子电气部件既具备干扰特性又具备敏感特性时，表明该电子电气部件既为干扰源部件又为敏感体部件。

实际应用中，干扰特性可以包括：电子电气部件含有PWM驱动、电子电气部件含有直流有刷电机等；敏感特性可以包括：电子电气部件含有模拟信号、电子电气部件含有射频信号等。

步骤S102、获取整车设计文件中的车身结构数模和整车设计文件中的线束数模，并利用车身结构数模建立车身金属的模型、利用线束数模中与影响电磁兼容的部件相关的线束数模，建立接地网络线束的模型，车身金属为整车的参考地，车身金属的模型和接地网络线束的模型为基于同一整车建立的模型。

需要说明的是，本实施例不限定建立车身金属的模型和接地网络线束的模型的先后顺序，即既可以先建立车身金属的模型，而后在车身金属的模型的基础上再建立接地网络线束的模型，也可也先建立接地网络线束的模型，而后在接地网络线束的模型的基础上再建立车身金属的模型。

关于车身金属模型的建立：

电子电气部件的地通过线束连接到车身金属上不同的接地点。具体实现时，该步骤包括导入、优化、网格离散三个过程。

其中：

在导入过程，将从整车设计文件中提取的车身结构数模导入电磁仿真软件。需要说明的是，如果整车的发动机缸体上存在接地点，则发动机缸体的外部结构数模也需要提取并导入。

导入的车身结构数模仅保留金属部分，因为非金属部分对电磁干扰的影响非常小，这样可以在不影响精度的前提下提高计算速度。另外电磁兼容考虑的是射频范围内的问题，在这个频率范围内，由于趋肤效应，电流只会在金属的表层分布，因此可以把车身模型简化为无厚度的金属表面。表面模型最大的好处是大大降低了网格数量，提高计算效率，有利于工程化应用。

在优化过程，读取车身结构数模导入到电磁仿真软件后生成的模型文件，并依据预设策略对模型文件进行优化，

该预设策略可以为：

1)将模型文件上最大方向尺寸小于L/5的悬浮金属，删除；

2)将模型文件上最大方向尺寸小于L/10的表面，合并到与其相邻的表面；

3)将模型文件上2/3以上表面积被距离小于L/10的其他表面所覆盖的表面，合并到覆盖其的表面。

其中L为50cm和所关注的最高频率对应的波长λ之间的较小者，其中所关注的最高频率为，某具体车型开发时，考虑的所有电磁干扰中的最高能达到的频率。

在网格离散过程，对优化后的车身金属模型，即优化后的模型文件进行网格离散。网格离散的类型取决于后期对整车接地系统电磁兼容分析的模型进行仿真所采用的数值算法，网格离散的大小取决于所关注的最高频率对应波长λ。

例如，如果后期对整车接地系统电磁兼容分析的模型进行仿真、所采用的数值算法为采用时域算法(如FIT，Finite Integration Technique，有限积分技术；FDTD，FiniteDifference Time Domain，时域有限差分法)，则使用六面体网格进行离散，网格的尺寸为λ/12～λ/8；如果采用频域算法(如MoM， Method Of Moment，矩量法)，则使用三角形网格进行离散，网格的尺寸为λ/10～λ/6。

关于接地网络线束的模型的建立：

电子电气部件的地通过接地线束连接到车身上的接地点。具体实现时该步骤包括筛选、结构建模、电气建模、分段离散四个过程。

在筛选过程，从整车设计文件中提取线束数模，并从提取的线束数模中筛选出与影响电磁兼容的部件相关的线束数模，即仅保留与影响电磁兼容的部件所连接的地线。

在结构建模过程，建立与影响电磁兼容的部件相关的线束数模的结构模型，具体地，可以通过把筛选后的线束数模导入电磁仿真软件，也可以在电磁仿真软件中根据线束图纸绘制。

在电气建模过程，获取结构模型中的线束的电气特性，如线缆的数量、线型、线径、材料等，并根据电气特性建立与结构模型对应的电气模型，

在分段离散过程，对电气模型进行分段离散，以得到接地网络线束的模型。

线束由于其自身结构特性，可以采用传输线模型(TLM，Transmission LineModeling)或集总电路传输线(LCTL，Lumped Circuit Transmission Line) 进行分段离散。分段离散的大小取决于所关注的最高频率对应波长λ，线束离散段的尺寸为λ/20～λ/10。

步骤S103、以等效电路的方式，建立接地点和接地连接的模型，接地点为接地网络线束连接到车身金属上的电气连接，接地连接为接地网络线束内部线缆之间的电气连接。

由于接地网络线束通过紧固件连接到车身金属上的接地点，同时，在接地网络线束内部也存在线缆之间的电气连接，这种机械式的连接从电磁兼容所关注的射频范围来看，是非理想的电气连接，存在连接阻抗。该连接阻抗在高频电流传输路径上引起阻抗突变和失配，是影响电磁兼容性能的原因之一，因此，本步骤通过等效电路的方式建立接地点和接地连接的模型。

具体实现时，接地点的等效电路和接地连接的等效电路可以包括直接接触电路和非直接接触电路两部分，直接接触电路和非直接接触电路并联组合成最终的等效电路。其中，接地点的直接接触电路为紧固件直接连接到车身金属上的部分所等效的电路，非直接接触电路为紧固件非直接连接到车身金属上的部分的所等效的电路；接地连接的直接接触电路为线缆直接连接到另一线缆上的部分的等效的电路，非直接接触电路为线缆非直接连接到另一线缆上的部分所等效的电路。

需要说明的是，根据紧固件的结构的不同、网络线缆连接方式的不同，接地点的等效电路和接地连接的等效电路中的非直接接触电路的数量和直接接触电路的数量并不是固定的。参见图2，图2为示例的常见结构的接地点的等效电路的示意图，在该等效电路图中包含由电感L_C、电容C_C构成的直接接触部分的等效电路和由电感L_S、电容C_S、电阻R_S构成的非直接接触部分的等效电路，且非直接接触部分与直接接触部分并联。其中，电感L_C和L_S由连接路径上的几何结构引起，电容C_C和C_S由连接表面引起，电阻R_S由紧固件的接触引起。

步骤S104、以等效电路的方式，建立影响电磁兼容的部件的地的等效电路模型。

电子电气部件的地包括电路地、外壳地、电路地到外壳地之间的连接以及外壳地到车身金属之间的连接，需要说明的是外壳地是在部件采用金属外壳时才存在，如果部件采用非金属外壳则其部件的地只包括电路地。由于整车层面难以获得所有电子电气部件的完整设计细节，因此部件地的建模采用等效电路建模方法，采用等效电路来表征部件地的阻抗特性，并把该等效电路连接至该部件所在的接地。根据电子电气部件外壳的属性，该步骤包括两种情形。

第一种情形，该电子电气部件不采用金属外壳，如图3所示。这种情形下，电子电气部件的地的模型可以等效为一个电子电气部件连接的线缆终端与电子电气部件电路板的水平表面所相对的车身金属之间的电容模型，该电容由电路地与车身金属之间的分布电容效应引起，其容值为：

C1＝ε₀ε_rA/d(F)；

其中，ε₀＝8.854*10^-12F/m为真空介电常数，ε_r为部件电路板与车身金属之间存在的物质的介电常数，A为部件电路板的总面积(单位m²)，d为部件电路板的水平表面与其所相对的车身金属的距离(单位m)。

第二种情形，该电子电气部件采用金属外壳，如图4所示。这种情形下，电子电气部件的地的模型是电子电气部件连接的线缆终端与到金属外壳表面最近的车身金属之间的等效电路模型，该等效电路结构如图4所示，包括C1、 C2、Z1、Z2。其中，C1由部件电路地与金属外壳之间的分布电容效应引起， C2由金属外壳与车身金属之间的分布电容效应引起，其容值为：

C1＝ε₀ε_rA1/d1(F)；

C2＝ε₀ε_rA2/d2(F)；

其中，ε₀＝8.854*10^-12F/m为真空介电常数，ε_r为部件电路板与车身金属之间存在的物质的介电常数，A1为部件电路板的总面积(单位m²)，d1为部件电路板的水平表面与其所相对的金属外壳的距离(单位m)，A2为金属外壳与车身金属相对的一侧的表面积(单位m²)，d2为金属外壳到与其最近的车身金属表面的距离(单位m)。Z1是部件电路地与金属外壳之间实际存在的电气连接方式引起的阻抗，常见的连接方式包括通过电容器连接、通过电容器并联电感器连接、通过磁珠连接等。Z1的阻抗值由电气连接使用的元器件参数决定。Z2是金属外壳与车身金属之间实际存在的机械式电气连接方式引起的阻抗。常见的连接方式包括螺丝紧固、金属带铰接等。如果金属外壳与车身金属之间无电气连接，则Z2为开路。

步骤S105、对整车接地系统电磁兼容分析的模型进行仿真，得到干扰源部件和敏感体部件之间通过地的耦合关系。

其中，整车接地系统电磁兼容分析的模型包括车身金属的模型、接地网络线束的模型、接地点和接地连接的模型和影响电磁兼容的部件地的等效电路模型。

步骤S102-步骤S104完成了对整车接地系统电磁兼容分析的模型的建立，本步骤对整车接地系统电磁兼容分析的模型进行仿真分析，以获得干扰源部件和敏感体部件之间通过地的耦合关系。

仿真过程包括频域仿真和时域仿真两种类型：

频域仿真是把整车接地系统电磁兼容分析的模型看作一个M+N端口的网络，M为干扰源部件的数量，N为敏感体部件的数量，计算干扰源部件端口与敏感体部件端口之间的S参数频域曲线，并将所述S参数频域曲线作为耦合关系。该耦合关系可以表征电磁干扰从干扰源部件通过整车接地系统电磁兼容分析的模型所考虑的所有耦合途径、影响到敏感体部件的总效果，从而可以用来量化分析整车接地系统的电磁兼容性能。

具体实现时，使用电磁仿真工具在整车接地系统电磁兼容分析的模型中的每个影响电磁兼容的部件的地的等效电路和其所连接的线缆终端之间，插入一个仿真端口，然后求解所有M+N个端口之间的S参数频域曲线。

时域仿真，是把整车接地系统电磁兼容分析的模型看作一个激励-响应系统，在干扰源部件的位置，注入模拟的干扰信号波形作为激励，通过仿真获得敏感风险部件的电路地上的响应。具体实现时，对整车接地系统电磁兼容分析的模型的每一个干扰源部件，逐一在其部件的地的等效电路和其所连接的线缆终端之间，插入模拟的干扰信号源，并求解每个敏感风险部件的地上的响应电压和电流。

步骤S106、对耦合关系进行分析，确定整车接地系统的电磁兼容性能。

频域仿真结果的分析，要分析M*N个S参数的频域曲线。对于每一S参数频域曲线，分析S参数频域曲线的积分值，定义不满足阈值，不满足阈值为预先设定的不满足电磁兼容性能要求的积分值的临界值，即当积分值不大于不满足阈值时，表明整车接地系统的电磁兼容性能为满足电磁兼容性能要求。

工程应用中，还可以对满足电磁兼容性能进行进一步划分，分为满足要求和条件接受两种情况。具体地，定义满足阈值，满足阈值为预先设定的满足电磁兼容性能要求的积分值的临界值，满足阈值小于不满足阈值，当积分值位于满足阈值和不满足阈值之间时，表明整车接地系统的电磁兼容性能为电磁兼容性能可条件接受，当积分值小于满足阈值时，表明整车接地系统的电磁兼容性能为满足电磁兼容性能要求。

满足阈值和不满足阈值的取值取决于关注的频率范围和车型对电磁兼容性能要求的严苛程度。关注的频率范围越广，车型对电磁兼容性能要求越严苛，满足阈值和不满足阈值均越小、越严苛，关注的频率范围取决于车型所在市场地区的无线业务频段和车型安装的无线设备频段。

需要说明的是，对于不同风险程度等级的电子电气部件，其电磁兼容性能适用的阈值标准也不相同。其适用阈值标准的调整方法如下表。例如，以高风险干扰部件对高风险敏感体部件的阈值标准作为基准阈值，那么高风险干扰部件与低风险敏感体部件之间的耦合，其阈值比基准阈值即高风险干扰部件与高风险敏感体部件之间的耦合大10dB。

以下说明对影响电磁兼容的部件的风险等级的确定：

步骤S101确定影响电磁兼容的部件后，可以获取影响电磁兼容的部件所具备的特性的关键参数，并将关键参数与对应特性的不同风险等级的预设的阈值标准做对比，以确定影响电磁兼容性能的部件的风险等级。

例如，当干扰源部件的干扰特性包括PWM驱动和直流有刷电机时，其对应的关键参数及不同风险等级的预设的阈值标准为：

PWM驱动	该特征对应的关键参数
		高风险	在60％或典型占空比下，f>1kHz,I>5A
中风险	在60％或典型占空比下，f>1kHz,I>1A
		低风险	在60％或典型占空比下，f<1kHz,I<1A

直流有刷电机	该特征对应的关键参数
		高风险	80％负载电流I>10A
中风险	80％负载电流I>2A
		低风险	80％负载电流I<2A

例如，当敏感体部件的干扰特性包括模拟信号和射频信号时，其对应的关键参数及不同风险等级的预设的阈值标准为：

模拟信号	该特征对应的关键参数
		高风险	精度要求<250mV或带输入放大
中风险	精度要求>250mV
		低风险	步进式开关模拟信号

射频信号	该特征对应的关键参数
		高风险	工作射频信号水平—最小灵敏度信号水平<30dB
中风险	工作射频信号水平—最小灵敏度信号水平>30dB
		低风险	N/A

需要说明的是，如果某电子电气部件具备多种干扰特性或多种敏感特性，则总风险等级为所有特性中风险等级最高的一项。

另外工程应用时，确定影响电磁兼容的部件的风险等级的步骤既可以在步骤S101中确定影响电磁兼容的部件的过程中同步进行，也可以在步骤S106 中确定电磁兼容性能的步骤中进行，本发明实施例对此不作限定。

时域仿真结果的分析，将敏感体部件上获得的响应叠加在敏感体部件的敏感信号的波形上，确定叠加后的波形是否满足预先设定的信号质量评价规则，若是表明整车接地系统的电磁兼容性能为满足电磁兼容性能要求，否则为不满足电磁兼容性能要求。另外，工程应用中，为避免建模与实际设计的误差影响、以及留有一定的设计余量，应该把高风险敏感体部件上的响应波形的幅度放大1倍再进行评估。

在确定不满电磁兼容性能要求时，可以在接地网络 线束的模型上的关键位置定义观测点，仿真获得观测点的电压电流，以定位干扰耦合的路径，以便对有风险的设计进行有针对性的优化。

本发明实施例提供的方案，识别整车中的影响电磁兼容的部件，并利用车身结构数模建立车身金属的模型，利用与影响电磁兼容的部件相关的线束数模建立接地网络线束的模型，以等效电路的方式，建立接地点和接地连接的模型和影响电磁兼容的部件的地的等效电路模型，以获得整车接地系统电磁兼容分析的模型，通过对整车接地系统电磁兼容分析的模型进行仿真分析，从而确定整车接地系统的电磁兼容性能。相对于现有技术，本发明实施例能够在整车电气设计阶段对整车接地系统的电磁兼容性能进行分析评估。

本发明实施例提供的整车接地系统的电磁兼容评估方法，既能用于分析整车接地系统的整体电磁兼容性能，也可以用于分析整车接地系统的局部或子系统的电磁兼容细节问题，以下分别举例说明：

一、整车接地系统的整体电磁兼容性能分析

图5(a)为整车接地系统的电气原理图，图5(b)为按照图1所对应的实施例获得的整车接地系统电磁兼容分析的模型的整体结构。用频域分析法仿真计算M个干扰源端口与N个敏感体端口之间的共M*N个S参数频域曲线，并据此评估整车接地系统的电磁兼容性能。作为示例，图6(a)所示为影响电磁兼容的部件A到部件B的S参数频域曲线的仿真结果示意图、图7 (a)为部件C到部件D的S参数频域曲线的仿真结果示意图，作为对比，在整车后期测试阶段对这两个S参数进行了测量，如图6(b)和图7(b)所示，可以发现，本发明的建模仿真方法具有较好的符合度。

二、分析整车接地系统局部的电磁兼容细节问题

某车型发动机子系统的局部接地网络较为复杂，如图8所示，该子系统中存在ECM(Engine ControlModule，发动机控制模块)的两个不同的地(Body ground车身地、Engineground发动机地)、TPS(Throttle Pressure Sensor，节气门压力传感器)810和ETC电机(Electric throttle controlmotor，汽车电子节气门控制电机)820的两个线束内部地，且ETC电机820为电磁兼容高干扰风险部件，TPS810为高敏感风险部件，ECM830为既高干扰风险又高敏感风险部件。该子系统接地系统的电磁兼容风险需要在设计阶段进行分析评估。

按照图1所对应的实施例获得整车接地系统电磁兼容分析的模型，采用时域方法仿真该问题，评估得到敏感风险部件TPS上存在峰值1.4V的干扰信号，与后期实测结果非常接近。

另外，参见图9(a)，图9(a)为仿真得到的TPS地的波形，图9(b) 以及图9(c)为在设置的观测点发动机地与车身地的波形，通过对比不难发现，在发动机地侧电压幅值变为2V，而在车身地侧电压幅值为0.45V，基本未发生改变，因此确定对TPS的干扰是由ETC电机产生，并主要是经由发动机地耦合而来。最终，通过改善发动机地的拓扑结构，解决该设计的电磁兼容问题。

请参阅图10，图10为本发明实施例提供的整车接地系统的电磁兼容评估装置的一种结构示意图，该装置结构示意图中的各单元的工作过程参照图1 对应的实施例中方法的执行过程，该装置包括：

识别单元1010，用于识别整车中影响电磁兼容的部件，影响电磁兼容的部件包括干扰源部件和敏感体部件；

第一建立单元1020，用于获取整车设计文件中的车身结构数模和整车设计文件中的线束数模，并利用车身结构数模建立车身金属的模型、利用线束数模中与影响电磁兼容的部件相关的线束数模，建立接地网络线束的模型，车身金属为整车的参考地，车身金属的模型和接地网络线束的模型为基于同一整车建立的模型；

第二建立单元1030，用于以等效电路的方式，建立接地点和接地连接的模型，接地点为接地网络线束连接到车身金属上的电气连接，接地连接为接地网络线束内部线缆之间的电气连接；

第三建立单元1040，用于以等效电路的方式，建立影响电磁兼容的部件的地的等效电路模型；

仿真单元1050，用于对整车接地系统电磁兼容分析的模型进行仿真，得到干扰源部件和敏感体部件之间通过地的耦合关系，整车接地系统电磁兼容分析的模型包括车身金属的模型、接地网络线束的模型、接地点和接地连接的模型和影响电磁兼容的部件的地的等效电路模型；

分析单元1060，用于对耦合关系进行分析，确定整车接地系统的电磁兼容性能。

优选地，还包括：

获取单元，用于获取影响电磁兼容性能的部件所具备的特性的关键参数，特性包括干扰特性和/或敏感特性；

第一确定单元，用于将关键参数与对应特性的不同风险等级的预设的阈值标准做对比，以确定影响电磁兼容性能的部件的风险等级。

本发明实施例提供的方案，识别整车中的影响电磁兼容的部件，并以车身金属为接地系统建立车身金属的模型，利用与电磁兼容部件相关的线束数模建立接地网络线束的模型，以等效电路的方式，建立接地点和接地连接的模型和电磁兼容部件对地的等效电路模型，以获得整车接地系统电磁兼容分析的模型，通过对整车接地系统电磁兼容分析的模型进行仿真分析，从而确定整车接地系统的电磁兼容性能。相对于现有技术，本发明实施例实现了在整车电气设计阶段对整车接地系统的电磁兼容性能进行分析评估。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

对于装置或系统实施例而言，由于其基本相应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置或系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，在没有超过本发明的精神和范围内，可以通过其他的方式实现。当前的实施例只是一种示范性的例子，不应该作为限制，所给出的具体内容不应该限制本发明的目的。例如，所述单元或子单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或多个子单元结合一起。另外，多个单元可以或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

另外，所描述系统，装置和方法以及不同实施例的示意图，在不超出本发明的范围内，可以与其它系统，模块，技术或方法结合或集成。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种整车接地系统的电磁兼容评估方法，其特征在于，包括：

识别整车中影响电磁兼容的部件，所述影响电磁兼容的部件包括干扰源部件和敏感体部件；

获取整车设计文件中的车身结构数模和所述整车设计文件中的线束数模，并利用所述车身结构数模建立车身金属的模型、利用所述线束数模中与所述影响电磁兼容的部件相关的线束数模，建立接地网络线束的模型，所述车身金属为整车的参考地，所述车身金属的模型和所述接地网络线束的模型为基于同一所述整车建立的模型；

以等效电路的方式，建立接地点和接地连接的模型，所述接地点为所述接地网络线束连接到所述车身金属上的电气连接，所述接地连接为所述接地网络线束内部线缆之间的电气连接；

以等效电路的方式，建立所述影响电磁兼容的部件的地的等效电路模型；

对整车接地系统电磁兼容分析的模型进行仿真，得到所述干扰源部件和所述敏感体部件之间通过地的耦合关系，所述整车接地系统电磁兼容分析的模型包括所述车身金属的模型、所述接地网络线束的模型、所述接地点和接地连接的模型和所述影响电磁兼容的部件的地的等效电路模型；

对所述耦合关系进行分析，确定所述整车接地系统的电磁兼容性能。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述识别整车中影响电磁兼容的部件，包括：

对于所述整车中的每一个电子电气部件，判断所述电子电气部件是否具备预设的干扰特性和/或敏感特性；

若是，确定所述电子电气部件为所述影响电磁兼容的部件。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述以等效电路的方式，建立接地点和接地连接的模型，包括：

确定所述接地点等效的直接接触电路和非直接接触电路以及所述接地连接等效的直接接触电路和非直接接触电路，所述接地点的直接接触电路为所述接地点直接连接到所述车身金属上的部分的等效电路，所述接地点的非直接接触电路为所述接地点非直接连接到车身金属上的部分的等效的电路，所述接地连接的直接接触电路为所述接地网络线束内部的线缆直接连接到另一线缆上的部分的等效的电路，所述接地连接的非直接接触电路为所述接地网络线束内部的线缆非直接连接到另一线缆上的部分所等效的电路；

将所述接地点等效的直接接触电路与非直接接触电路并联组合为所述接地点的模型，将所述接地网络线束等效的直接接触电路与非直接接触电路并联组合为所述接地网络线束的模型。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述以等效电路的方式，建立所述影响电磁兼容的部件的地的等效电路模型，包括：

确定所述影响电磁兼容的部件的外壳属性，所述外壳属性包括金属外壳和非金属外壳；

当所述影响电磁兼容的部件的外壳属性为非金属外壳时，所述影响电磁兼容的部件的地的等效电路模型为，所述影响电磁兼容的部件连接的线缆终端与所述影响电磁兼容的部件的电路板的水平表面所相对的所述车身金属之间的电容模型；

当所述影响电磁兼容的部件的外壳属性为金属外壳时，所述影响电磁兼容的部件的地的等效电路模型为，所述影响电磁兼容的部件连接的线缆终端与到所述金属外壳表面最近的所述车身金属之间的等效电路模型。

5.根据权利要求4所述的方法，其特性在于，所述影响电磁兼容的部件连接的线缆终端与到所述金属外壳表面最近的所述车身金属之间的等效电路模型，包括：

串联的第一支路和第二支路；

所述第一支路包括并联的第一阻抗和第一电容，所述第二支路包括并联的第二阻抗和第二电容；

所述第一阻抗由影响电磁兼容的部件的电路地与所述金属外壳之间实际存在的电气连接所使用的元器件参数决定，所述第二阻抗为所述金属外壳与所述车身金属之间存在的机械式电气连接方式引起的阻抗，所述第一电容由所述影响电磁兼容的部件的地与所述金属外壳之间的分布电容效应引起，所述第二电容由所述金属外壳与所述车身金属之间的分布电容效应引起。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对整车接地系统电磁兼容分析的模型进行仿真，得到所述干扰源部件和所述敏感体部件之间通过地的耦合关系，包括：

将所述整车接地系统电磁兼容分析的模型等效为M+N端口的网络，其中，M为所述干扰源部件的个数，N为所述敏感体部件的个数，M、N为正整数；

计算所述干扰源部件端口与所述敏感体部件端口之间的M*N个S参数的频域曲线，并将所述S参数的频域曲线作为所述耦合关系；

或，

将所述整车接地系统电磁兼容分析的模型等效为激励-响应系统；

在所述激励-响应系统中的所述干扰源部件的位置注入干扰信号作为激励，并获得所述敏感体部件的电路地上的响应。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对所述耦合关系进行分析，确定所述整车接地系统的电磁兼容性能，包括：

对于每一所述S参数的频域曲线，计算所述频域曲线的积分值；

获取满足阈值和不满足阈值，所述不满足阈值为预先设定的不满足电磁兼容性能要求的积分值的临界值，所述满足阈值为预先设定的满足电磁兼容性能要求的积分值的临界值，所述满足阈值小于所述不满足阈值；

根据所述积分值、满足阈值和不满足阈值，确定所述电磁兼容性能；

其中，当所述积分值大于所述不满足阈值时，表明所述整车接地系统的电磁兼容性能为不满足电磁兼容性能要求；

当所述积分值介于所述满足阈值和所述不满足阈值之间时，表明所述整车接地系统的电磁兼容性能为电磁兼容性能可条件接受；

当所述积分值小于所述满足阈值时，表明所述整车接地系统的电磁兼容性能为满足电磁兼容性能要求；

或，

将所述响应叠加在所述敏感体部件的敏感信号的波形上，确定叠加后的波形是否满足预先设定的信号质量评价规则，若是，表明所述整车接地系统的电磁兼容性能为满足电磁兼容性能要求，若否，则为不满足电磁兼容性能要求。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：

获取所述影响电磁兼容性能的部件所具备的特性的关键参数，所述特性包括干扰特性和/或敏感特性；

将所述关键参数与对应特性的不同风险等级的预设的阈值标准做对比，以确定所述影响电磁兼容性能的部件的风险等级；

相应地，根据所述积分值、满足阈值和不满足阈值，确定所述电磁兼容性能之前，还包括：

根据所述S参数的频域曲线对应的干扰源部件和敏感体部件所对应的所述风险等级、按照预设调整阈值，调整所述满足阈值和所述不满足阈值；

采用所述积分值和调整后的满足阈值、不满足阈值确定所述电磁兼容性能。

9.一种整车接地系统的电磁兼容评估装置，其特征在于，包括：

识别单元，用于识别整车中影响电磁兼容的部件，所述影响电磁兼容的部件包括干扰源部件和敏感体部件；

第一建立单元，用于获取整车设计文件中的车身结构数模和所述整车设计文件中的线束数模，并利用所述车身结构数模建立车身金属的模型、利用所述线束数模中与所述影响电磁兼容的部件相关的线束数模，建立接地网络线束的模型，所述车身金属为整车的参考地，所述车身金属的模型和所述接地网络线束的模型为基于同一所述整车建立的模型；

第二建立单元，用于以等效电路的方式，建立接地点和接地连接的模型，所述接地点为所述接地网络线束连接到所述车身金属上的电气连接，所述接地连接为所述接地网络线束内部线缆之间的电气连接；

第三建立单元，用于以等效电路的方式，建立所述影响电磁兼容的部件的地的等效电路模型；

仿真单元，用于对整车接地系统电磁兼容分析的模型进行仿真，得到所述干扰源部件和所述敏感体部件之间通过地的耦合关系，所述整车接地系统电磁兼容分析的模型包括所述车身金属的模型、所述接地网络线束的模型、所述接地点和接地连接的模型和所述影响电磁兼容的部件的地的等效电路模型；

分析单元，用于对所述耦合关系进行分析，确定所述整车接地系统的电磁兼容性能。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，还包括：

获取单元，用于获取所述影响电磁兼容性能的部件所具备的特性的关键参数，所述特性包括干扰特性和/或敏感特性；

第一确定单元，用于将所述关键参数与对应特性的不同风险等级的预设的阈值标准做对比，以确定所述影响电磁兼容性能的部件的风险等级。

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