CN114065681A - Emc等效电路建模方法、系统和计算机设备 - Google Patents

Emc等效电路建模方法、系统和计算机设备 Download PDF

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CN114065681A
CN114065681A CN202010790585.7A CN202010790585A CN114065681A CN 114065681 A CN114065681 A CN 114065681A CN 202010790585 A CN202010790585 A CN 202010790585A CN 114065681 A CN114065681 A CN 114065681A
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impedance characteristic
test
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characteristic curve
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李建群
熊飞
朱林培
赵广乐
刘钊江
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Abstract

本发明公开一种EMC等效电路建模方法、系统和计算机设备。该EMC等效电路建模方法，包括：对测试电池进行阻抗特性测试，获取目标阻抗特性曲线，所述目标阻抗特性曲线包括幅值特性曲线和相位特性曲线；对所述幅值特性曲线和所述相位特性曲线进行拟合，获取阻抗特性拟合函数对应的目标参数；采用电学元件对所述阻抗特性拟合函数对应的目标参数进行等效替换，获取EMC等效电路。该方法利用动力电池的阻抗特性大则EMC干扰不容易耦合过来，阻抗特性小则EMC干扰容易耦合过来的特性，进行EMC等效电路建模，使得EMC等效电路可以有效反映阻抗特性随频率变化的变化规律，可实现在动力电池用到新能源汽车生产之前，进行EMC仿真测试，可有效降低生产成本。

Description

EMC等效电路建模方法、系统和计算机设备
技术领域
本发明涉及动力电池技术领域，尤其涉及一种EMC等效电路建模方法、系统和计算机设备。
背景技术
动力电池作为新能源汽车主要的动力源，不仅可以通过电机控制器给三相交流电机提供动力，还可以通过DCDC变换器实现降压，给12V的车载低压系统提供动力。在动力电池给车载低压系统提供动力过程中，电机控制器和DCDC变换器内部的功率半导体开关产生的瞬态大电流和瞬态大电压会产生严重的电磁干扰。由于电磁干扰主要是由动力电池充放电过程发生的电化学反应所形成的干扰，在动力电池乃至新能源汽车生产之前，无法通过仿真测试进行改进，只能在动力电池乃至新能源汽车生产之后，对动力电池乃至新能源汽车进行EMC测试，再根据EMC测试结果对不达标的动力电池及整车进行EMC整改设计，其过程耗费大量的人力物力，导致成本较高。
发明内容
本发明提供一种EMC等效电路建模方法、系统和计算机设备，以解决现有动力电池的电磁干扰无法进行仿真测试所存在的问题。
本发明提供一种EMC等效电路建模方法，包括：
对测试电池进行阻抗特性测试，获取目标阻抗特性曲线，所述目标阻抗特性曲线包括幅值特性曲线和相位特性曲线；
对所述幅值特性曲线和所述相位特性曲线进行拟合，获取阻抗特性拟合函数对应的目标参数；
采用电学元件对所述阻抗特性拟合函数对应的目标参数进行等效替换，获取EMC等效电路。
优选地，在所述对测试电池进行阻抗特性测试，获取目标阻抗特性曲线之前，所述EMC等效电路建模方法还包括：
对所述测试电池进行状态确认测试，获取状态确认结果；
若所述状态确认结果为正常状态，则执行所述对测试电池进行阻抗特性测试，获取目标阻抗特性曲线。
优选地，所述对测试电池进行阻抗特性测试，获取目标阻抗特性曲线，包括：
在相同测试环境下，对同一型号的N个测试电池进行阻抗特性测试，获取N个原始阻抗特性曲线；
对N个所述原始阻抗特性曲线进行异常检测，确定M个异常阻抗特性曲线；
对除M个异常阻抗特性曲线之外的N-M个所述原始阻抗特性曲线进行拟合，获取目标阻抗特性曲线。
优选地，所述对测试电池进行阻抗特性测试，获取目标阻抗特性曲线，所述目标阻抗特性曲线包括幅值特性曲线和相位特性曲线，包括：
获取测试控制指令，所述测试控制指令包括扫描频段和扫描点数；
采用与所述测试电池相连的阻抗分析仪，基于所述扫描频段和所述扫描点数对所述测试电池进行阻抗特性测试，获取目标阻抗特性曲线。
优选地，所述对所述幅值特性曲线和所述相位特性曲线进行拟合，获取阻抗特性拟合函数对应的目标参数，包括：
采用目标拟合算法，基于所述扫描频段和所述扫描点数，对所述幅值特性曲线和所述相位特性曲线进行拟合，获取阻抗特性拟合函数对应的目标参数。
优选地，所述阻抗特性拟合函数对应的目标参数包括常数项、一次项系数和至少一个关联数组，所述关联数组包括极点和留数；
所述采用电学元件对所述阻抗特性拟合函数对应的目标参数进行等效替换，获取EMC等效电路，包括：
采用第一等效替换逻辑对所述阻抗特性拟合函数对应的常数项和一次项系数进行等效替换，获取第一等效电路；
采用第二等效替换逻辑对所述阻抗特性拟合函数对应的至少一个所述关联数组进行等效替换，获取至少一个第二等效电路；
基于所述第一等效电路和至少一个所述第二等效电路进行串联，获取EMC等效电路。
优选地，所述采用第一等效替换逻辑对所述阻抗特性拟合函数对应的常数项和一次项系数进行等效替换，获取第一等效电路，包括：
采用电阻元件和电感元件串联形成的电路，对所述阻抗特性拟合函数对应的常数项和一次项系数进行等效替换，获取第一等效电路。
优选地，所述采用第二等效替换逻辑对所述阻抗特性拟合函数对应的至少一个所述关联数组进行等效替换，获取至少一个第二等效电路，包括：
获取所述关联数组的数组类型；
若所述关联数组的数组类型为实数，则采用电阻元件和电容元件并联形成的电路，对所述阻抗特性拟合函数对应的关联数组进行等效替换，获取第二等效电路；
若所述关联数组的数组类型为共轭复数，则采用电感元件和第一电阻元件串联形成第一支路，采用电容元件和第二电阻元件并联形成第二支路，将所述第一支路和所述第二支路并联形成的电路，对所述阻抗特性拟合函数对应的关联数组进行等效替换，获取第二等效电路。
本发明提供一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述EMC等效电路建模方法。
本发明提供一种EMC等效电路建模系统，包括上述计算机设备和与所述计算机设备相连的测试设备，所述测试设备用于对测试电池进行阻抗特性测试，生成目标阻抗特性曲线，并将所述目标阻抗特性曲线发送给所述计算机设备。
上述EMC等效电路建模方法、系统和计算机设备，利用动力电池的阻抗特性大则EMC干扰不容易耦合过来，阻抗特性小则EMC干扰容易耦合过来的特性，通过对测试电池进行阻抗特性测试，以获取幅值特性曲线和相位特性曲线等目标阻抗特性曲线，保证目标阻抗特性曲线获取的客观性；再对幅值特性曲线和相位特性曲线进行拟合，以使获取到的阻抗特性拟合函数可以有效反映阻抗特性随频率变化的变化规律，从阻抗特性拟合函数中获取用于反映变化规律的目标参数；再采用电学元件对目标参数进行等效替换，以获取EMC等效电路，使得该EMC等效电路可以有效反映阻抗特性随频率变化的变化规律，可利用阻抗特性与EMC干扰的对应关系，可实现在动力电池用到新能源汽车生产之前，进行EMC仿真测试，可有效降低生产成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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是本发明一实施例中EMC等效电路建模系统的一示意图；
图2是本发明一实施例中EMC等效电路建模方法的一流程图；
图3是本发明一实施例中EMC等效电路建模方法的另一流程图；
图4是本发明一实施例中EMC等效电路建模方法的另一流程图；
图5是本发明一实施例中EMC等效电路建模方法的另一流程图；
图6是本发明一实施例中EMC等效电路建模方法的另一流程图；
图7是本发明一实施例中幅值特性曲线的一示意图；
图8是本发明一实施例中相位特性曲线的一示意图；
图9是本发明一实施例中第一等效电路的一示意图；
图10是本发明一实施例中第二等效电路的一示意图；
图11是本发明一实施例中第二等效电路的另一示意图；
图12是本发明一实施例中EMC等效电路的另一示意图。
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作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。
本发明实施例提供的EMC等效电路建模方法，该EMC等效电路建模方法可应用如图1所示的应用环境中。具体地，该EMC等效电路建模方法应用在EMC等效电路建模系统中，该EMC等效电路建模系统包括如图1所示的计算机设备和与计算机设备相连的用于实现阻抗特性测试的测试设备，测试设备用于对测试电池进行阻抗特性测试，生成目标阻抗特性曲线，并将目标阻抗特性曲线发送给计算机设备；该计算机设备上预先存储用于进行EMC等效电路建模的计算机程序，该计算机程序被执行时可实现下述实施例中的EMC等效电路建模方法。
由于动力电池同时连接电机控制器和DCDC变换器两大干扰源，从EMC角度来看，动力电池作为耦合路径起作用。一般来说，动力电池的的不同频段的阻抗特性不同，EMC干扰情况也不同，即阻抗特性大则EMC干扰不容易耦合过来，阻抗特性小则EMC干扰容易耦合过来，因此，研究动力电池全频段阻抗特性，是分频段防止干扰耦合，优化动力电池的EMC特性的重要手段。
在一实施例中，如图2所示，提供一种EMC等效电路建模方法，以该方法应用在图1中的计算机设备为例进行说明，包括如下步骤：
S201：对测试电池进行阻抗特性测试，获取目标阻抗特性曲线，目标阻抗特性曲线包括幅值特性曲线和相位特性曲线。
其中，测试电池是指需要进行阻抗特性测试的动力电池。目标阻抗特性曲线是对测试电池进行阻抗特性测试后形成的用于反映测试电池在不同频段下的阻抗特性的曲线。由于动力电池的阻抗特性一般包括幅值和相位，因此，目标阻抗特性曲线包括幅值特性曲线和相位特性曲线。如图7所示，幅值特性曲线是用于反映频率-幅值对应关系的曲线。如图8所示，相位特性曲线是用于反映频率-相位对应的曲线。
具体地，可采用测试设备对测试电池进行阻抗特性测试，以获取目标阻抗特性曲线，再将目标阻抗特性曲线发送给计算机设备，以使计算机设备根据获取到的目标阻抗特性曲线进行后续的曲线拟合和等效替换等操作。
作为一示例，测试设备具体可以为电芯测试设备，该电芯测试设备可采用循环伏安、阶梯伏安和脉冲伏安等电化学分析方法，可实现恒电位极化、恒电流极化和交流阻抗等电化学测试操作，以获取到目标阻抗特性曲线。例如，交流阻抗特性测试操作是指采用交流小信号稳态测量的方式，其测试所得的电芯电化学阻抗频谱即为目标阻抗特性曲线。电芯测试设备主要应用在低频段阻抗特性测试过程中，其测量时间由测试频段决定。
作为另一示例，测试设备可以为阻抗分析仪，该阻抗分析仪是一种能够测量复数电阻抗随频率变化的仪器，具体是通过相敏检测，同时测量器件在扫频测试过程中的电流和电压，分析复数电阻抗随频率变化。阻抗分析仪可实现全频段测试阻抗特性，即不仅能够应用在低频段，还可以应用在高频段，且测试时间不由测试频段决定，避免测试频段降低导致测试时间增长，具有高效、频带宽和精度高的特点。
S202：对幅值特性曲线和相位特性曲线进行拟合，获取阻抗特性拟合函数对应的目标参数。
其中，阻抗特性拟合函数是用于反映频率-阻抗特性对应关系的函数，可以理解为将频率-阻抗特性对应关系采用函数方式表示。该阻抗特性拟合函数中的自变量X为频率，因变量Y为阻抗特性，即阻抗特性拟合函数为Y＝f(X)。
本示例中，计算机设备所获取的目标阻抗特性曲线中，幅值特性曲线和相位特性曲线分别是用于反映频率-幅值和频率-相位对应关系的曲线，计算机设备采用数学拟合算法对幅值特性曲线和相位特性曲线进行拟合，以获取阻抗特性拟合函数Y＝f(X)，将阻抗特性拟合函数Y＝f(X)中除自变量X和因变量Y之外的参数确定为目标参数。由于阻抗特性拟合函数是用于反映阻抗特性随频率变化的变化规律的函数，由于因变量Y(即阻抗特性)随自变量X(即频率)变化而变化，其变化规律取决于目标参数，目标参数不同，其变化规律不同。
S203：采用电学元件对阻抗特性拟合函数对应的目标参数进行等效替换，获取EMC等效电路。
其中，电学元件是用于实现等效替换的元件，包括但不限于本实施例所提及的电阻元件、电感元件和电容元件。
本示例中，计算机设备根据预先设置的等效替换逻辑，采用与目标参数相对应的至少一个电学元件，依据与目标参数相对应的元件内连接关系进行串联和/或并联，以获取每个目标参数对应的子电路；再将所有目标参数对应的子电路，依据参数间连接关系进行串联和/或并联，从而实现采用电学元件对阻抗特性拟合函数对应的目标参数进行等效替换，获取EMC等效电路。其中，元件内连接关系是指依据某一目标参数，其等效替换过程中用于连接两个电学元件的关系。参数间连接关系是用于连接多个目标参数对应的子电路的关系。
本实施例所提供的EMC等效电路建模方法中，利用动力电池的阻抗特性大则EMC干扰不容易耦合过来，阻抗特性小则EMC干扰容易耦合过来的特性，通过对测试电池进行阻抗特性测试，以获取幅值特性曲线和相位特性曲线等目标阻抗特性曲线，保证目标阻抗特性曲线获取的客观性；再对幅值特性曲线和相位特性曲线进行拟合，以使获取到的阻抗特性拟合函数可以有效反映阻抗特性随频率变化的变化规律，从阻抗特性拟合函数中获取用于反映变化规律的目标参数；再采用电学元件对目标参数进行等效替换，以获取EMC等效电路，使得该EMC等效电路可以有效反映阻抗特性随频率变化的变化规律，可利用阻抗特性与EMC干扰的对应关系，可实现在动力电池用到新能源汽车生产之前，进行EMC仿真测试，可有效降低生产成本。
在一实施例中，如图3所示，在步骤S201之前，即在对测试电池进行阻抗特性测试，获取目标阻抗特性曲线之前，EMC等效电路建模方法还包括如下步骤：
S301：对测试电池进行状态确认测试，获取状态确认结果。
S302：若状态确认结果为正常状态，则执行对测试电池进行阻抗特性测试，获取目标阻抗特性曲线。
其中，状态确认测试是用于对测试电池进行充放电测试，以确定测试电池能否正常工作。作为一示例，可以采集测试电池充放电过程中的实测SOC和实测电压，利用实测SOC和实测电压获取测试电池的状态确认结果，该状态确认结果包括正常状态和异常状态两种。
作为一示例，可先将测试电池处于满充状态，对测试电池进行放电直至满放状态，采集此过程的放电实测电压和放电实测SOC，基于放电实测电压和放电实测SOC判断是否满足电压容量关系，获取放电测试结果。再将测试电池处于满放状态，对测试电池进行充电直至满充状态，采集此过程的充电实测电压和充电实测SOC，基于充电实测电压和充电实测SOC判断是否满足电压容量关系，获取充电测试结果。若放电测试结果和充电测试结果均为正常状态，则状态确认结果为正常状态，执行步骤S201，即执行对测试电池进行阻抗特性测试，获取目标阻抗特性曲线。若放电测试结果和充电测试结果中至少一个为异常状态，则状态确认结果为异常状态，不执行步骤S201，即不执行对测试电池进行阻抗特性测试，获取目标阻抗特性曲线。
可以理解地，通过对测试电池进行状态确认测试，以保证测试电池可以正常进行充放电，有助于保障后续进行阻抗特性测试所获取的目标阻抗特性曲线的客观性和准确性，避免将处于异常状态的测试电池进行阻抗特性测试，导致最终获取的EMC等效电路不准确的问题出现。其中，电压容量关系是用于反馈动力电池充放电过程中电池电压与电池电容之间对应关系。
可以理解地，除了可以采用测试电池在充放电过程中的电压容量关系进行状态确认结果，还可以采用其用于检测测试电池是否处于正常状态的方式进行测试，只需保证其可以确认测试电池是否处于正常状态即可，有助于保障最终获取的EMC等效电路的准确性。
在一实施例中，如图4所示，步骤S201，即对测试电池进行阻抗特性测试，获取目标阻抗特性曲线，包括如下步骤：
S401：在相同测试环境下，对同一型号的N个测试电池进行阻抗特性测试，获取N个原始阻抗特性曲线。
其中，相同测试环境是指对多个测试电池进行阻抗特性测试过程中的外界环境相同，例如，温度相同。本示例中，将同一型号的N(N≧3)个测试电池进行阻抗特性测试，获取每个测试电池对应的原始阻抗特性曲线。例如，可以采用阻抗分析仪在相同测试环境下，对同一型号的N个测试电池进行阻抗特性测试，将每个测试电池所获取的阻抗特性曲线认定为原始阻抗特性曲线。本示例中，在相同测试环境下，对同一型号的N个测试电池进行阻抗特性测试，可以有效排除外界干扰因素对阻抗特性测试的影响，保证所采集到的N个原始阻抗特性曲线之间的差异主要由于测试电池自身原因造成。
S402：对N个原始阻抗特性曲线进行异常检测，确定M个异常阻抗特性曲线。
具体地，计算机设备对N个原始阻抗特性曲线进行异常检测，具体是根据N个原始阻抗特性曲线中，同一频率对应的N个阻抗特性是否存在异常，来分析确定原始阻抗特性曲线是否为异常阻抗特性曲线。
作为一示例，由于N个原始阻抗特性曲线中包含多个扫描点，每个扫描点对应一扫描频率和阻抗特性，可以将同一扫描频率对应的N个阻抗特性进行异常检测，以确定异常扫描点；再根据同一原始阻抗特性曲线对应的所有异常扫描点，确定该原始阻抗特性曲线是否为异常阻抗特性曲线。
例如，若每个原始阻抗特性曲线中包括K个扫描点，分别对应K个扫描频率，Si,j为第i条原始阻抗特性曲线中的第j个扫描点对应的阻抗特性，其中，1≤i≤N，1≤j≤K。首先，将同一扫描频率对应的N个阻抗特性Si,j进行标准差计算，获取每个阻抗特性Si,j对应的标准差，若该标准差大于预设阈值，则认定该阻抗特性Si,j对应的扫描点为异常扫描点。再统计同一原始阻抗特性曲线中的所有异常扫描点对应的异常数量L，若异常数量L大于预设数量，或者异常数量L与扫描点数量K的比例L/K大于预设比例，则认定该原始阻抗特性曲线为异常阻抗特性曲线。
S403：对除M个异常阻抗特性曲线之外的N-M个原始阻抗特性曲线进行拟合，获取目标阻抗特性曲线。
本示例中，在相同测试环境下，对同一型号的N个测试电池进行阻抗特性测试，可以有效排除外界干扰因素对阻抗特性测试的影响，因此，M个异常阻抗特性曲线主要由于测试电池自身原因造成，为了排除测试电池自身原因影响最终获取的EMC等效电路的准确性，需对除M个异常阻抗特性曲线之外的N-M个原始阻抗特性曲线进行拟合，从而保证获取到的目标阻抗特性曲线的准确性。
作为一示例，将除M个异常阻抗特性曲线之外的N-M个原始阻抗特性曲线设定为待拟合曲线，则对除M个异常阻抗特性曲线之外的N-M个原始阻抗特性曲线进行拟合，具体将N-M个待拟合曲线中K个扫描点中同一扫描频率对应的N-M个阻抗特性Si,j进行均值计算，获取K个扫描点对应的特性均值，再将K个扫描频率对应的N-M个特性均值进行曲线拟合，获取目标阻抗特性曲线，从而保证获取到的目标阻抗特性曲线的准确性。
在一实施例中，如图5所示，步骤S201，即对测试电池进行阻抗特性测试，获取目标阻抗特性曲线，目标阻抗特性曲线包括幅值特性曲线和相位特性曲线，包括如下步骤：
S501：获取测试控制指令，测试控制指令包括扫描频段和扫描点数。
S502：采用与测试电池相连的阻抗分析仪，基于扫描频段和扫描点数对测试电池进行阻抗特性测试，获取目标阻抗特性曲线。
其中，测试控制指令是用于控制阻抗分析仪进行阻抗特性测试的指令。本示例中，测试控制指令包括扫描频段和扫描点数。其中，扫描频段是指对测试电池进行阻抗特性测试过程中，需要扫描的频段范围，用于限定最终形成的幅值特性曲线和相位特性曲线中频率这一自变量的范围。扫描点数是指对测试电池进行阻抗特性测试过程中，需要扫描的点数，用于限定最终形成的幅值特性曲线和相位特性曲线中采集到相应频率-幅值和频率-相位等阻抗特性的数值点。
一般来说，在确定扫描频段和扫描点数之后，可确定每个扫描点对应的扫描频率，例如，若扫描频段为A-B(即最小扫描频率为A，最大扫描频率为B)，扫描点数为C，则相邻两个扫描点之间的扫描频率间隔为(B-A)/C。本示例中，采用与测试电池相连的阻抗分析仪，基于扫描频段和扫描点数对测试电池进行阻抗特性测试，具体是指采用与测试电池相连的阻抗分析仪对测试电池进行阻抗特性测试，从最小扫描频率A开始，每隔扫描频率间隔(B-A)/C采集一个阻抗特性，直至最大扫描频率B，基于所有扫描点的扫描频率和阻抗特性，形成目标阻抗特性曲线，以使目标阻抗特性曲线可以反映阻抗特性随频率变化的变化规律，具有直观性和客观性。
由于扫描频段可由用户自主确定，使得基于阻抗分析仪进行阻抗特性测试时，不仅可以应用在低频段，还可以应用在高频段，即可以实现全频段阻抗特性测试；而且，扫描点数可由用户自主确定，扫描点数越多，基于所有扫描点的扫描频率和阻抗特性形成的目标阻抗特性曲线的精度越高；而且，采用阻抗分析仪进行阻抗特性测试时，只需输入测试控制指令，即可基于该测试控制指令中的扫描频段和扫描点数进行阻抗特性测试，可快速获取目标阻抗特性曲线，具有高效性。
作为一示例，测试控制指令还可以包括激励信号电平，该激励信号电平是用户预先设置的激励信号对应的电平。本示例中，阻抗分析仪在对测试电池进行阻抗特性测试时，从最小扫描频率A开始直至最大扫描频率B之间，每隔扫描频率间隔(B-A)/C形成一个激励信号电平，以根据该激励信号电平采集相应的阻抗特性，从而获取目标阻抗特性曲线。
作为另一示例，为了避免因阻抗分析仪自身故障，影响对测试电池进行阻抗特性测试的准确性，可以在执行步骤S402之前，先对阻抗分析仪进行开路、短路和50Ω校准等校准工作，只有校准无误时，才可以执行步骤S402，从而保证最终获取的EMC等效电路的准确性。
在一实施例中，步骤S201，即对幅值特性曲线和相位特性曲线进行拟合，获取阻抗特性拟合函数对应的目标参数，包括如下步骤：采用目标拟合算法，基于扫描频段和扫描点数，对幅值特性曲线和相位特性曲线进行拟合，获取阻抗特性拟合函数对应的目标参数。
其中，目标拟合算法是用户选定的用于对幅值特性曲线和相位特性曲线进行拟合的算法。
本示例中，计算机设备上设有Matlab程序，可在Matlab程序中显示的多个可实现曲线拟合的多个原始拟合算法中选择一个作为目标拟合算法；在确定目标拟合算法之后，输入与目标拟合算法相对应的拟合参数，该拟合参数包括但不限于扫描频段和扫描点数；接着，在Matlab程序中运行设定好扫描频段和扫描点数的目标拟合算法，从而确定阻抗特性拟合函数，并获取阻抗特性拟合函数对应的目标参数。其中，原始拟合算法是Matlab程序中预先配置的用于实现曲线拟合的算法，具体为与频变效应相关的曲线拟合的算法。
例如，可以从Matlab程序中预先配置的多个原始拟合算法中，选择矢量匹配法作为目标拟合算法，该矢量匹配法是一种高效、稳定且与频变效应相关的曲线拟合算法，利用矢量匹配法对基于扫描频段和扫描点数，对幅值特性曲线和相位特性曲线进行拟合，可快速且高效地获取阻抗特性拟合函数对应的目标参数。
在一实施例中，阻抗特性拟合函数对应的目标参数包括常数项、一次项系数和至少一个关联数组，关联数组包括极点和留数。其中，常数项是指阻抗特性拟合函数中与自变量X(即频率)无关的参数。一次项系数是指阻抗特性拟合函数中与自变量X(即频率)次数为1对应的参数。由于阻抗特性拟合函数是采用目标拟合算法对幅值特性曲线和相位特性曲线进行拟合，所形成的反映频变效应的函数，是一种复变函数。在复变函数中，极点和留数是成对出现的参数，因此，将极点和与其对应的留数的组合确定为关联数组。
相应地，如图6所示，采用电学元件对阻抗特性拟合函数对应的目标参数进行等效替换，获取EMC等效电路，包括如下步骤：
S601：采用第一等效替换逻辑对阻抗特性拟合函数对应的常数项和一次项系数进行等效替换，获取第一等效电路。
本示例中，由于常数项与自变量X(即频率)无关，而一次项系数与自变量X(即频率)的一次项相关，两者都与频变效应无关，因此，在EMC等效电路建模过程中，需采用第一等效替换逻辑对阻抗特性拟合函数对应的常数项和一次项系数等与频变效应无关的目标参数进行等效替换，以获取第一等效电路。其中，第一等效替换逻辑是指采用电学元件对与频变效应无关的目标参数进行等效替换的处理逻辑。
作为一示例，步骤S601，即采用第一等效替换逻辑对阻抗特性拟合函数对应的常数项和一次项系数进行等效替换，获取第一等效电路，具体包括：采用电阻元件和电感元件串联形成的电路，对阻抗特性拟合函数对应的常数项和一次项系数进行等效替换，获取第一等效电路(如图9所示)。具体地，第一等效电路中电阻元件的电阻值R0和电感元件的电感值L0的计算公式如下：R0＝d，L0＝e，其中，d为阻抗特性拟合函数对应的常数项，e为阻抗特性拟合函数对应的一次项系数。
S602：采用第二等效替换逻辑对阻抗特性拟合函数对应的至少一个关联数组进行等效替换，获取至少一个第二等效电路。
由于阻抗特性拟合函数是采用目标拟合算法对幅值特性曲线和相位特性曲线进行拟合，所形成的反映频变效应的函数，是一种复变函数。在阻抗特性拟合函数这一复变函数中，极点和留数是成对出现的参数，两者与频变效应相关，因此，在EMC等效电路建模过程中，需采用第二等效替换逻辑对阻抗特性拟合函数对应的极点和留数所形成的关联数组进行等效替换，以获取第二等效电路。其中，第二等效替换逻辑是指采用电学元件对与频变效应相关的目标参数进行等效替换的处理逻辑。
作为一示例，步骤S603，即采用第二等效替换逻辑对阻抗特性拟合函数对应的至少一个关联数组进行等效替换，获取至少一个第二等效电路，包括如下步骤：
S6031：获取关联数组的数组类型。
本实例中，计算机设备中获取至少一个关联数组之后，确定每一关联数组对应的数组类型，该数组类型用于反映关联数组中的极点和留数的类型，该类型可以为实数，也可以为共轭复数。
S6032：若关联数组的数组类型为实数，则采用电阻元件和电容元件并联形成的电路，对阻抗特性拟合函数对应的关联数组进行等效替换，获取第二等效电路(如图10所示)。具体地，若关联数组的数组类型为实数，设第n个关联数组中，极点为an，留数为cn，则第n个关联数组对应的第二等效电路中电阻元件的电阻值Rn和电容元件的电容值Cn的计算公式如下：
Figure BDA0002623629650000161
Figure BDA0002623629650000162
其中，cn为阻抗特性拟合函数对应的第n个关联数组中的留数，an为阻抗特性拟合函数对应的第n个关联数组中的极点。
S6033：若关联数组的数组类型为共轭复数，则采用电感元件和第一电阻元件串联形成第一支路，采用电容元件和第二电阻元件并联形成第二支路，将第一支路和第二支路并联形成的电路，对阻抗特性拟合函数对应的关联数组进行等效替换，获取第二等效电路(如图11所示)。具体地，若关联数组的数组类型为共轭复数，设第n个关联数组中，极点为an1和an2，留数为cn1和cn2，则第n个关联数组对应的第二等效电路中电容元件的电容值Cn、第一电阻元件的电阻值Rn1、电感元件对应的电压值Ln和第二电阻元件的电阻值Rn2的计算公式如下：
Figure BDA0002623629650000171
Figure BDA0002623629650000172
Figure BDA0002623629650000173
Figure BDA0002623629650000174
例如，采用矢量匹配法这一目标拟合算法对幅值特性曲线和相位特性曲线进行拟合，获取阻抗特性拟合函数对应的目标参数如下表一所示，则根据上述公式对表一中阻抗特性拟合函数对应的目标参数进行计算，所获取的各个电学元件对应的参数值如下表二所示，基于阻抗特性拟合函数对应的目标参数所形成的EMC等效电路如图12所示。
表一、阻抗特性拟合函数对应的目标参数
Figure BDA0002623629650000175
Figure BDA0002623629650000181
Figure BDA0002623629650000191
表二各电路元件对应的参数值
Figure BDA0002623629650000192
S603：基于第一等效电路和至少一个第二等效电路进行串联，获取EMC等效电路。
本示例中，计算机设备采用电学元件对阻抗特性拟合函数对应的常数项和一次项系数等与频变效应无关的目标参数进行等效替换，形成与频变效应无关的第一等效电路；采用电学元件对阻抗特性拟合函数中每一关联数组中的极点和留数等与频变效应相关的目标参数进行等效替换，形成与频变效应相关的第二等效电路；接着，将第一等效电路和至少一个第二等效电路进行串联，形成EMC等效电路，以使获取的EMC等效电路可以充分反应阻抗特性拟合函数中所有目标参数的相关信息，从而保证EMC等效电路的准确性和可靠性。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述实施例中EMC等效电路建模方法，例如图2所示S201-S203，或者图2至图6中所示，为避免重复，这里不再赘述。
在一实施例中，提供一种EMC等效电路建模系统，包括权利要求9的计算机设备和与计算机设备相连的测试设备，测试设备用于对测试电池进行阻抗特性测试，生成目标阻抗特性曲线，并将目标阻抗特性曲线发送给计算机设备；计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述实施例中EMC等效电路建模方法，例如图2所示S201-S203，或者图2至图6中所示，为避免重复，这里不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种EMC等效电路建模方法，其特征在于，包括：
对测试电池进行阻抗特性测试，获取目标阻抗特性曲线，所述目标阻抗特性曲线包括幅值特性曲线和相位特性曲线；
对所述幅值特性曲线和所述相位特性曲线进行拟合，获取阻抗特性拟合函数对应的目标参数；
采用电学元件对所述阻抗特性拟合函数对应的目标参数进行等效替换，获取EMC等效电路。
2.如权利要求1所述的EMC等效电路建模方法，其特征在于，在所述对测试电池进行阻抗特性测试，获取目标阻抗特性曲线之前，所述EMC等效电路建模方法还包括：
对所述测试电池进行状态确认测试，获取状态确认结果；
若所述状态确认结果为正常状态，则执行所述对测试电池进行阻抗特性测试，获取目标阻抗特性曲线。
3.如权利要求1所述的EMC等效电路建模方法，其特征在于，所述对测试电池进行阻抗特性测试，获取目标阻抗特性曲线，包括：
在相同测试环境下，对同一型号的N个测试电池进行阻抗特性测试，获取N个原始阻抗特性曲线；
对N个所述原始阻抗特性曲线进行异常检测，确定M个异常阻抗特性曲线；
对除M个异常阻抗特性曲线之外的N-M个所述原始阻抗特性曲线进行拟合，获取目标阻抗特性曲线。
4.如权利要求1所述的EMC等效电路建模方法，其特征在于，所述对测试电池进行阻抗特性测试，获取目标阻抗特性曲线，所述目标阻抗特性曲线包括幅值特性曲线和相位特性曲线，包括：
获取测试控制指令，所述测试控制指令包括扫描频段和扫描点数；
采用与所述测试电池相连的阻抗分析仪，基于所述扫描频段和所述扫描点数对所述测试电池进行阻抗特性测试，获取目标阻抗特性曲线。
5.如权利要求4所述的EMC等效电路建模方法，其特征在于，所述对所述幅值特性曲线和所述相位特性曲线进行拟合，获取阻抗特性拟合函数对应的目标参数，包括：
采用目标拟合算法，基于所述扫描频段和所述扫描点数，对所述幅值特性曲线和所述相位特性曲线进行拟合，获取阻抗特性拟合函数对应的目标参数。
6.如权利要求1所述的EMC等效电路建模方法，其特征在于，所述阻抗特性拟合函数对应的目标参数包括常数项、一次项系数和至少一个关联数组，所述关联数组包括极点和留数；
所述采用电学元件对所述阻抗特性拟合函数对应的目标参数进行等效替换，获取EMC等效电路，包括：
采用第一等效替换逻辑对所述阻抗特性拟合函数对应的常数项和一次项系数进行等效替换，获取第一等效电路；
采用第二等效替换逻辑对所述阻抗特性拟合函数对应的至少一个所述关联数组进行等效替换，获取至少一个第二等效电路；
基于所述第一等效电路和至少一个所述第二等效电路进行串联，获取EMC等效电路。
7.如权利要求6所述的EMC等效电路建模方法，其特征在于，所述采用第一等效替换逻辑对所述阻抗特性拟合函数对应的常数项和一次项系数进行等效替换，获取第一等效电路，包括：
采用电阻元件和电感元件串联形成的电路，对所述阻抗特性拟合函数对应的常数项和一次项系数进行等效替换，获取第一等效电路。
8.如权利要求6所述的EMC等效电路建模方法，其特征在于，所述采用第二等效替换逻辑对所述阻抗特性拟合函数对应的至少一个所述关联数组进行等效替换，获取至少一个第二等效电路，包括：
获取所述关联数组的数组类型；
若所述关联数组的数组类型为实数，则采用电阻元件和电容元件并联形成的电路，对所述阻抗特性拟合函数对应的关联数组进行等效替换，获取第二等效电路；
若所述关联数组的数组类型为共轭复数，则采用电感元件和第一电阻元件串联形成第一支路，采用电容元件和第二电阻元件并联形成第二支路，将所述第一支路和所述第二支路并联形成的电路，对所述阻抗特性拟合函数对应的关联数组进行等效替换，获取第二等效电路。
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8任一项所述EMC等效电路建模方法。
10.一种EMC等效电路建模系统，其特征在于，包括权利要求9所述的计算机设备和与所述计算机设备相连的测试设备，所述测试设备用于对测试电池进行阻抗特性测试，生成目标阻抗特性曲线，并将所述目标阻抗特性曲线发送给所述计算机设备。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116111551A (zh) * 2023-04-10 2023-05-12 深圳核心医疗科技股份有限公司 防静电干扰的参数确定方法及装置
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