除雪车电磁兼容仿真分析
李旭俊，莫玉振，陆 地
【摘 要】 通过仿真的方法研究除雪车在复杂电磁环境中电磁兼容问题，通过分析研究的结果，提出抑制干扰的一些方法，该方法可以为整车电磁兼容设计提供参考，并减少设计弯路。 【期刊名称】《装备制造技术》 【年(卷),期】2019(000)009 【总页数】4
【关键词】 除雪车；电磁兼容仿真分析；解决建议
随着汽车功能的日益增多，汽车电子系统也变得更加复杂，而随着汽车的电动化、智能化等趋势，电磁兼容（electromagnetic compatibility，EMC）问题日益突出。电磁兼容设计是汽车开发过程中必须考虑的课题，电磁兼容试验的失败将直接导致整车推迟投产或上市。线束作为供电、传输信号的路径，遍布整车的各个区域，容易产生电磁兼容问题，是汽车电磁兼容设计的重点和难点之一[1]。
传统的产品设计方式遵循的是设计—样品生产—测试的模式，一旦测试不能通过测试标准，就必需按照设计流程重新开始。无疑，这样做的代价是冗长的设计周期和昂贵的设计成本。
本文以中国重汽集团柳州运力科迪亚克机械有限责任公司某型号用于机场跑道除雪车为研究对象，从车辆EMI模型建立到进行EMI仿真分析，提出抑制干扰的一些方法，其几何外观如图1所示。
1 除雪车身结构EMI模型建立
除雪车系统的EMI模型包括车身结构模型和线缆束模型，车身结构又包含车厢与驾驶舱结构、孔阵结构、细长缝隙结构和车厢内重要设备结构。对这些模型进行合理的简化与等效，才能够有效地降低仿真分析复杂度与提高仿真分析效率。
1.1 车身结构EMI模型的建立
除雪车车体结构由车厢、车架、驾驶舱、属具等构成，属具几何结构复杂，且其位于驾驶舱前侧，对车厢内线缆的辐射场扰动效应比较小（通常测试辐射场的天线位于车体侧面），为了降低计算复杂度，在本研究中忽略属具部分对辐射场的影响，轮胎、观察窗等橡胶、塑料、玻璃材料属于非金属材质，其电导率很小，其对电磁场的扰动可以忽略，因此在简化模型中不必考虑。车厢与车架金属材质的结构对电磁场扰动较大，但一些微小结构可以忽略，一些特殊位置的金属结构如支架对整车EMI的影响也较小，可不必考虑。除雪车车厢与驾驶舱尺寸较大，导致求解域很大，对求解域进行网格剖分的网格数量极大，模型简化就显得十分必要，需要对除雪车车厢和驾驶舱模型进行必要简化，除去对辐射场影响小的细微结构，并使用通风孔阵、细长缝隙的子网格精简模型来模拟实际结构，模型如图2所示。 1.2 车内线缆束EMI模型的建立
车厢内线缆束包括电源线与控制、信号线缆束等，这些都是重要的电磁场辐射源。电源线由电瓶出发，将电能传输到各个用电设备；控制信号线则将电控箱的控制信号传送到各个执行设备，同时各设备的执行状态也可反馈到驾驶舱。根据传输线理论，载有直流电流的线缆将产生静磁场，而载有交变电流（包括共模电流与差模电流）的线缆将产生电磁辐射。车厢内各设备通常都具有良导
体制成的机箱保护，机箱起到了对内部电路很好的保护作用，一方面限制内部电路的辐射泄漏出设备外部，另一方面则保护敏感电路元件不受设备外部电磁场的干扰。
各设备之间必然存在这能量与信号传输的问题，这些传输依赖者设备之间的互联线缆束。因此，线缆束及线缆接头成为重要的EMI干扰源。为了降低线缆对外辐射，线缆导线外层一般都具有屏蔽层，屏蔽层一般都需要接地，常用的线缆如同轴线、双绞线等的屏蔽层都具有一定的屏蔽效果。然而，屏蔽层并不能完全将导线上的辐射限制在屏蔽层内部，且线缆接头位置也往往存在着电磁泄漏。因此，对除雪车内部线缆束的建模非常重要。建立的简化模型如图3所示。
2 除雪车系统EMI仿真分析
在建立完成除雪车系统EMI仿真分析模型之后，设置三维电磁场数值计算的相关参数，包括单位、边界条件、仿真频率、求解器算法、收敛条件、并行求解设置、网格剖分参数、后处理探针等，就可以根据整车的EMI特性进行仿真分析，得到整车的辐射 EMI结果[2]。 2.1 仿真条件设置
根据除雪车电磁干扰标准要求，仿真频段为30 MHz～ 1000 MHz[3]，为保证低频仿真边界频率处的结果准确性，设置的仿真频段需略大于所分析的频段，故仿真分析频段为10 kHz～1000 MHz。由于仿真边界条件要与实际测试情况相符合，即开阔场地或半波暗室仿真（暗室地面为良导体，其余面均为吸波材料组成），为模拟无限大地平面的作用，设置边界底面为Conducting Wall，电导率为s/m，其与车身距离为车辆放置于地面的实际高度，其他五个面为吸收边界条件，模拟无反射的无限大空间。
除雪车电磁兼容仿真分析
