CST電動汽車EMC仿真（五）- 解鎖GB/T18387整車RE仿真的密碼（上）

來源：CST仿真專家之路更新時間：2024-06-29 閱讀：

作者 | Zhou Ming

電動汽車高壓配電分布圖

在150K-30MHz頻段，電動汽車的RE問題通常是由高壓系統產生的。高壓系統通常由動力電池包、高壓配電箱（PDU）、電機控制器（MCU）、DC/DC、OBC、PTC、空調（AC）、高壓線束等組成。RE的噪聲源頭可能來自MCU、DCDC、OBC等不同的部件，輻射的主體主要來自高壓線束。市場上越來越多的車企采用多合一電驅系統，在提升集成化的同時，也增加了系統的復雜度。整車RE（輻射發射）就是車企面臨的一個巨大的設計挑戰。

從電磁仿真的角度來看，在前面講過的MCU部件級EMC仿真中，我們通常會把PCB、結構、cable等放在一起來3D建模，這樣的方法簡單粗暴，非常適合EMC工程師學習和掌握。但是對于整車RE仿真來說，車身尺寸會超過5米，如果把整車和PCB放在一起，網格數量將達到十幾億甚至更多，即使采用GPU加速，仿真效率還是偏低。

在本期的仿真案例中，我們給大家展示一些新的整車RE仿真的思路，從高壓線束建模開始，利用“Cable Studio+模塊級連模型+整車場路協同模型”的方法，希望對CST的客戶有所幫助。

創建高壓線束的3D模型

電動汽車上的高壓母線通常采用屏蔽線。屏蔽線從內到外依次是：芯線、內絕緣層、編織屏蔽層、鋁箔屏蔽層（可選）、外絕緣層。屏蔽線可以更好的抑制電磁輻射，影響因素包括：屏蔽層的材料、編織密度、接地情況等。利用CST的Cable工作室，可以非常方便、快速地創建屏蔽線的模型。首先，利用Cable工作室對屏蔽線的線徑、材料、屏蔽層等進行定義，詳細的介紹大家可以參考CST的help文件，以及公眾號文章：CST線纜仿真（一）——轉移阻抗。

Cable工作室的操作界面

屏蔽層參數的定義

接下來我們要用到Cable to 3D功能，一鍵實現高壓屏蔽線的3D建模。可以看到屏蔽層已經自動生成Thin panel材料，并且定義好材料參數。

Creat 3D Cable界面

自動生成的屏蔽線3D模型

屏蔽層細節及材料定義

創建多合一電驅仿真模型

多合一電驅仿真3D模型

車企在設計多合一電驅時會采用不同的系統方案，這里我創建的模型僅供參考，3D模型包括MCU模塊（含PCB）、電機、高壓母線連接器等。其中高壓母線連接器是屏蔽線接地的位置，要特別注意屏蔽層的接地方式，這些關鍵點都會影響RE的結果。

創建整車場路協同模型

整車RE的潛在噪聲源比較多，在本案例中我們設定的噪聲源來自MCU模塊，輻射主體是從電池包到MCU的高壓直流線束。既然是場路協同仿真，要創建的模型自然分為3D和電路兩部分。

首先是創建3D模型，首先對整車模型進行簡化處理，簡化過程非常考驗工程師的EMC經驗，凡是對結果有影響的金屬部件都需要保留。簡化后的模型再經過達索前處理軟件POWERDELTA生成NASTRAN格式的網格，然后再導入CST。經過處理后的網格質量更高，不僅可以減少仿真報錯的概率，還可以極大提升仿真效率。

整車結構模型（NASTRAN格式）

高壓直流母線及內部模型細節

處理完3D模型之后，再切換到CST的電路工作室，這里是創建電路模型的地方。關于電池包的建模方法，將在后續的文章中詳細介紹，請大家保持關注。

整車系統級電路模型

創建整車RE測試場景

RE測試的場景建模同樣非常重要，在建模時必須參考標準的要求。這里我們參考GB/T-18387的要求，在車身前后左右四個位置放置E-probe，距離車身3m。為了更好的監測Cable周圍的場強分布，也可以在Cable周圍多放置一些E-probe。到此為止，整車RE仿真模型的創建基本完成。在接下來的3D求解時建議選擇頻域F求解器，CST從2023版本開始，F求解器支持Thinpanel材料設置，這一點對于屏蔽線纜的低頻段3D仿真非常重要，該功能我們將在后續的案例中給大家展示。