JP7111870B2 - コンピュータシミュレーション方法、伝送線路モデルの生成方法 - Google Patents
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図1は、車両に張り巡らされたワイヤーハーネス網の模式図(=車両のスケルトン図)である。近年の車両Xには、多数の電装品(各種ランプ、各種ポンプ、各種ファン、電子サスペンション、ワイパー、ドアロック、パワーウィンドウ、電動ドアミラーなど)が搭載されており、これらの電装品とバッテリX1及びECU[electronic control unit]X2との間には、電力や信号を伝達するためのワイヤーハーネスX3が縦横無尽に張り巡らされている。このように、多数の電装品を搭載する車両Xには、その安全性や信頼性を高めるべく、様々なイミュニティ試験やエミッション試験が課せられている。
図2は、電装品BCI試験の一構成例を示すブロック図である。電装品BCI試験は、国際標準化機構(ISO[international organization for standardization])で標準化された「車載電子機器向けの狭帯域電磁放射エネルギーによる電気的妨害を評価するためのコンポーネント試験方法(ISO11452-4)」に準拠するイミュニティ試験の一つである。
図3は、車両BCI試験の一例を示すブロック図である。車両BCI試験は、先述のDUT10やワイヤーハーネス70などが車両Xに搭載されている状態で実施されるBCI試験であり、ISO11451-4に準拠する。
図4は、電装品エミッション試験の一例を示すブロック図である。本図の電装品エミッション試験は、電装品のエミッション特性を評価するための実測ベンチマークであり、国際無線障害特別委員会(CISPR)が作成した規格CISPR25「車載受信機保護のための妨害波の限度値及び測定法」に準拠する。なお、電装品エミッション試験は、放射性エミッション測定と伝導性エミッション測定の2つに分かれる。放射性エミッション測定では、ワイヤーハーネス70から放射されるノイズの強度をアンテナ90で測定する。一方、伝導性エミッション測定では、電源フィルタ60の端子91(イミュニティ試験では未使用)を用いて、ワイヤーハーネス70を伝わるノイズの強度を測定する。このように、電装品エミッション試験は、ノイズの強度を測定するという点において、先の電装品BCI試験(図2)や車両BCI試験(図3)とは、その構成や目的が異なる。ただし、電装品エミッション試験においても、ワイヤーハーネス70の全長に制約があり、その点においては電装品BCI試験(図2)と何ら変わりがない。
図5は、シミュレーションモデルの一例を示すブロック図である。本構成例のシミュレーションモデルAは、実測ベンチマーク(図2の電装品BCI試験)全体をモデル化したものであり、バッテリ/LISNモデルA1と、DUTモデルA2と、BCIインジェクションプローブモデルA3と、ワイヤーハーネスモデルA4と、を組み合わせて成る。
図6は、誤動作電圧周波数特性(実線)と到達電圧周波数特性(破線)との比較例を示す図である。
次に、電装品BCI試験(図2)や電装品エミッション試験(図4)において使用されるワイヤーハーネスのシミュレーションモデルについて、その見直しを提案する。特に、今回の提案は、ワイヤーハーネスにおけるコモンモードインピーダンスのモデル化に関する。より具体的に述べると、以下では、複数本のワイヤーを束ねてワイヤーハーネスを形成するときのワイヤー敷設方法を定型化すると共に、実際のワイヤーハーネス構造に対応して高速処理を行うことが可能な伝送線路モデルを提案する。
図9A~図9Cは、いずれもワイヤーハーネスを模式的に示す断面図であり、各図中のハッチングを付されたワイヤーが単線モデル(図9A)、端部線モデル(図9B)、並びに、中間線モデル(図9C)としてそれぞれモデル化される。また、各図の底辺は、いずれもグラウンドプレーンに相当する。
以上の測定結果を踏まえて、ワイヤーの伝送線路モデル(例えばSPICEモデル)を提案する。図12は、伝送線路モデルのパラメータ値を示すテーブルであり、ワイヤー種別(CPAVS0.75f/IV8mm2LFV)、モデル分類(単線モデル/端部線モデル/中間線モデル)、特性インピーダンス、及び、単位遅延時間が示されている。
先の電装品BCI試験(図2)では、その現実的な実施を担保すべく、多種多様なワイヤーハーネス構造(車両の数だけ種類がある)の中から1構造が固定されており、かつ、ノイズ注入点が3つの離散点に限定されていた。
W2 INJ1 GPLANE SIG2 GPLANE Z0=300 TD=6
W4 INJ1 GPLANE INJ2 GPLANE Z0=300 TD=4
W5 INJ2 GPLANE SIG2 GPLANE Z0=300 TD=4
W2 INJ1 GPLANE SIG2 GPLANE Z0=300 TD=6
W2 INJ1 GPLANE SIG2 GPLANE Z0=300 TD=8
w2 ND1 GPLANE ND2 GPLANE Z0=2600 TD=6.13xL
w3 ND1 GPLANE ND2 GPLANE Z0=2400 TD=6.09xL
w4 ND1 GPLANE ND2 GPLANE Z0=2400 TD=6.09xL
w5 ND1 GPLANE ND2 GPLANE Z0= 364 TD=6.09xL
w2 ND1 GPLANE ND2 GPLANE Z0=2600 TD=6.13xL
w3 ND1 GPLANE ND2 GPLANE Z0=2600 TD=6.13xL
w4 ND1 GPLANE ND2 GPLANE Z0=2400 TD=6.09xL
w5 ND1 GPLANE ND2 GPLANE Z0=2400 TD=6.09xL
w6 ND1 GPLANE ND2 GPLANE Z0= 520 TD=6.13xL
図19は、ステップS24における各種パラメータ(特性インピーダンス、ワイヤー全長、ノイズ注入位置、及び、ワイヤー本数)の掃引範囲を示す模式図である。
なお、本明細書中に開示されている種々の技術的特徴は、上記実施形態のほか、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。
11 LSI
20 ノイズ源部
21 シグナルジェネレータ
22 RFアンプ
23 双方向性結合器
24 進行波側パワーセンサ
25 反射波側パワーセンサ
26 パワーメータ
28 50Ω伝送線路
30 検知部(オシレータなど)
40 コントローラ(パソコンなど)
50 バッテリ
60 電源フィルタ
61、62 電源インピーダンス安定回路網(LISN)
70 ワイヤーハーネス
80 インジェクションプローブ
90 アンテナ
91 端子
100 測定対象回路ユニット
A シミュレーションモデル
A1 バッテリ/LISNモデル
A2 DUTモデル
A3 BCIインジェクションプローブモデル
A4 ワイヤーハーネスモデル(伝送線路モデル)
wh、wh11~wh15、wh21~wh24 ワイヤーハーネス
w1~w6、W ワイヤー
W1~W5 分割ワイヤー
SIG1、SIG2 信号ノード
INJ1、INJ2 ノイズ注入点
c1 内部導体
c2 外部導体
X 車両
X1 バッテリ
X2 ECU
X3 ワイヤーハーネス
Claims (1)
- コンピュータが、
並行敷設されたN本(ただしN≧1)以上のワイヤーで構成されたモデル化の対象となる伝送線路について、
N=1のとき、前記ワイヤーを単線モデルにモデル化して伝送線路モデルを生成し、
N=2のとき、前記ワイヤーを前記伝送線路の断面内での敷設状態に応じて2本の端部線に分類し、前記端部線をそれぞれ個別に端部線モデルにモデル化して前記伝送線路モデルを生成し、
N≧3のとき、前記ワイヤーを前記伝送線路の断面内での敷設状態に応じて少なくとも2本の端部線とこれらに囲まれた1本以上の中間線の2種類に分類し、前記端部線と前記中間線をそれぞれ個別に端部線モデルと中間線モデルにモデル化して前記伝送線路モデルを生成し、
前記伝送線路モデルを用いて、前記伝送線路を有する構造体のイミュニティ特性またはエミッション特性を評価する、コンピュータシミュレーション方法。
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