发明内容
本发明提出整车电磁辐射仿真模型及其建立方法,用于克服汽车研发制造中无法在汽车设计初期对整车的电磁辐射进行有效的计算和电磁兼容性分析等问题。
本发明一方面提出整车电磁辐射仿真模型,包括:整车三维空间结构模型、汽车关键电子零部件电磁辐射模型;所述汽车关键电子零部件电磁辐射模型为基于零部件实物EMC测试结果建立,整车电磁辐射半实物仿真模型数学表达式为式(1)、式(2)和式(3):
式(1)、式(2)和式(3)中,V为整车电气系统四维电磁辐射强度,S
Vi为在整车坐标系中零部件i的电磁辐射强度,S
i为零部件i四维电磁辐射强度,R为整车主要结构件对电磁辐射的三维电磁阻尼作用,γ
v为车身结构的电阻率,H
v为与形状相关的电阻系数,r
λ为与电磁辐射波形波长相关的电阻系数;式(1)、式(2)和式(3)中,S为零部件四维电磁辐射强度,S
xt为点在x轴分量上,t时刻零部件的电磁辐射强度,S
yt为点在y轴分量上,t时刻零部件的电磁辐射强度,S
zt为点在z轴分量上,t时刻零部件的电磁辐射强度,(x
V,y
V,z
V)为整车空间三维结构坐标集合;S
xt0为零部件x轴方向标准距离的辐射强度,
为零部件x轴正方向标准距离的辐射强度,
为零部件x轴负方向标准距离的辐射强度,S
yt0为零部件y轴方向标准距离的辐射强度,
为零部件y轴正方向标准距离的辐射强度,
为零部件y轴负方向标准距离的辐射强度,S
zt0为零部件z轴方向标准距离的辐射强度,
为零部件z轴正方向标准距离的辐射强度,S
zt0-为零部件z轴负方向标准距离的辐射强度,T
S为电磁辐射传递函数。A
0为零部件EMC测试对应方向的表面积,λ为零部件电磁辐射波形波长,L为辐射计算点与零部件坐标原点距离。
本发明另一方面提供本发明一个方面所述的整车电磁辐射仿真模型的建立方法,包括以下步骤,
步骤一(S10),获取整车结构参数;
步骤二(S20),获取汽车关键电子零部件、线束的结构及安装参数;
步骤三(S30),建立包含汽车电子零部件的整车三维空间结构模型,根据整车结构参数和汽车关键电子零部件、线束的结构及安装参数建立整车的三维空间结构模型;
步骤四(S40),对汽车关键电子零部件进行EMC测试;
步骤五(S50),建立汽车关键电子零部件电磁辐射模型,根据电子零部件EMC测试结果建立汽车关键电子零部件电磁辐射模型;
步骤六(S60),计算整车主要结构件对电磁辐射的阻尼作用;
步骤七(S70),将整车三维空间结构模型、关键电子零部件电磁辐射模型、整车主要结构件对电磁辐射的阻尼作用进行耦合;
步骤八(S80),建立整车电磁辐射半实物仿真模型,通过将整车三维空间结构模型、关键电子零部件电磁辐射模型、整车主要结构件对电磁辐射的阻尼作用进行耦合获得整车电磁辐射仿真模型。
在以上方案中优选的是,步骤一(S10)中,所述获取的整车参数包括:车身的长度、宽度、高度,轴距基本尺寸和车身形状尺寸,底盘结构尺寸,车内空间形状尺寸。
还可以优选的是,步骤二(S20)中,所述关键电子零部件具体指具有电磁辐射能力的汽车电子零部件。
还可以优选的是,步骤二(S20)中,所述结构及安装尺寸包括电子零部件形状尺寸、安装位置、安装方向等尺寸。
还可以优选的是,步骤三(S30)中,根据整车结构参数和汽车关键电子零部件、线束的结构及安装参数建立整车的三维空间结构模型时,获得整车三维空间结构模型坐标集合。
还可以优选的是,步骤三(S30)中,获得整车三维空间结构模型坐标集合,如式(4):
L=(xV,yV,zV) (4)
还可以优选的是,步骤四(S40)中,所述汽车关键电子零部件包括具有电磁辐射的汽车电子零部件。
还可以优选的是,步骤四(S40)中,所述零部件EMC测试内容包括:被测件待机状态下、被测件至少两个预设工作负荷状态下前后、左右、上下六个方向的电磁辐射强度。
还可以优选的是,步骤四(S40)中,所述零部件EMC测试内容包括:被测件待机状态下、被测件25%、50%、75%、满载工作负荷状态下前后、左右、上下六个方向的电磁辐射强度。
还可以优选的是,步骤四(S40)中,前后、左右、上下六个方向上的测试是在该方向的正前、正前偏左预设角度、正前偏右预设角度三个角度上选取距离被测件预设距离的三个测试位置。
还可以优选的是,步骤四(S40)中,前后、左右、上下六个方向上的测试是在该方向的正前、正前偏左45度、正前偏右45度三个角度上选取距离被测件预设距离的三个测试位置。
还可以优选的是,步骤四(S40)中,前后、左右、上下六个方向上的测试是在该方向的正前、正前偏左45度、正前偏右45度三个角度上选取距离被测件1米的三个测试位置。
还可以优选的是,步骤四(S40)中,所述的测试为在被测件每个状态、每个测试方向、每个测试位置组合的情况下持续预设测试时间。
还可以优选的是,步骤四(S40)中,所述的测试为在被测件每个状态、每个测试方向、每个测试位置组合的情况下持续测试时间为60秒,最终同方向三个测试位置测试结果取算数均方根作为该方向标准距离的辐射强度。
还可以优选的是,步骤五(S50)中,所述电子零部件电磁辐射模型为零部件四维电磁辐射模型包括:建立零部件前后、左右、上下六个方向的空间三维电磁辐射模型、加入时间维度建立零部件四维电磁辐射模型。
还可以优选的是,步骤五(S50)中,所述的零部件空间三维电磁辐射模型中是将零部件几何中心作为原点,前向过原点方向为x轴正方向,右向过原点方向为y轴正方向,垂直于x,y轴所在平面向上且过原点的方向为z轴正方向。
还可以优选的是,步骤五(S50)中,所述的零部件四维电磁辐射模型数学表达式为式(5)、式(6)和式(7):
还可以优选的是,步骤六(S60)中,所述整车主要结构件对电磁辐射的阻尼作用是以整车前端中点作为坐标系原点,前向过原点方向为x轴正方向,右向过原点方向为y轴正方向,垂直于x,y轴所在平面向上且过原点的方向为z轴正方向。
还可以优选的是,步骤六(S60)中,整车主要结构件对电磁辐射的阻尼作用数学表达式为式(8):
R=γvHvrλ (8)
还可以优选的是,步骤七(S70)中,耦合方式主要是对整车三维空间结构模型、关键电子零部件电磁辐射模型、整车主要结构件对电磁辐射的阻尼作用模型进行坐标变换。
还可以优选的是,步骤八(S80)中,整车电磁辐射仿真模型的数学表达式为式(9)、式(10)和式(11):
本发明能够达到以下有益效果:
本发明的整车电磁辐射仿真模型及其建立方法,用于克服汽车研发制造中存在无法在汽车设计初期对整车的电磁辐射进行有效的计算和电磁兼容性分析等不足,在基于零部件EMC(电磁兼容)测试数据的基础上,综合车身结构对电磁辐射的阻尼作用建立了整车电磁辐射半实物仿真模型,能够计算整车电磁辐射强度,为汽车设计初期对整车的电磁辐射进行有效的计算和电磁兼容性分析提供了理论依据和数据参考,节约了设计成本,提高了研发效率。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、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。
以下结合附图,详细说明本发明各实施例提供的技术方案。
实施例1
整车电磁辐射仿真模型,包括:整车三维空间结构模型、汽车关键电子零部件电磁辐射模型;所述汽车关键电子零部件电磁辐射模型为基于零部件实物EMC测试结果建立,整车电磁辐射半实物仿真模型数学表达式为式(1)、式(2)和式(3):
式(1)、式(2)和式(3)中,V为整车电气系统四维电磁辐射强度,S
Vi为在整车坐标系中零部件i的电磁辐射强度,S
i为零部件i四维电磁辐射强度,R为整车主要结构件对电磁辐射的三维电磁阻尼作用,γ
v为车身结构的电阻率,H
v为与形状相关的电阻系数,r
λ为与电磁辐射波形波长相关的电阻系数;式(1)、式(2)和式(3)中,S为零部件四维电磁辐射强度,S
xt为点在x轴分量上,t时刻零部件的电磁辐射强度,S
yt为点在y轴分量上,t时刻零部件的电磁辐射强度,S
zt为点在z轴分量上,t时刻零部件的电磁辐射强度,(x
V,y
V,z
V)为整车空间三维结构坐标集合;S
xt0为零部件x轴方向标准距离的辐射强度,
为零部件x轴正方向标准距离的辐射强度,
为零部件x轴负方向标准距离的辐射强度,S
yt0为零部件y轴方向标准距离的辐射强度,
为零部件y轴正方向标准距离的辐射强度,
为零部件y轴负方向标准距离的辐射强度,S
zt0为零部件z轴方向标准距离的辐射强度,
为零部件z轴正方向标准距离的辐射强度,
为零部件z轴负方向标准距离的辐射强度,T
S为电磁辐射传递函数。A
0为零部件EMC测试对应方向的表面积,λ为零部件电磁辐射波形波长,L为辐射计算点与零部件坐标原点距离。
实施例2
如图1,实施例1所述的整车电磁辐射仿真模型的建立方法,包括以下步骤,
步骤一(S10),获取整车结构参数,所述获取的整车参数包括:车身长、宽、高,轴距基本尺寸和车身形状尺寸,底盘结构尺寸,车内空间形状尺寸;
步骤二(S20),获取汽车关键电子零部件、线束的结构及安装参数,所述关键电子零部件具体指具有电磁辐射能力的汽车电子零部件,所述结构及安装尺寸包括电子零部件形状尺寸、安装位置、安装方向等尺寸;
步骤三(S30),建立包含汽车电子零部件的整车三维空间结构模型,根据整车结构参数和汽车关键电子零部件、线束的结构及安装参数建立整车的三维空间结构模型,整车三维空间结构模型坐标集合如式(4):
L=(xV,yV,zV) (4)
步骤四(S40),对汽车关键电子零部件进行EMC测试,所述汽车关键电子零部件包括具有电磁辐射的汽车电子零部件,所述零部件EMC测试内容包括:被测件待机状态下、被测件25%、50%、75%、满载工作负荷状态下前后、左右、上下六个方向的电磁辐射强度,所述每个方向上的测试是在该方向的正前、正前偏左45度、正前偏右45度三个角度上选取距离被测件1米的三个测试位置,所述的测试为在被测件每个状态、每个测试方向、每个测试位置组合的情况下持续测试时间为60秒,最终同方向三个测试位置测试结果取算数均方根作为该方向标准距离的辐射强度;
步骤五(S50),建立汽车关键电子零部件电磁辐射模型,根据电子零部件EMC测试结果建立汽车关键电子零部件电磁辐射模型,所述电子零部件电磁辐射模型为零部件四维电磁辐射模型包括:建立零部件前后、左右、上下六个方向的空间三维电磁辐射模型、加入时间维度建立零部件四维电磁辐射模型;所述的零部件空间三维电磁辐射模型中是将零部件几何中心作为原点,前向过原点方向为x轴正方向,右向过原点方向为y轴正方向,垂直于x,y轴所在平面向上且过原点的方向为z轴正方向,所述的零部件四维电磁辐射模型数学表达式为式(5)、式(6)和式(7):
步骤六(S60),计算整车主要结构件对电磁辐射的阻尼作用,所述整车主要结构件对电磁辐射的阻尼作用是以整车前端中点作为坐标系原点,前向过原点方向为x轴正方向,右向过原点方向为y轴正方向,垂直于x,y轴所在平面向上且过原点的方向为z轴正方向;整车主要结构件对电磁辐射的阻尼作用数学表达式为式(8):
R=γvHvrλ (8)
步骤七(S70),将整车三维空间结构模型、关键电子零部件电磁辐射模型、整车主要结构件对电磁辐射的阻尼作用进行耦合,耦合方式主要是对整车三维空间结构模型、关键电子零部件电磁辐射模型、整车主要结构件对电磁辐射的阻尼作用模型进行坐标变换;
步骤八(S80),建立整车电磁辐射半实物仿真模型,通过将整车三维空间结构模型、关键电子零部件电磁辐射模型、整车主要结构件对电磁辐射的阻尼作用进行耦合获得整车电磁辐射半实物仿真模型,其数学表达式为式式(9)、式(10)和式(11):
以上所述仅为本申请的实施例而已,并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的权利要求范围之内。