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Auto Engineer - 49 - 2009(10) 技术应用 APPLICATION 目前我国汽车电磁兼容（EMC）技术发展的主 要障碍是单个电子设备的电磁兼容问题比较容易处 理，而如何从汽车整体设计上提高车辆的电磁兼容性 能，则受到了我国汽车设计能力的制约。例如：在设 计 ABS 系统之初就应考虑到电子设备间的电磁干扰 问题，传感器安装位置、信号传递路线及执行部件的 防护都与整车布置密切相关。 CST 软件可以真实进行汽车整车部件线缆的电磁 仿真，改进设计和测试流程，为企业节省大量研发和 实物测试成本。 1 一站式解决方案 CST 提供一站式解决方案，如图 1 所示，涉及车 载天线及天线布局（AM/FM，GSM/CDMA，GPS， WiMAX，SDARA，轮胎气压检测系统和自动驾驶雷 达等），各类静场和低频设备（点火线圈、发电机和 传感器等），PCB 板（车载计算机、ECU 和通信设 备等），线缆线束（CAN 总线、点火塞 / 点火线圈和 ABS 等整车布线），整车电磁兼容（PCB、线缆及其 他电磁设备等等），这些都可以在 CST 软件中进行 解决。CST 提供从线路、部件、设备及分系统到整车 的电磁解决方案。用 I 求解器（即积分求解器）进行 整车仿真，如图 2 所示。 ᣃᑂඡԍᄣጇፒ ᤉ൦ႃᝠᤴ٨ 1$# ᢼᣒᝠካ ᢼʹ ܹጳ ᭁඵ͜ਖ٨ "#4͜ਖ٨ ፶ጳ 图 1 一站式解决方案 宋宇 （上海软波工程软件有限公司） 摘要：车载电子系统过于敏感易导致操作失灵，依靠传统经验进行电磁兼容（EMC）实物测试和研发已无法满足市场飞速 发展的要求，采用软件仿真汽车电磁兼容是研发的必经之路。文章介绍了CST 电磁兼容仿真软件提供的一站式解决方案， 以及 CST 拥有的天线库和线缆库在民用整车中应用的电场分布情况，指出 CST 软件能真实进行汽车整车部件线缆的电磁 仿真，改进设计和测试流程，为企业节约大量成本。 关键词：汽车电磁兼容；电磁仿真；车载天线；电场 Solution to the Automotive EMC of CST Abstract: On-board automotive electronic equipment is easy to lead to malfunction due to its sensitiveness and the dependence on traditional EMC for the test and R&D cannot meet the demand of the rapid market development. Therefore, the adoption of automotive EMC software is the necessary. The one-stop solution provided by CST EMC software and the distribution of electronic field of the antenna library and cable library in the whole vehicles for domestic use has been introduced in this paper. The paper points out that the software of CST is able to conduct the electromagnetism simulation for the automotive cable parts and improve design and test procedure so as to cut cost for enterprises. Key words: EMC; Electromagnestism simulation; On-board antenna; Electronic field CST 汽车电磁兼容解决方案 Auto Engineer - 50 - 2009 年 10 月 技术应用 APPLICATION ᢼʹ *රᝍ٨ 图 2 I 求解器整车仿真 2 民用车整车案例（宝马） 近年来，汽车工业在电子设备方面出现长足的发 展，汽车内含有多种多样的电子设备：发动机运转控 制优化、电子娱乐信息系统、防撞系统及传感器系统 等（TPMS——轮胎气压监视系统）都跟电磁密切相关。 要让这些设备都能很好地工作、互不干扰且不受外界 干扰也不干扰车外的设备，就需要对设备的 EMC 问 题进行仔细地分析。如此复杂的电磁环境需要设计者 正确地设计和集成。 CST 为汽车的分析提供了完整的解决方案，通过 把 EMC 仿真工作集成到整个产品的开发流程中去， 可以帮助设计者大幅降低所设计产品不能通过 EMC 测试的风险。这样既可以帮助设计者提升对电磁现象 的理解，同时还可以帮助设计者有效地判断哪种电磁 设计可以提升产品的性能水平，仿真同样可以大大缩 短产品开发的时间。 2.1 车载天线 CST 提供最为完全的电磁场算法，包含时域有限 积分、频域有限元、多层快速多极子及矩量法等等， 用户可以根据不同的需要选择不同的算法进行分析， 并可以将不同算法的分析结果进行对比，以缩短研发 周期，提高产品的研发效率。CST 拥有天线库 CST- Magus 内含多达 63 种的天线，而且该库一直在更新， 用户可以非常方便地在库中选择调用需要的天线进行 单天线分析，并可以利用 CST 强大的系统电磁分析 软件将天线组合到整车上进行系统级分析。图 3 给 出了 GPS 天线工作时，汽车空间中某一截面的电场 分布及车体上的表面电流分布。宝马整车上的天线从 DC 直到 GPS 天线，如图 4 所示。 ᮠဋ˞.)[ᄊႃڤѬ࣋ M 图 3 频率为 1 575.42 MHz 时的电场分布 (14ྟܹጳ ".'.˗ฉូᮠ ቔᣒ࡛ˍܹጳ (4.ӭጟܹጳ ᤊሮ҄ဗ࿄͜ਖ٨ ηՂႃູጳ፶ጳౌ 图 4 宝马整车各类天线 利用 CST 电磁仿真包可以非常方便地将单天线 及天线在整个系统中表现出的性能进行对比，后玻璃 窗上的天线工作在 900 MHz 时其方向如图 5a 所示， 整个天线装载在汽车上的结果如图 5b 所示。 Cட˔ܹጳښුᢼʽႃڤѬ࣋ BՑဝၕቔܹጳ ႃڤѬ࣋ UIFUB y x QIJ QIJ z 图 5 天线装载在宝马汽车上工作的电场分布图 2.2 车内布线 CST 的电缆分析模块中含有线缆库，可以方便地 建模任意的线缆（包含单线、双绞线、屏蔽线、排线 及多层屏蔽线等），并可以对线缆进行捆扎优化，自 带蒙特卡罗优化算法，可以对线缆的布局进行优化， 如图 6 所示。CST 软件一直致力于为用户提供完整的 电磁兼容解决方案，允许用户将线缆分析模块中获得 的线缆上的电流分布结果导入到系统分析模块中进行 系统分析，如图 6 所示。 ᒭү੧ ੧͖ӑՑὊ͜ᣥྲভܸܸஈؓ ੧͖ӑҒ ਫ਼దጳ፶ᄊᤊቫ͜ᣥྲভ f.)[ ͜ᣥE# 图 6 线缆电流分布倒入系统分析模块中的分析 Auto Engineer - 51 - 第 10 期 技术应用 APPLICATION 车内线缆分析可用在民用汽车，图 7 所示为宝马 车中导入线缆上的电流分布后分析所得整车上的电流 和场分布情况，也可用在军用汽车，如图 8 所示为悍 马车内线缆上电流激励下对外的远场辐射方向图（车 底盘上方有 3 束线缆，分别是单线、双绞线和同轴线， CST 给出在 10 MHz 下，计及地面和整个车体时，线 缆所造成电磁辐射的远场方向图）。 图 7 宝马整车电流和场分布情况 x UIFUB QIJ y 图 8 悍马车内线缆上电流激励下对外的远场辐射方向图 3 电动汽车解决方案 电动车的电磁干扰问题更为严重。因为电动车内 不仅有安全气囊、ECU 和 DVD 等电子产品，而且有 高电压大功率汽车电子部件，还要进行变频调速控制， 如驱动电机及控制器等。如果解决不好电磁兼容问题， 一方面电动车会对周围的广播电视和通讯产生影响； 另一方面，外部电磁干扰也会使电动汽车出现故障。 综合这些原因，对汽车尤其是电动汽车进行系统 级的电磁兼容分析就显得格外重要。CST 软件提供完 整的解决方案，结合整个汽车进行车内各种控制电路 板及线缆性能的分析，包含电路板和线缆对外的辐射 （EMI）及外部设备对他们的影响（EMS），如图 9 和 图 10 所示。 $45ӿ҄ྠࢺͻࠉ 1$# ᢼᣒᝠካ 图 9 电动车控制电路板性能分析 $45ႃ፶ࢺͻࠉ ጳ፶ 图 10 电动车线缆线束性能分析 4 结论 对中国的汽车市场来说，随着科技发展和国民生 活水平的提高，即便是普通的家用轿车，其电子系统 也呈越来越丰富的趋势，中级车和高级车的电子系统 复杂化、系统化和智能化已成为现实。对于中国本土 汽车厂家来说，自主品牌和自主研发能力已成当务 之急。 （收稿日期：2009-09-10） 9月排名 品牌名称 9月销量/辆 1-9月累计排名 品牌名称 1-9月累计销量/辆 1 本田CRV 9 808 1 本田CRV 77 773 2 RAV4 8 865 2 RAV4 44 751 3 汉兰达 5 991 3 哈弗 42 509 4 哈弗 5 609 4 途胜 35 314 5 瑞虎 5 294 5 圣达菲 31 294 前5位品牌销量合计/辆 35 567 前5位品牌销量合计/辆 231 641 占SUV总销量比重/% 51.17 占SUV总销量比重/% 52.45 运动型多用途乘用车（SUV）前 5 位品牌销量排名 CST汽车电磁兼容解决方案 作者： 宋宇， SONG Yu 作者单位： 上海软波工程软件有限公司 刊名： 汽车工程师 英文刊名： AUTO ENGINEER 年，卷(期)： 2009，(10) 引用次数： 0次 相似文献(2条) 1.期刊论文 金楚涵.Jin Chuhan 汽车电磁兼容仿真流程的探讨 -上海汽车2009(3) 文章对汽车电磁兼容尤其是整车级的电磁兼容仿真流程和方法进行了探讨,阐述了电磁仿真的数值计算方法,并且着重介绍了市场上主流适用于汽车电磁兼容仿真的软件. 2.会议论文 马晓雷.杨滔 精确车体模型的建立及车载新型天线的仿真 2008 天线是现代汽车上经常使用的设备之一,新型车载天线的电磁仿真研究是现代汽车设计的一个重要环节,而车体模型的精确度对天线电磁仿真结果的正确性意义重大.本文探讨了一种 全尺寸精确车体模型的建立过程,并在这个逼真车体模型上进行了一种新型车载双频天线的仿真分析.分析过程和所得到的结果可作为汽车电磁兼容研究及车载天线设计的手段和依据. 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_tjqc200910014.aspx 下载时间：2010年3月27日
