CN116029056B - 一种整车辐射仿真预测方法、装置、设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种整车辐射仿真预测方法、装置、设备及介质，该方法包括：获取整车轨迹数据、整车布置数据以及零部件测试台架的电气数据；基于整车轨迹数据和整车布置数据建立整车辐射仿真模型；根据整车辐射仿真模型和预设激励源确定电磁场特征；将电气数据作为电磁干扰激励源，并基于电磁干扰激励源、电磁场特征和整车辐射仿真模型进行整车辐射仿真，得到预测电磁场强度，本发明考虑到了高低压线束对电磁干扰辐射的放大作用以及高低压线束之间的耦合串扰影响，且电磁干扰激励源为零部件端口直接获取的电气数据，与实车状态高度一致，提高了整车辐射仿真预测可靠性和准确度，而且通过整车轨迹数据建立整车辐射仿真模型，减少了模型建立的工作量。
Description
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，具体涉及一种整车辐射仿真预测方法、装置、设备及介质。
背景技术
近些年来，随着新能源汽车的普及，电磁兼容问题在新能源汽车上日渐严峻。主要原因在于新能源汽车上集成了许多大功率的电力电子装置，功率开关器件快速通断产生的电磁干扰可以通过线缆辐射出来，产生了强电磁辐射干扰。整车辐射性能评估可以在专业测试机构进行测试得到，但专业测试机构测试的方式存在成本高和周期长的问题，并且只能在产品设计完成后进行风险评估，不能在产品设计前期及设计过程中进行风险预测及提供可靠的风险规避措施。整车辐射性能评估还可以通过仿真软件建立等效模型的方式进行辐射仿真预测，通常只考虑电驱系统、电池包和电源等零部件及连接线束，但在整车上影响电磁干扰辐射的传播路径和作为辐射放大天线的线束不止有连接线束。
例如，CN112906217A公开了一种整车电磁辐射仿真模型及其建立方法，该方法通过零部件实物的电磁兼容（Electro Magnetic Compatibility，EMC）测试结果建立前后、左右、上下六个方向的空间三维电磁辐射模型，再加入时间维度建立四维电磁辐射模型；将四维辐射发射模型导入整车三维空间模型中作为整车电磁辐射半实物仿真模型的激励源，从而进行整车电磁辐射仿真预测。但该激励源为六个方向中同方向三个测试位置的测试结果算数均方根，一方面电磁场分布并非是均匀的，通过均方根计算方式得到的电磁场分布不能涵盖完整电磁场；另一方面，将预设位置的辐射电磁场数据作为整车辐射发射的激励源数据，忽略了整车上零部件间长线束的天线辐射效应以及各相邻线束间的耦合效应，该方法的可靠性和准确性较低。
CN115169068A公开了一种电动汽车的电磁辐射的仿真方法、装置及存储介质，该发明根据整车EMC测试工况对三电系统的电磁辐射情况进行测试；将获得的测试数据转换为等效激励源输入到三电系统模型中进行电磁场辐射仿真，获得部件仿真结果；根据部件仿真结果和预设的部件测试结果，判断等效激励源和三电系统模型是否需要修正；当判定两者均不需要修正时，将等效激励源输入到整车模型中进行仿真，获得整车仿真结果。该方法对三电系统模型中的电驱、电池包以及电源单独进行零部件级别的仿真，但在整车上三电系统是作为一个整体系统共同工作，每个零部件单独产生的电磁干扰会通过近场传播耦合到其他正在工作的零部件中，并且三电系统的测试布置方式与实车有较大差异，采用该三电系统得到等效激励源输入整车模型中进行仿真，仿真精度较低，造成可靠性低。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明提供一种整车辐射仿真预测方法、装置、设备及介质，以解决上述对整车辐射仿真预测可靠性和准确度低的技术问题。
本发明提供一种整车辐射仿真预测方法，包括：获取整车轨迹数据、整车布置数据以及零部件测试台架的电气数据；基于所述整车轨迹数据和所述整车布置数据建立整车辐射仿真模型；根据所述整车辐射仿真模型和预设激励源确定电磁场特征；将所述电气数据作为电磁干扰激励源，并基于所述电磁干扰激励源、所述电磁场特征和所述整车辐射仿真模型进行整车辐射仿真，得到预测电磁场强度。
于本发明的一实施例中，基于所述整车轨迹数据和所述整车布置数据建立整车等效模型；根据预设接收天线等效模型、暗室整车实测布置数据以及所述整车等效模型建立初始辐射仿真模型；基于预设测试特征对所述初始辐射仿真模型进行参数设置，得到整车辐射仿真模型。
于本发明的一实施例中，基于车体轨迹数据进行三维建模，得到车体等效模型；基于零部件轨迹数据进行三维建模，得到零部件等效模型；根据所述整车布置数据对所述车体等效模型和所述零部件等效模型进行组合调整，得到整车等效模型；所述车体轨迹数据和所述零部件轨迹数据由所述整车轨迹数据得到。
于本发明的一实施例中，基于端口特征将所述初始辐射仿真模型的每一模型端口划分为第一类模型端口、第二类模型端口以及第三类模型端口，所述第一类模型端口用于输入电磁干扰激励源，所述第二类模型端口用于连接所述初始电路仿真模型的每一零部件，所述第三类模型端口用于得到电磁场反馈数据；根据阻抗特征对所述第二模型类端口设置第一阻抗参数；根据所述阻抗特征对所述第三类模型端口设置第二阻抗参数；基于测试材料特征对所述初始辐射仿真模型赋予材料属性参数；根据辐射范围特征对初始辐射模型设置辐射边界参数和仿真频域范围，得到整车辐射仿真模型；所述端口特征、所述阻抗特征、所述测试材料特征以及所述辐射范围特征由所述预设测试特征得到。
于本发明的一实施例中，根据所述整车辐射仿真模型建立端口电路仿真模型；
基于所述电磁干扰激励源的干扰峰谷特征对所述电磁干扰激励源进行第一次包络简化处理，得到简化数据；若所述简化数据的简化峰谷特征与所述干扰峰谷特征一致，则将所述简化数据输入所述端口电路仿真模型；若所述简化数据的简化峰谷特征与所述干扰峰谷特征不一致，则需根据所述干扰峰谷特征对所述电磁干扰激励源进行第二次包络简化处理；基于所述电磁场特征对所述端口电路仿真模型进行整车辐射仿真，得到所述预测电磁场强度。
于本发明的一实施例中，基于所述电磁场特征对所述端口电路仿真模型进行整车辐射仿真，得到所述端口电路仿真模型中第三类电路端口的端口电压；基于所述端口电压和预设天线系数确定预测电磁场场强，得到所述预测电磁场强度。
于本发明的一实施例中，获取实车关键零部件的零部件工况；根据所述零部件工况搭建零部件测试台架；对所述零部件测试台架中高压线束和低压线束进行电气测量，得到电气数据。
于本发明的一实施例中，获取车体初始数据和零部件初始数据；基于所述车体初始数据进行轨迹描点定位，得到车体轨迹数据；根据所述零部件初始数据进行轨迹描点定位，得到零部件轨迹数据；将所述车体轨迹数据和所述零部件轨迹数据作为整车轨迹数据。
于本发明的一实施例中，将所述预设接收天线等效模型放置于所述整车等效模型的测试位置，得到第一辐射仿真模型，所述测试位置由所述暗室整车实测布置数据得到；将所述第一辐射仿真模型放置于辐射空间域中，并根据所述暗室整车实测布置数据设置所述辐射空间域的空间尺寸，得到第二辐射仿真模型；若所述第二辐射仿真模型的仿真布置数据与所述暗室整车实测布置数据一致，则将所述第二辐射仿真模型作为初始辐射仿真模型；若所述第二辐射仿真模型的仿真布置数据与所述暗室整车实测布置数据不一致，则基于所述实测布置数据对所述第二辐射仿真模型进行位置调整。
本发明提供一种整车辐射仿真预测装置，包括：数据获取模块，用于获取整车轨迹数据、整车布置数据以及零部件测试台架的电气数据；模型建立模块，用于基于所述整车轨迹数据和所述整车布置数据建立整车辐射仿真模型；特征确定模块，用于根据所述整车辐射仿真模型和预设激励源确定电磁场特征；仿真预测模块，用于将所述电气数据作为电磁干扰激励源，并基于所述电磁干扰激励源、所述电磁场特征和所述整车辐射仿真模型进行整车辐射仿真，得到预测电磁场强度。
本发明还提供一种电子设备，所述电子设备包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述电子设备实现如上述各实施例中任一项所述的整车辐射仿真预测方法。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序被计算机的处理器执行时，使计算机执行如上述各实施例中任一项所述的整车辐射仿真预测方法。
本发明的有益效果：本发明提供一种整车辐射仿真预测方法、装置、设备及介质，通过整车轨迹数据和整车布置数据建立的整车辐射仿真模型，减少了传统建模中通过预处理软件进行简化处理的工作量，提高了建立整车辐射仿真模型的效率，并给予整车辐射仿真模型预设激励源使整车辐射仿真模型工作，从而得到电磁场特征，将零部件测试台架中的电气数据作为电磁干扰激励源，最后根据电磁干扰激励源和电磁场特征进行整车辐射仿真预测，在整车辐射仿真模型建立阶段与电磁干扰激励源确定阶段，均考虑了高压线束和低压线束对电磁干扰辐射的放大作用、高压线束之间的耦合串扰影响以及高压线束和低压线束之间的耦合串扰影响，且电磁干扰激励源为零部件端口直接测量的电气数据，与实车状态高度一致，提高了整车辐射仿真预测可靠性和准确度。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。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者来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1示出了根据本发明一个实施例的整车辐射仿真预测方法的流程示意图；
图2示出了根据本发明一个实施例的高压线束三维布置模型；
图3示出了根据本发明一个实施例的低压线束三维布置模型；
图4示出了根据本发明一个实施例的零部件组合等效模型；
图5示出了根据本发明一个实施例的初始辐射仿真模型；
图6示出了根据本发明一个实施例的暗室整车辐射实测的实测电场分布；
图7示出了根据本发明一个实施例的暗室整车辐射实测的实测磁场分布；
图8示出了根据本发明一个实施例的整车辐射仿真预测与暗室整车实测的电场对比；
图9示出了根据本发明一个实施例的整车辐射仿真预测与暗室整车实测的磁场对比；
图10示出了根据本发明一个实施例的整车辐射仿真预测实施方法的流程示意图；
图11示出了根据本发明一个实施例的整车辐射仿真预测装置的框图；
图12示出了适于用来实现本发明实施例的电子设备的计算机系统的结构示意图。
实施方式
以下将参照附图和优选实施例来说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书中所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
在下文描述中，探讨了大量细节，以提供对本发明实施例的更透彻的解释，然而，对本领域技术人员来说，可以在没有这些具体细节的情况下实施本发明的实施例是显而易见的，在其他实施例中，以方框图的形式而不是以细节的形式来示出公知的结构和设备，以避免使本发明的实施例难以理解。
首先需要说明的是，在整车电磁兼容（Electro Magnetic Compatibility，EMC）问题预测上，因系统内部电磁耦合环境负载，车内的电线束是引起整车电磁兼容问题的关键成分之一，本发明考虑到整车实际布置中高压线束之间、高低压线束之间的耦合和串扰影响，及高低压线束在整车辐射发射中的天线效应，将与电磁干扰源相关的所有线束实际轨迹模型均考虑在整车等效模型中，并设置了相应的耦合端口。同时，本发明对于燃油车、增程式车以及混动车的电磁兼容问题上也是适用的。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种整车辐射仿真预测方法、装置、设备及介质，以下对本发明实施例的技术方案的实现细节进行详细阐述。
请参阅图1，图1示出了根据本发明一个实施例的整车辐射仿真预测方法的流程示意图。如图1所示，在一示例性的实施例中整车辐射仿真预测方法至少包括步骤S110至步骤S140，详细介绍如下：
步骤S110，获取整车轨迹数据、整车布置数据以及零部件测试台架的电气数据。
在本发明的一个实施例中，获取整车厂提供的车体模型和零部件模型，即车体初始数据和零部件初始数据。其中，零部件初始数据包括电驱初始数据、电池包初始数据、高压线束初始数据、低压线束初始数据、蓄电池初始数据、保险盒初始数据以及电加热器（PTC）初始数据。将车体初始数据导入有限元仿真软件，对车体进行轨迹描点定位，生成完整的整车轮廓轨迹数据，即车体轨迹数据；将零部件初始数据导入有限元仿真软件，对各零部件进行轨迹描点定位，生成零部件轮廓数据，即零部件轨迹数据。将车体轨迹数据和零部件轨迹数据作为整车轨迹数据。相较于传统通过前处理软件对复杂多余的车体初始数据和零部件初始数据进行简化处理方式，轨迹描点定位方式可减少建模时的工作量。
在本发明的一个实施例中，获取实车关键零部件的零部件工况，关键零部件为产生整车辐射干扰源的零部件，包括但不限于电驱系统、电池包和保险盒；根据零部件工况搭建零部件测试台架；基于零部件台架进行零部件台架测试，测量零部件测试台架中的高压直流线缆上的第一频域共模电流和第一频域共模电压，且测量低压线束上的第二频域共模电流和第二频域共模电压。
在本发明的一个实施例中，获取零部件测试台架的电气数据，该电气数据可以为多个零部件测试台架的电气数据，也可以为单个零部件测试台架的电气数据，根据整车辐射仿真的需求而来。例如，若一个关键零部件进行了升级迭代，可以只获取该关键零部件的零部件测试台架的电气数据进行整车辐射仿真，评估该关键零部件的升级迭代对于整车辐射的影响；若在车辆出厂前进行整车辐射仿真评估，可以获取与干扰源相关的零部件测试台架的电气数据，综合考虑各个关键零部件对整车辐射的影响。
步骤S120，基于整车轨迹数据和整车布置数据建立整车辐射仿真模型。
在本发明的一个实施例中，基于整车轨迹数据和整车布置数据建立整车等效模型；根据预设接收天线等效模型、暗室整车实测布置数据以及整车等效模型建立初始辐射仿真模型；基于预设测试特征对初始辐射仿真模型进行参数设置，得到整车辐射仿真模型。
在本发明的一个实施例中，从整车轨迹数据得到车体轨迹数据和零部件轨迹数据。在有限元仿真软件中对车体轨迹数据进行三维建模，得到车体等效模型，三维建模方式包括但不限于拉伸、镜像以及切割。在有限元仿真软件中对部件轨迹数据进行三维建模，得到零部件等效模型。再根据整车布置数据对零部件等效模型和车体等效模型进行拉伸、填充等调整操作，实现车体、零部件的重塑，得到整车等效模型。整车布置数据包括通过高压线束与低压线束对各零部件直接的连接关系及位置。
在本发明的一个实施例中，请参阅图2，图2示出了根据本发明一个实施例的高压线束三维布置模型，如图3所示，高压线束三维布置模型的长度单位为米（meter）；请参阅图3，图3示出了根据本发明一个实施例的低压线束三维布置模型。
在本发明的一个实施例中，请参阅图4，图4示出了根据本发明一个实施例的零部件组合等效模型，如图4所示，根据整车布置数据将高压线束三维布置模型、低压线束三维布置模型以及各零部件等效模型进行组合布置，得到零部件组合等效模型。该零部件组合等效模型包括：充电口401、电驱系统总成402、12伏蓄电池403、电池包404、PTC405、保险盒406、高压直流线束407、PTC高压电源线束408、交流快充线束409、直流慢充线束410、电驱低压输出线束411、电池包低压线束412、12伏电源输出线束413、Lumport 1集总端口414、Lumport 9集总端口415、Lumport 2集总端口416、Lumport 12集总端口417、Lumport 4集总端口418、Lumport 5集总端口419、Lumport 3集总端口420、Lumport 8集总端口421、Lumport 10集总端口422、Lumport 11集总端口423、Lumport 6集总端口424以及Lumport 7集总端口425。
其中，Lumport 1集总端口414用于连接高压直流线束407与电驱系统总成402；Lumport 2集总端口416用于连接电驱低压输出线束411与电驱系统总成402；Lumport 3集总端口420用于连接高压直流线束407与电池包404；Lumport 4集总端口418用于连接电驱低压输出线束411和12伏蓄电池403；Lumport 5集总端口419用于连接电池包404与电池包低压线束412；Lumport 6集总端口424用于连接交流快充线束409与电驱系统总成402；Lumport 7集总端口425为充电口401的充电端口；Lumport 8集总端口421用于连接直流慢充线束410与电池包404；Lumport 9集总端口415用于连接PTC高压电源线束408与电驱系统总成402；Lumport 10集总端口422用于连接PTC高压电源线束408与PTC热敏电阻405；Lumport 11集总端口423用于连接12伏电源输出线束413与保险盒406；Lumport 12集总端口417用于连接12伏电源输出线束413与12伏蓄电池403。
在本发明的一实施例中，预设接收天线等效模型可以根据电场接收天线的数据手册和磁场接收天线的数据手册在有限元仿真软件中建立电场接收天线等效模型和磁场接收天线等效模型。
在本发明的一实施例中，将预设接收天线等效模型放置于整车等效模型的测试位置上，得到第一辐射仿真模型。其中，测试位置由暗室整车实车布置数据确定，该测试位置为距离整车等效模型3米处的车头、车身左侧、车身右侧以及车尾四个方向，3米为整车辐射测试法规的规定距离，根据本发明提供的方法还可以构建规定距离为10米的初始辐射仿真模型；预设接收天线等效模型包括电场接收天线等效模型和磁场接收天线等效模型。将第一辐射仿真模型放置于辐射空间域中，并根据暗室整车实测布置数据设置辐射空间域的空间尺寸，得到第二辐射仿真模型。其中，该辐射空间域为电磁场的辐射边界。若第二辐射仿真模型的仿真布置数据与暗室整车实测布置数据一致，则将第二辐射仿真模型作为初始辐射仿真模型；若第二辐射仿真模型的仿真布置数据与暗室整车实测布置数据不一致，则基于实测布置数据对第二辐射仿真模型进行位置调整，直到第二辐射仿真模型的布置数据与暗室整车实测布置数据一致，得到调整辐射仿真模型，并将调整辐射仿真模型作为初始辐射仿真模型。位置调整包括对零部件等效模型和车体等效模型得到整车等效模型的步骤进行调整以及调整预设接收天线等效模型的位置。
在本发明的一实施例中，请参阅图5，图5示出了根据本发明一个实施例的初始辐射仿真模型。如图5所示，在初始仿真模型中，第一接收天线等效模型501位于整车等效模型的车尾，第二接收天线等效模型502位于整车等效模型的车身右侧，第三接收天线等效模型503位于整车等效模型的车头，第四接收天线等效模型504位于整车等效模型的车身左侧。
在本发明的一实施例中，在第一接收天线等效模型501上设置Lumport 13天线馈电端口，在第二接收天线等效模型502上设置Lumport 14天线馈电端口，在第三接收天线等效模型503上设置Lumport 15天线馈电端口，在第四接收天线等效模型504上设置Lumport16天线馈电端口。
在本发明的一实施例中，由预设测试特征得到端口特征，基于端口特征将初始辐射仿真模型的每一模型端口划分为第一类模型端口、第二类模型端口以及第三类模型端口，第一类模型端口用于输入电磁干扰激励源，第二类模型端口用于连接初始电路仿真模型的每一零部件，第三类模型端口用于得到电磁场反馈数据。例如，零部件测试台架为电驱系统测试台架，则将Lumport 1集总端口和Lumport 2集总端口划分为第一类模型端口；将Lumport 3集总端口至Lumport 12集总端口划分为第二类模型端口；将Lumport 13天线馈电端口至Lumport 16天线馈电端口划分为第三类模型端口。
在本发明的一实施例中，由预设测试特征得到阻抗特征，根据阻抗特征对第二类模型端口设置第一阻抗参数。因此处设置第一阻抗参数的作用是使初始仿真模型可以进行正常辐射仿真得到电磁场特征，该第一阻抗参数可以为0，也可以为实车实际阻抗，此仅为一个示例，本发明不做任何限制。
在本发明的一实施例中，根据阻抗特征对第三类模型端口设置第二阻抗参数，第二阻抗参数可以为接收天线实际阻抗。
在本发明的一实施例中，由预设测试特征得到测试材料特征以及辐射范围特征。基于测试材料特征对初始辐射仿真模型赋予材料属性参数。在测试材料特征中，电驱系统总成的外壳、电池包的外壳和PTC的外壳为铝外壳材料；高压线束以及低压线束为铜线缆材料；前挡玻璃、左右四面车窗以及车顶窗等部分为玻璃材料；后挡风玻璃为考虑了金属丝材料的特殊介质材料；剩余车壳采用完美电导体材料；电驱系统总成、电池包以及PTC等零部件与车壳之间搭接材料为金属材料；辐射空间域的地面材料为完美电导体材料；因辐射空间域表示的是暗室，因此辐射空间域底面设置为接地面。电场接收天线和磁场接收天线采用完美电导体，连接天线的支撑平板采用铝板，直接与地面接触，形成良好接地。
在本发明的一实施例中，根据辐射范围特征对初始辐射模型设置辐射边界参数和仿真频域范围，得到整车辐射仿真模型。辐射边界参数也即辐射空间域的空间尺寸，仿真频域范围可以设置为150千赫兹至30兆赫兹，即150kHz~30MHz。本发明可直接在有限元仿真软件中进行网格划分，提高仿真效率。
步骤S130，根据整车辐射仿真模型和预设激励源确定电磁场特征。
在本发明的一实施例中，预设激励源包括但不限于1v的工作电压激励，使整车辐射仿真模型工作，得到电磁场特征，电磁场特征包括辐射空间域内的电磁场分布、电磁场的传递函数以及各端口的散射参数，即S参数。
步骤S140，将电气数据作为电磁干扰激励源，并基于电磁干扰激励源、电磁场特征和整车辐射仿真模型进行整车辐射仿真，得到预测电磁场强度。
在本发明的一实施例中，根据整车辐射仿真模型建立端口电路仿真模型。端口电路仿真模型共16个电路端口，在作用上与整车辐射仿真模型中的模型端口一一对应。例如，零部件测试台架为电驱系统测试台架，在端口电路仿真模型中，Lumport 1电路端口至Lumport 2电路端口为第一类电路端口，用于输入电磁干扰激励，且Lumport 1电路端口用于输入高压干扰激励，Lumport2电路端口用于输入低压干扰激励；Lumport 3电路端口至Lumport 12电路端口为第二类电路端口，用于整车辐射传入的耦合；Lumport 13电路端口至Lumport 16电路端口为第三类电路端口，用于得到电磁场反馈数据。根据实车实际阻抗在Lumport 3电路端口至Lumport 12电路端口分别连接接地阻抗，接地阻抗可以为电阻、电感串联模型；根据接收天线实际阻抗在Lumport 13电路端口至Lumport 16电路端口分别串接50欧姆电阻并接地。
在本发明的一实施例中，在电磁干扰激励源中，因一个频点可能对应多个电压数据和多个电流数据，所以需要根据电磁干扰激励源的干扰峰谷特征对电磁干扰激励源进行包络简化处理，保留电磁干扰激励源对电压峰谷特征和电流峰谷特征的描述。根据干扰峰谷特征在电磁干扰激励源选取部分频点的电气数据进行包络简化处理，得到一频点对应一个电压数据和一个电流数据的简化数据，在选取部分频点的频点步长可以非均匀的，本发明不对频点步长做任何限制。若简化数据的简化峰谷特征与干扰峰谷特征一致，则将简化数据输入端口电路仿真模型；若简化数据的简化峰谷特征与干扰峰谷特征不一致，则需根据干扰峰谷特征在电磁干扰激励源中选取新的部分频点的电气数据进行第二次包络简化处理，对之前的简化数据进行简化峰谷特征进行补充，得到新的简化数据，并将新的简化数据输入端口电路仿真模型。
在本发明的一实施例中，将简化数据导入端口电路仿真模型中的频变源模块，并将该频变源模块分别与Lumport 1电路端口和Lumport 2电路端口进行连接。设置电路仿真模型的仿真频域范围，该仿真频域范围应与简化数据的频域范围保持一致。将电磁场特征导入端口电路模型，可由电磁场特征中的传递函数和S参数仿真计算第三类电路端口的端口电压。
在本发明的一实施例中，对端口电路模型进行整车辐射仿真，得到第三类电路端口的端口电压。根据端口电压和预设天线系数确定预测电磁场场强，得到预测电磁场强度。整车辐射仿真模型只能对有限个频点的电磁干扰激励源进行仿真，仿真计算量庞大且覆盖范围小，而通过端口电路模型是通过数值计算对无限个频点的电磁干扰激励源进行仿真，减少了仿真计算量。
在本发明的一实施例中，在测试机构进行暗室整车辐射实测试验，通过电场接收天线和磁场接收天线得到实测电磁场强度，即实测电场分布和实测磁场分布。请参阅图6，图6示出了根据本发明一个实施例的暗室整车辐射实测的实测电场分布；如图6所示的电场强度（单位为分贝微伏/米，dBμV/m）随仿真频率（单位为MHz）变化的实测电场分布，可明显得出一仿真频率点的电场峰谷特征。请参阅图7，图7示出了根据本发明一个实施例的暗室整车辐射实测的实测磁场分布；如图7所示的磁场强度（单位为分贝微安/米，dBμA/m）随仿真频率（单位为MHz）变化的实测电场分布，可明显得出一仿真频率点的磁场峰谷特征。
在本发明的一实施例中，将实测电磁强度与预测电磁场强度进行比较，得到预测误差。预测误差包括实测电磁场强度与预测电磁场强度对比曲线的一致性、关键频段的预测频点误差以及关键频段的预测幅度误差。若预测误差小于或等于预设误差，则可以有效进行整车辐射预测，即预测频点误差小于或等于4MHz，预测幅度误差小于或等于6dB，4MHz与6dB仅为预设误差的一个示例，本发明不做限制；若预测误差大于预设误差，则需对端口电路模型的接地阻抗的阻抗电路进行修改或者对零部件测试台架的阻抗电路进行修改。请参阅图8和图9，图8示出了根据本发明一个实施例的整车辐射仿真预测与暗室整车实测的电场对比，图9示出了根据本发明一个实施例的整车辐射仿真预测与暗室整车实测的磁场对比。如图8和图9所示，在电场对比和磁场对比中，本次整车辐射仿真预测的一致性强，且关键频段的预测频点误差以及关键频段的幅度误差均小于预设误差。并且，实测电磁场强度与预测电磁场强度均小于标准电磁场强度。由本发明提供的方法能反映整车的所有风险频点，可以准确预测整车电场辐射、磁场辐射的风险。
在本发明的一实施例中，请参阅图10，图10示出了根据本发明一个实施例的整车辐射仿真预测实施方法的流程示意图。如图10所示，将车体初始数据、零部件初始数据以及整车布置数据导入有限元仿真软件；对车体初始数据进行轨迹描点定位得到车体轨迹数据，对零部件初始数据进行轨迹描点定位得到零部件轨迹数据；基于整车布置数据对车体轨迹数据和零部件轨迹数据进行三维建模，得到整车等效模型；将预设接收天线模型放置于整车等效模型的测试位置，得到第一辐射仿真模型；若第二辐射仿真模型的仿真布置数据与暗室整车实测布置数据一致，则将第二辐射仿真模型作为初始辐射仿真模型，若第二辐射仿真模型的仿真布置数据与暗室整车实测布置数据不一致，则基于实测布置数据对第二辐射仿真模型进行位置调整，直到第二辐射仿真模型的布置数据与暗室整车实测布置数据一致；根据预设测试特征对初始仿真模型进行参数设置，基于测试材料特征对初始辐射仿真模型赋予材料属性参数，根据辐射范围特征对初始辐射模型设置辐射边界参数和仿真频域范围，预设激励源，得到整车辐射仿真模型；对整车辐射仿真模型进行整车辐射仿真确定电磁场特征，电磁场特征包括电磁场分布、电磁场的传递函数以及S参数；根据整车辐射仿真模型搭建端口电路仿真模型；对获取到的零部件测试台架的电气数据进行第一次包络简化处理，得到简化数据；若简化数据的简化峰谷特征与电气数据的干扰峰谷特征一致，将简化数据输入端口电路仿真模型，若简化数据的简化峰谷特征与电气数据的干扰峰谷特征不一致，则进行第二次包络简化处理；将电磁场特征输入端口电路仿真模型后进行整车辐射仿真，得到预测电磁场强度；在测试机构进行暗室整车辐射实测试验，得到实测电磁场强度；将预测电磁场强度与实测电磁场强度进行比较，得到预测误差；若预测误差小于或等于预设误差，则完成整车辐射仿真预测评估，若预测误差大于预设误差，则对端口电路模型进行修改。
请参阅图11，图11示出了根据本发明一个实施例的整车辐射仿真预测装置的框图，本实施例不对该装置所适用的实施环境进行限制。
如图11所示，根据本发明的一个实施例的一种整车辐射仿真预测装置1100，包括：数据获取模块1101，模型建立模块1102、和特征确定模块1103和仿真预测模块1104。
其中，数据获取模块1101，用于获取整车轨迹数据、整车布置数据以及零部件测试台架的电气数据；模型建立模块1102，用于基于整车轨迹数据和整车布置数据建立整车辐射仿真模型；特征确定模块1103，用于根据整车辐射仿真模型和预设激励源确定电磁场特征；仿真预测模块1104，用于将电气数据作为电磁干扰激励源，并基于电磁干扰激励源、电磁场特征和整车辐射仿真模型进行整车辐射仿真，得到预测电磁场强度。
需要说明的是，上述实施例所提供的整车辐射仿真预测装置与上述实施例所提供的整车辐射仿真预测方法属于同一构思，其中各个模块和单元执行操作的具体方式已经在方法实施例中进行了详细描述，此处不再赘述。上述实施例所提供的整车辐射仿真预测装置在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能，本处也不对此进行限制。
本发明的实施例还提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当一个或多个程序被一个或多个处理器执行时，使得电子设备实现上述各个实施例中提供的整车辐射仿真预测方法。
图12示出了适于用来实现本发明实施例的电子设备的计算机系统的结构示意图。需要说明的是，图12示出的电子设备的计算机系统1200仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图12所示，计算机系统1200包括中央处理单元（Central Processing Unit，CPU）1201，其可以根据存储在只读存储器（Read-Only Memory，ROM）1202中的程序或者从储存部分1208加载到随机访问存储器（Random Access Memory，RAM）1203中的程序而执行各种适当的动作和处理，例如执行上述各个实施例提供的方法。在RAM 1203中，还存储有系统操作所需的各种程序和数据。CPU 1201、ROM 1202以及RAM 1203通过总线1204彼此相连。输入/输出（Input /Output，I/O）接口1205也连接至总线1204。
以下部件连接至I/O接口1205：包括键盘、鼠标等的输入部分1206；包括诸如阴极射线管（Cathode Ray Tube，CRT）、液晶显示器（Liquid Crystal Display，LCD）等以及扬声器等的输出部分1207；包括硬盘等的储存部分1208；以及包括诸如LAN（Local AreaNetwork，局域网）卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分1209。通信部分1209经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器1210也根据需要连接至I/O接口1205。可拆卸介质1211，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器1210上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入储存部分1208。
特别地，根据本发明的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本发明的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的计算机程序。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分1209从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质1211被安装。在该计算机程序被中央处理单元（CPU）1201执行时，执行本发明的系统中限定的各种功能。
需要说明的是，本发明实施例所示的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦式可编程只读存储器（Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM）、闪存、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器（Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM）、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本发明中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的计算机程序。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的计算机程序可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、有线等等，或者上述的任意合适的组合。
附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。其中，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
描述于本发明实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现，所描述的单元也可以设置在处理器中。其中，这些单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定。
本发明的另一方面还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被计算机的处理器执行时，使计算机执行如上述各个实施例中提供的整车辐射仿真预测方法。该计算机可读存储介质可以是上述实施例中描述的电子设备中所包含的，也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。
在上述实施例中，除非另外规定，否则通过使用“第一”和“第二”等序号对共同的对象进行描述，只表示其指代相同对象的不同实例，而非是采用表示被描述的对象必须采用给定的顺序，无论是时间地、空间地、排序地或任何其他方式。
上述实施例仅示例性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，但凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (9)
1.一种整车辐射仿真预测方法，其特征在于，所述整车辐射仿真预测方法包括：
获取整车轨迹数据、整车布置数据以及零部件测试台架的电气数据；
基于所述整车轨迹数据和所述整车布置数据建立整车辐射仿真模型；
根据所述整车辐射仿真模型和预设激励源确定电磁场特征；
将所述电气数据作为电磁干扰激励源，并基于所述电磁干扰激励源、所述电磁场特征和所述整车辐射仿真模型进行整车辐射仿真，得到预测电磁场强度；
其中，基于所述整车轨迹数据和所述整车布置数据建立整车辐射仿真模型包括：
基于所述整车轨迹数据和所述整车布置数据建立整车等效模型；
根据预设接收天线等效模型、暗室整车实测布置数据以及所述整车等效模型建立初始辐射仿真模型；
基于预设测试特征对所述初始辐射仿真模型进行参数设置，得到整车辐射仿真模型；
其中，基于所述整车轨迹数据和所述整车布置数据建立整车等效模型包括：
基于车体轨迹数据进行三维建模，得到车体等效模型；
基于零部件轨迹数据进行三维建模，得到零部件等效模型；
根据所述整车布置数据对所述车体等效模型和所述零部件等效模型进行组合调整，得到整车等效模型；
所述车体轨迹数据和所述零部件轨迹数据由所述整车轨迹数据得到；
其中，将所述电气数据作为电磁干扰激励源，并基于所述电磁干扰激励源、所述电磁场特征和所述整车辐射仿真模型进行整车辐射仿真，得到预测电磁场强度包括：
根据所述整车辐射仿真模型建立端口电路仿真模型；
基于所述电磁干扰激励源的干扰峰谷特征对所述电磁干扰激励源进行第一次包络简化处理，得到简化数据；
若所述简化数据的简化峰谷特征与所述干扰峰谷特征一致，则将所述简化数据输入所述端口电路仿真模型；
若所述简化数据的简化峰谷特征与所述干扰峰谷特征不一致，则需根据所述干扰峰谷特征对所述电磁干扰激励源进行第二次包络简化处理；
基于所述电磁场特征对所述端口电路仿真模型进行整车辐射仿真，得到所述预测电磁场强度。
2.根据权利要求1所述的整车辐射仿真预测方法，其特征在于，基于预设测试特征对所述初始辐射仿真模型进行参数设置，得到整车辐射仿真模型，包括：
基于端口特征和所述零部件测试台架将所述初始辐射仿真模型的每一模型端口划分为第一类模型端口、第二类模型端口以及第三类模型端口，所述第一类模型端口用于输入电磁干扰激励源，所述第二类模型端口用于连接所述初始辐射仿真模型的每一零部件，所述第三类模型端口用于得到电磁场反馈数据；
根据阻抗特征对所述第二类模型端口设置第一阻抗参数；
根据所述阻抗特征对所述第三类模型端口设置第二阻抗参数；
基于测试材料特征对所述初始辐射仿真模型赋予材料属性参数；
根据辐射范围特征对初始辐射模型设置辐射边界参数和仿真频域范围，得到整车辐射仿真模型；
所述端口特征、所述阻抗特征、所述测试材料特征以及所述辐射范围特征由所述预设测试特征得到。
3.根据权利要求1所述的整车辐射仿真预测方法，其特征在于，基于所述电磁场特征对所述端口电路仿真模型进行整车辐射仿真，得到所述预测电磁场强度包括：
基于所述电磁场特征对所述端口电路仿真模型进行整车辐射仿真，得到所述端口电路仿真模型中第三类电路端口的端口电压；
基于所述端口电压和预设天线系数确定预测电磁场场强，得到所述预测电磁场强度。
4.根据权利要求1-3任一所述的整车辐射仿真预测方法，其特征在于，获取整车轨迹数据、整车布置数据以及零部件测试台架的电气数据之前，所述整车辐射仿真预测方法还包括：
获取实车关键零部件的零部件工况；
根据所述零部件工况搭建零部件测试台架；
对所述零部件测试台架中高压线束和低压线束进行电气测量，得到电气数据。
5.根据权利要求4所述的整车辐射仿真预测方法，其特征在于，获取整车轨迹数据、整车布置数据以及零部件测试台架的电气数据之前，所述整车辐射仿真预测方法还包括：
获取车体初始数据和零部件初始数据；
基于所述车体初始数据进行轨迹描点定位，得到车体轨迹数据；
根据所述零部件初始数据进行轨迹描点定位，得到零部件轨迹数据；
将所述车体轨迹数据和所述零部件轨迹数据作为整车轨迹数据。
6.根据权利要求5所述的整车辐射仿真预测方法，其特征在于，根据预设接收天线等效模型、暗室整车实测布置数据以及所述整车等效模型建立初始辐射仿真模型包括：
将所述预设接收天线等效模型放置于所述整车等效模型的测试位置，得到第一辐射仿真模型，所述测试位置由所述暗室整车实测布置数据得到；
将所述第一辐射仿真模型放置于辐射空间域中，并根据所述暗室整车实测布置数据设置所述辐射空间域的空间尺寸，得到第二辐射仿真模型；
若所述第二辐射仿真模型的仿真布置数据与所述暗室整车实测布置数据一致，则将所述第二辐射仿真模型作为初始辐射仿真模型；
若所述第二辐射仿真模型的仿真布置数据与所述暗室整车实测布置数据不一致，则基于所述实测布置数据对所述第二辐射仿真模型进行位置调整。
7.一种整车辐射仿真预测装置，其特征在于，所述整车辐射仿真预测装置包括：
数据获取模块，用于获取整车轨迹数据、整车布置数据以及零部件测试台架的电气数据；
模型建立模块，用于基于所述整车轨迹数据和所述整车布置数据建立整车辐射仿真模型；
特征确定模块，用于根据所述整车辐射仿真模型和预设激励源确定电磁场特征；
仿真预测模块，用于将所述电气数据作为电磁干扰激励源，并基于所述电磁干扰激励源、所述电磁场特征和所述整车辐射仿真模型进行整车辐射仿真，得到预测电磁场强度；
其中，基于所述整车轨迹数据和所述整车布置数据建立整车辐射仿真模型包括：
基于所述整车轨迹数据和所述整车布置数据建立整车等效模型；
根据预设接收天线等效模型、暗室整车实测布置数据以及所述整车等效模型建立初始辐射仿真模型；
基于预设测试特征对所述初始辐射仿真模型进行参数设置，得到整车辐射仿真模型；
其中，基于所述整车轨迹数据和所述整车布置数据建立整车等效模型包括：
基于车体轨迹数据进行三维建模，得到车体等效模型；
基于零部件轨迹数据进行三维建模，得到零部件等效模型；
根据所述整车布置数据对所述车体等效模型和所述零部件等效模型进行组合调整，得到整车等效模型；
所述车体轨迹数据和所述零部件轨迹数据由所述整车轨迹数据得到；
其中，将所述电气数据作为电磁干扰激励源，并基于所述电磁干扰激励源、所述电磁场特征和所述整车辐射仿真模型进行整车辐射仿真，得到预测电磁场强度包括：
根据所述整车辐射仿真模型建立端口电路仿真模型；
基于所述电磁干扰激励源的干扰峰谷特征对所述电磁干扰激励源进行第一次包络简化处理，得到简化数据；
若所述简化数据的简化峰谷特征与所述干扰峰谷特征一致，则将所述简化数据输入所述端口电路仿真模型；
若所述简化数据的简化峰谷特征与所述干扰峰谷特征不一致，则需根据所述干扰峰谷特征对所述电磁干扰激励源进行第二次包络简化处理；
基于所述电磁场特征对所述端口电路仿真模型进行整车辐射仿真，得到所述预测电磁场强度。
8.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述电子设备实现如权利要求1至6中任一项所述的整车辐射仿真预测方法。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序被计算机的处理器执行时，使计算机执行权利要求1至6中任一项所述的整车辐射仿真预测方法。
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| 整车电磁兼容性计算机仿真分析研究;马喜来 等;安全与电磁兼容(第03期);1-6 * |
| 某型电动汽车整车建模参数的获取方法研究;王振伟;科技传播(23);1-2 * |
| 汽车电磁辐射抗扰仿真模型的简化;刘杰 等;安全与电磁兼容(第02期);1-8 * |
| 电动汽车动力总成系统激励源振动研究;权飞 等;时代汽车(12);1-3 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116029056A (zh) | 2023-04-28 |
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Legal Events
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