CN117454604A - 一种整车电磁干扰的仿真预测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种整车电磁干扰的仿真预测方法，包括，识别出整车的三维数据、整车中各干扰电子器件信息及整车中各敏感电子器件信息；根据整车的三维数据建立整车仿真模型，并根据整车中各干扰电子器件信息和各敏感电子器件信息在已建的整车仿真模型中建立对应的干扰电子器件仿真模型和敏感电子器件仿真模型，得到最终的整车电磁兼容仿真模型；在预设的三维电磁兼容仿真分析软件中对整车的电磁场进行仿真分析，确定整车中各干扰电子器件对各敏感电子的干扰水平，得到最终的整车电磁干扰仿真预测结果。本发明可在车辆研发阶段进行整车局部自兼容的性能分析；提前进行风险应对，评估整车自兼容问题。

Description

一种整车电磁干扰的仿真预测方法

技术领域

本发明涉及整车受扰电子器件的预测技术领域，特别是涉及一种整车电磁干扰的仿真预测方法。

背景技术

随着汽车智能化、网联化的深入发展，整车上的电子电器零部件的应用愈加广泛，之前不常用的如高精度导航天线目前也已经在汽车上普遍应用。然而，整车上高精度导航天线及车载摄像头的布置要求都相对较为严苛，导致了因整车布置空间有限而使高精度天线和车载摄像头的布置位置可能存在不能满足整车设计规范要求的情况，此时摄像头正常工作将会对高精度天线带来干扰。目前实车测试验证中已经识别到车载摄像头对高精度定位天线的干扰，此时由于车上大部分电子电器部件的布置位置已基本确定，不太可能对电子器件进行大的位置变更调整，导致摄像头干扰高精度定位天线的问题解决起来尤为困难，耗费大量的时间和经济成本。

现有的整车自兼容的评价方法为：在整车项目实车验证阶段，进行实车测试，确认整车自兼容性能是否满足要求。实车验证阶段，项目开发已经过去大半时间，此时解决整车自兼容问题时间周期会比较长，且整车上自兼容问题比较复杂，一旦出现问题解决起来需要大量的时间和经济成本，有时甚至不能完全解决。在项目开发前期未能识别出整车自兼容问题，后期的解决手段较少，时间经济成本大为增加，给项目开发带来很大的挑战。况且，整车自兼容问题会直接影响用户用车的主观感受，问题如不能解决会使后续出现市场问题概率大为增加，影响企业的品牌效应。

综上：现行的汽车自兼容性能管控过程中，存在以下几点不足之处：(1)研发周期长，只能进行整车实车测试验证，验证节点晚；(2)研发过程不可逆，待整车实车验证测试发现整车自兼容问题，此时可实施的解决方案较少，且时间经济成本高；(3)研发成本高，问题排查解决需要多次测试验证，研发时间经济成本较高。

因此，若能通过仿真分析方法，在整车设计数据阶段，根据已有的采集信息对整车上敏感电子器件和干扰电子器件布置位置不满足设计要求的情况进行仿真分析验证，初步提前评估干扰电子器件是否会对敏感电子器件产生干扰，以及提前进行仿真优化干扰电子器件和敏感器电子件布置位置，确定电子器件整车布置的合理位置，为整车布置提供技术参考，解决整车自兼容中干扰电子器件与敏感电子器件合理布局问题。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种整车电磁干扰的仿真预测方法，解决如何根据整车的自兼容干扰进行识别，对干扰电子器件的干扰源进行仿真测试并评估整车自兼容问题，实现整车布局及设计优化，缩短研发周期的技术问题。

一方面，提供一种整车电磁干扰的仿真预测方法，包括：

识别出整车的三维数据、整车中各干扰电子器件信息及整车中各敏感电子器件信息；

根据整车的三维数据建立整车仿真模型，并根据整车中各干扰电子器件信息和各敏感电子器件信息在已建的整车仿真模型中建立对应的干扰电子器件仿真模型和敏感电子器件仿真模型，得到最终的整车电磁兼容仿真模型；

通过最终的整车电磁兼容仿真模型在预设的三维电磁兼容仿真分析软件中对整车的电磁场进行仿真分析，根据仿真分析结果确定整车中各干扰电子器件对各敏感电子的干扰水平，并根据整车中各干扰电子器件对各敏感电子的干扰水平确定各干扰电子器件和各敏感电子的布局是否合理，得到最终的整车电磁干扰仿真预测结果。

优选地，所述根据整车的三维数据建立整车仿真模型，具体包括：

根据整车的三维数据在三维电磁兼容仿真软件中建立车辆模型，并根据干扰电子器件和敏感电子器件的位置信息和工作频段确定其在所述车辆模型中对应的仿真网格；

根据确定的仿真网格对车辆模型的三维结构进行简化，将车辆模型中确定的仿真网格对应的影响范围小于预设的网格影响阈值的部件简化处理；

根据简化处理后的车辆模型确定整车的关键结构和主体结构的网格化，进行整车建模并对整车网格进行网格优化，得到整车仿真模型。

优选地，所述根据整车中各干扰电子器件信息和各敏感电子器件信息在已建的整车仿真模型中建立对应的干扰电子器件仿真模型和敏感电子器件仿真模型，具体包括：

根据整车的自兼容测试需求确定仿真的干扰电子器件，并对干扰电子器件的本体近场源进行数据采集；

根据数据采集的结果确定干扰电子器件的类型，并通过预设的三维电磁兼容仿真软件在整车仿真模型中完成干扰电子器件本体的模型建模。

优选地，还包括：

根据数据采集的结果确定干扰电子器件传导线束上的电气参数采集，其中，所述电气参数至少包括传导线束上的传导电流频域波形数据、电流时域波形数据、电压频域波形数据及电压时域波形数据；

对干扰电子器件的线束进行简化处理，确认干扰电子器件线束类型，并在三维电磁兼容仿真软件中完成干扰电子器件线束的模型建模，得到干扰电子器件仿真模型。

优选地，所述根据整车中各干扰电子器件信息和各敏感电子器件信息在已建的整车仿真模型中建立对应的干扰电子器件仿真模型和敏感电子器件仿真模型，还包括：

根据整车的自兼容测试需求确定敏感电子器件结构模型，并通过三维电磁兼容仿真软件在整车仿真模型中进行敏感电子器件的结构模型建模；

在预设的三维电磁兼容仿真分析软件中，对完成建模的敏感电子器件进行初步仿真分析，得到敏感电子器件的单体性能仿真结果；

根据敏感电子器件的单体性能仿真结果，在预设的三维电磁兼容仿真分析软件中对敏感电子器件的电路模型进行建模。

优选地，还包括：

根据敏感电子器件信息确认敏感电子器件线束类型，并根据线束类型对敏感电子器件的线束进行简化处理；

根据简化处理后的敏感电子器件的线束，在三维电磁兼容仿真软件中进行敏感电子器件线束的模型建模，得到敏感电子器件仿真模型。

优选地，还包括：

在仿真分析结果中确定各干扰电子器件对于敏感电子器件所在位置产生的电磁场数值，并将该电磁场数值与预设的干扰水平阈值范围进行比较确定其所处的干扰水平区间，得到对应的各干扰电子器件对各敏感电子的干扰水平；

若仿真分析结果中干扰电子器件对敏感电子器件存在干扰，则调整对应的敏感电子器件和干扰电子器件的布置位置，并对敏感电子器件和干扰电子器件调整后的布置位置进行验证。

优选地，还包括：

若调整后的布置位置中干扰电子器件对敏感电子器件依然存在干扰，则调整敏感电子器件的结构参数，根据调整结构参数后的敏感电子器件再次在预设的三维电磁兼容仿真分析软件中进行仿真分析。

优选地，还包括：

若再次进行仿真分析后的干扰电子器件对敏感电子器不存在干扰，则判定仿真预测结束，并将此时敏感电子器件和干扰电子器件的布置位置输出为最终的整车电磁干扰仿真预测结果。

优选地，还包括：

若再次进行仿真分析后的干扰电子器件对敏感电子器依然存在干扰，则依次重复调整对应的敏感电子器件和干扰电子器件的布置位置以及调整敏感电子器件的结构参数，直到仿真分析后的干扰电子器件对敏感电子器不存在干扰，并将此时敏感电子器件和干扰电子器件的布置位置输出为最终的整车电磁干扰仿真预测结果。

综上，实施本发明的实施例，具有如下的有益效果：

本发明提供的整车电磁干扰的仿真预测方法，对整车的自兼容干扰机理进行识别，对干扰电子器件的干扰特性进行测试，得到干扰源的测试结果进行分析，作为仿真评判干扰的主要输入。可在车辆研发阶段进行整车局部自兼容的性能分析；可以为管控整车自兼容性能提供依据及提前进行风险应对，也可以初步评估整车自兼容问题，支持相应产品的布局及设计优化，缩短研发周期；依托于仿真分析数据库，并持续对数据库进行更新，可更好分析其他新开发项目的整车自兼容性能。

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，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。

图1为本发明实施例中一种整车电磁干扰的仿真预测方法的主流程示意图。

图2为本发明实施例中一种整车电磁干扰的仿真预测方法的逻辑示意图。

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，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

如图1和图2所示，为本发明提供的一种整车电磁干扰的仿真预测方法的一个实施例的示意图。在该实施例中，所述方法包括以下步骤：

步骤S1，确定整车的自兼容测试需求，并根据该自兼容测试需求识别出整车的三维数据、整车中各干扰电子器件信息及整车中各敏感电子器件信息；可理解的，该步骤是对仿真需求的分析，是在仿真预测前对仿真需求进行分析的过程，例如分析确定车辆的配置、仿真的自兼容类型，仿真的干扰电子器件和敏感器件的类型等，此过程是本领域比较常规处理方式，在此不再赘述。需要说明的是，本发明实施例中所指的敏感电子器件包括天线，但不仅限于天线，也可以是麦克风等器件，可根据具体的实际仿真需要进行确定和设置。

步骤S2，根据整车的三维数据建立整车仿真模型，并根据整车中各干扰电子器件信息和各敏感电子器件信息在已建的整车仿真模型中建立对应的干扰电子器件仿真模型和敏感电子器件仿真模型，得到最终的整车电磁兼容仿真模型；可理解的，在上述确定了仿真需求后，就需要对车体以及干扰电子器件和敏感电子器件等进行仿真模型建立，以便于后续进行仿真模拟分析。

具体实施例中，首先需要对于车体的电磁兼容进行建模，确定具体的整车仿真模型，通过如下过程进行模型的建立：

根据整车的三维数据在三维电磁兼容仿真软件中建立车辆模型，并根据干扰电子器件和敏感电子器件的位置信息和工作频段确定其在所述车辆模型中对应的仿真网格；根据确定的仿真网格对车辆模型的三维结构进行简化，将车辆模型中确定的仿真网格对应的影响范围小于预设的网格影响阈值的部件简化处理；也就是，在整车仿真建模过程中，根据干扰电子器件和敏感电子器件的工作频段确定仿真网格的尺寸；而后利用三维建模软件对车辆的三维结构进行模型简化，对整车三维模型中影响仿真计算较小的部件和结构进行简化处理，缩短整车建模周期。上述预设的网格影响阈值可根据实际的车型情况具体确定对应的数值，该数值是确定仿真网格影响较小的阈值参数。

根据简化处理后的车辆模型确定整车的关键结构和主体结构的网格化，进行整车建模并对整车网格进行网格优化，得到整车仿真模型。

一个实施例中，上述整车网格进行网格优化具体为检查出网格中的交叉、干涉、重叠等不合格网格并对其进行处理，提高仿真精度，生成优化后的整车网格。

进一步的，需要对整车中的干扰电子器件进行仿真建模，也就是可对其他电子器件产生干扰源的电子器件进行建模，具体过程如下：

根据整车的自兼容测试需求确定仿真的干扰电子器件，并对干扰电子器件的本体近场源进行数据采集；根据数据采集的结果确定干扰电子器件的类型，并通过预设的三维电磁兼容仿真软件在整车仿真模型中完成干扰电子器件本体的模型建模。可理解的，根据整车自兼容工况确定仿真的干扰电子器件，并对干扰电子器件的本体近场源进行数据采集。而后对干扰电子器件的本体进行分析简化，确认干扰电子器件仿真模型形式，并在三维电磁兼容仿真软件中完成干扰电子器件本体的模型建模。

根据数据采集的结果确定干扰电子器件传导线束上的电气参数采集，其中，所述电气参数至少包括传导线束上的传导电流频域波形数据、电流时域波形数据、电压频域波形数据及电压时域波形数据；对干扰电子器件的线束进行简化处理，确认干扰电子器件线束类型，并在三维电磁兼容仿真软件中完成干扰电子器件线束的模型建模，得到干扰电子器件仿真模型。可理解的，对于干扰电子器件的干扰机理分析，主要为干扰电子器件传导线束上的电气参数采集，主要采集传导线束上的传导电流及电压频域和时域波形数据。对干扰电子器件的线束进行简化处理，主要为确认干扰电子器件线束类型，并在三维电磁兼容仿真软件中完成干扰电子器件线束的模型建模。

再进一步的，需要对整车中敏感电子器件进行仿真建模，也就是对容易被干扰电子器件的干扰源所干扰的电子器件进行建模，具体过程如下：

根据整车的自兼容测试需求确定敏感电子器件结构模型，并通过三维电磁兼容仿真软件在整车仿真模型中进行敏感电子器件的结构模型建模；在预设的三维电磁兼容仿真分析软件中，对完成建模的敏感电子器件进行初步仿真分析，得到敏感电子器件的单体性能仿真结果；根据敏感电子器件的单体性能仿真结果，在预设的三维电磁兼容仿真分析软件中对敏感电子器件的电路模型进行建模。可理解的，在对敏感电子器件进行建模时，首选需要确定敏感电子器件结构模型，在确定后需要对其进行初步评估，主要是确定其单体性能，而后再进行电路模型建模。

进一步的，根据敏感电子器件信息确认敏感电子器件线束类型，并根据线束类型对敏感电子器件的线束进行简化处理；根据简化处理后的敏感电子器件的线束，在三维电磁兼容仿真软件中进行敏感电子器件线束的模型建模，得到敏感电子器件仿真模型。可理解的，在对敏感电子器件本体建模后，需要对其线束进行建模，建模时，对敏感电子器件的线束进行简化处理，确认敏感电子器件线束类型，并在三维电磁兼容仿真软件中完成敏感电子器件线束的模型建模。

步骤S3，通过最终的整车电磁兼容仿真模型在预设的三维电磁兼容仿真分析软件中对整车的电磁场进行仿真分析，根据仿真分析结果确定整车中各干扰电子器件对各敏感电子的干扰水平，并根据整车中各干扰电子器件对各敏感电子的干扰水平确定各干扰电子器件和各敏感电子的布局是否合理，得到最终的整车电磁干扰仿真预测结果。其中，在仿真分析结果中确定各干扰电子器件对于敏感电子器件所在位置产生的电磁场数值，并将该电磁场数值与预设的干扰水平阈值范围进行比较确定其所处的干扰水平区间，得到对应的各干扰电子器件对各敏感电子的干扰水平；可理解的，在上述确定整车电磁兼容仿真模型中已经包含了整车网络、干扰电子器件模型及敏感电子器件模型等，通过这些模型和信息就可以对整车电磁兼容进行一个仿真过程，得到具体的仿真结果，其中，仿真结果中包括整车电磁属性及对应的数值，只要确定各干扰电子器件对于敏感电子器件所在位置产生的电磁场数值就可以确定相应的电磁干扰水平，具体的实现过程在本领域中属于常规的设置，在此不再赘述。

具体一个实施例中，在确定了上述的整车电磁干扰仿真预测结果后，当不存在干扰情况说明目前敏感电子器件和干扰电子器件的布局位置是合理的，就可以直接输出此时的布局方案为最终的整车布局结果，有效避免了不必要的干扰。

进一步的，当存在干扰情况时，就需要调整两者的位置，而后进行再次评估，具体地，步骤S4，若仿真分析结果中干扰电子器件对敏感电子器件存在干扰，则调整对应的敏感电子器件和干扰电子器件的布置位置，并对敏感电子器件和干扰电子器件调整后的布置位置进行验证。

若调整后的布置位置中干扰电子器件对敏感电子器件依然存在干扰，则调整敏感电子器件的结构参数，根据调整结构参数后的敏感电子器件再次在预设的三维电磁兼容仿真分析软件中进行仿真分析。

经过上述修正调整过程后，可能存在的一种情况，若再次进行仿真分析后的干扰电子器件对敏感电子器不存在干扰，则判定仿真预测结束，并将此时敏感电子器件和干扰电子器件的布置位置输出为最终的整车电磁干扰仿真预测结果。也就就是经过一次位置调整后参数调整后就不存在干扰了，说明此时已经是合理的布局方式，只需要输出该方案即可。

可能存在的另一种情况，若再次进行仿真分析后的干扰电子器件对敏感电子器依然存在干扰，则依次重复调整对应的敏感电子器件和干扰电子器件的布置位置以及调整敏感电子器件的结构参数，直到仿真分析后的干扰电子器件对敏感电子器不存在干扰，并将此时敏感电子器件和干扰电子器件的布置位置输出为最终的整车电磁干扰仿真预测结果。也就是，确定经过上述位置调整和参数调整后还存在干扰源，则需要重复这个调整的步骤，直到不存在干扰源为止，这个过程也就是对敏感器件和干扰电子器件可能的布置位置进行验证。

一个具体实施例中，对于整车GNSS天线周边布置摄像头且存在设备接插件并行走线，GNSS天线的整车性能不能满足设计要求。通过本发明中的方法处理需要进行摄像头本体辐射发射近场源的采集、摄像头线束上传导电流的采集；GNSS天线结构建模、摄像头线束和天线线束按照实际线型进行模型处理、整车模型建模处理。待上述各步骤完成后，即可在三维电磁仿真软件中将天线受扰情况进行模拟分析，进而分析验证GNSS天线的受扰机理，分析GNSS天线和摄像头的合理布置位置，并且可确定出多个GNSS天线和摄像头整车布局方案，提供给整车总布置较优的布置方案。

综上，实施本发明的实施例，具有如下的有益效果：

本发明提供的整车电磁干扰的仿真预测方法，对整车的自兼容干扰机理进行识别，对干扰电子器件的干扰特性进行测试，得到干扰源的测试结果进行分析，作为仿真评判干扰的主要输入。可在车辆研发阶段进行整车局部自兼容的性能分析；可以为管控整车自兼容性能提供依据及提前进行风险应对，也可以初步评估整车自兼容问题，支持相应产品的布局及设计优化，缩短研发周期；依托于仿真分析数据库，并持续对数据库进行更新，可更好分析其他新开发项目的整车自兼容性能。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种整车电磁干扰的仿真预测方法，其特征在于，包括：

识别出整车的三维数据、整车中各干扰电子器件信息及整车中各敏感电子器件信息；

根据整车的三维数据建立整车仿真模型，并根据整车中各干扰电子器件信息和各敏感电子器件信息在已建的整车仿真模型中建立对应的干扰电子器件仿真模型和敏感电子器件仿真模型，得到最终的整车电磁兼容仿真模型；

通过最终的整车电磁兼容仿真模型在预设的三维电磁兼容仿真分析软件中对整车的电磁场进行仿真分析，根据仿真分析结果确定整车中各干扰电子器件对各敏感电子的干扰水平，并根据整车中各干扰电子器件对各敏感电子的干扰水平确定各干扰电子器件和各敏感电子的布局是否合理，得到最终的整车电磁干扰仿真预测结果。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据整车的三维数据建立整车仿真模型，具体包括：

根据整车的三维数据在三维电磁兼容仿真软件中建立车辆模型，并根据干扰电子器件和敏感电子器件的位置信息和工作频段确定其在所述车辆模型中对应的仿真网格；

根据确定的仿真网格对车辆模型的三维结构进行简化，将车辆模型中确定的仿真网格对应的影响范围小于预设的网格影响阈值的部件简化处理；

根据简化处理后的车辆模型确定整车的关键结构和主体结构的网格化，进行整车建模并对整车网格进行网格优化，得到整车仿真模型。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据整车中各干扰电子器件信息和各敏感电子器件信息在已建的整车仿真模型中建立对应的干扰电子器件仿真模型和敏感电子器件仿真模型，具体包括：

根据整车的自兼容测试需求确定仿真的干扰电子器件，并对干扰电子器件的本体近场源进行数据采集；

根据数据采集的结果确定干扰电子器件的类型，并通过预设的三维电磁兼容仿真软件在整车仿真模型中完成干扰电子器件本体的模型建模。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：

根据数据采集的结果确定干扰电子器件传导线束上的电气参数采集，其中，所述电气参数至少包括传导线束上的传导电流频域波形数据、电流时域波形数据、电压频域波形数据及电压时域波形数据；

对干扰电子器件的线束进行简化处理，确认干扰电子器件线束类型，并在三维电磁兼容仿真软件中完成干扰电子器件线束的模型建模，得到干扰电子器件仿真模型。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据整车中各干扰电子器件信息和各敏感电子器件信息在已建的整车仿真模型中建立对应的干扰电子器件仿真模型和敏感电子器件仿真模型，还包括：

根据整车的自兼容测试需求确定敏感电子器件结构模型，并通过三维电磁兼容仿真软件在整车仿真模型中进行敏感电子器件的结构模型建模；

在预设的三维电磁兼容仿真分析软件中，对完成建模的敏感电子器件进行初步仿真分析，得到敏感电子器件的单体性能仿真结果；

根据敏感电子器件的单体性能仿真结果，在预设的三维电磁兼容仿真分析软件中对敏感电子器件的电路模型进行建模。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：

根据敏感电子器件信息确认敏感电子器件线束类型，并根据线束类型对敏感电子器件的线束进行简化处理；

根据简化处理后的敏感电子器件的线束，在三维电磁兼容仿真软件中进行敏感电子器件线束的模型建模，得到敏感电子器件仿真模型。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：

在仿真分析结果中确定各干扰电子器件对于敏感电子器件所在位置产生的电磁场数值，并将该电磁场数值与预设的干扰水平阈值范围进行比较确定其所处的干扰水平区间，得到对应的各干扰电子器件对各敏感电子的干扰水平；

若仿真分析结果中干扰电子器件对敏感电子器件存在干扰，则调整对应的敏感电子器件和干扰电子器件的布置位置，并对敏感电子器件和干扰电子器件调整后的布置位置进行验证。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：

若调整后的布置位置中干扰电子器件对敏感电子器件依然存在干扰，则调整敏感电子器件的结构参数，根据调整结构参数后的敏感电子器件再次在预设的三维电磁兼容仿真分析软件中进行仿真分析。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：

若再次进行仿真分析后的干扰电子器件对敏感电子器不存在干扰，则判定仿真预测结束，并将此时敏感电子器件和干扰电子器件的布置位置输出为最终的整车电磁干扰仿真预测结果。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：

若再次进行仿真分析后的干扰电子器件对敏感电子器依然存在干扰，则依次重复调整对应的敏感电子器件和干扰电子器件的布置位置以及调整敏感电子器件的结构参数，直到仿真分析后的干扰电子器件对敏感电子器不存在干扰，并将此时敏感电子器件和干扰电子器件的布置位置输出为最终的整车电磁干扰仿真预测结果。