CST电动汽车EMC仿真（五）- 解锁GB/T18387整车RE仿真的密码（上）

来源：CST仿真专家之路更新时间：2024-06-29 阅读：

作者 | Zhou Ming

电动汽车高压配电分布图

在150K-30MHz频段，电动汽车的RE问题通常是由高压系统产生的。高压系统通常由动力电池包、高压配电箱（PDU）、电机控制器（MCU）、DC/DC、OBC、PTC、空调（AC）、高压线束等组成。RE的噪声源头可能来自MCU、DCDC、OBC等不同的部件，辐射的主体主要来自高压线束。市场上越来越多的车企采用多合一电驱系统，在提升集成化的同时，也增加了系统的复杂度。整车RE（辐射发射）就是车企面临的一个巨大的设计挑战。

从电磁仿真的角度来看，在前面讲过的MCU部件级EMC仿真中，我们通常会把PCB、结构、cable等放在一起来3D建模，这样的方法简单粗暴，非常适合EMC工程师学习和掌握。但是对于整车RE仿真来说，车身尺寸会超过5米，如果把整车和PCB放在一起，网格数量将达到十几亿甚至更多，即使采用GPU加速，仿真效率还是偏低。

在本期的仿真案例中，我们给大家展示一些新的整车RE仿真的思路，从高压线束建模开始，利用“Cable Studio+模块级连模型+整车场路协同模型”的方法，希望对CST的客户有所帮助。

创建高压线束的3D模型

电动汽车上的高压母线通常采用屏蔽线。屏蔽线从内到外依次是：芯线、内绝缘层、编织屏蔽层、铝箔屏蔽层（可选）、外绝缘层。屏蔽线可以更好的抑制电磁辐射，影响因素包括：屏蔽层的材料、编织密度、接地情况等。利用CST的Cable工作室，可以非常方便、快速地创建屏蔽线的模型。首先，利用Cable工作室对屏蔽线的线径、材料、屏蔽层等进行定义，详细的介绍大家可以参考CST的help文件，以及公众号文章：CST线缆仿真（一）——转移阻抗。

Cable工作室的操作界面

屏蔽层参数的定义

接下来我们要用到Cable to 3D功能，一键实现高压屏蔽线的3D建模。可以看到屏蔽层已经自动生成Thin panel材料，并且定义好材料参数。

Creat 3D Cable界面

自动生成的屏蔽线3D模型

屏蔽层细节及材料定义

创建多合一电驱仿真模型

多合一电驱仿真3D模型

车企在设计多合一电驱时会采用不同的系统方案，这里我创建的模型仅供参考，3D模型包括MCU模块（含PCB）、电机、高压母线连接器等。其中高压母线连接器是屏蔽线接地的位置，要特别注意屏蔽层的接地方式，这些关键点都会影响RE的结果。

创建整车场路协同模型

整车RE的潜在噪声源比较多，在本案例中我们设定的噪声源来自MCU模块，辐射主体是从电池包到MCU的高压直流线束。既然是场路协同仿真，要创建的模型自然分为3D和电路两部分。

首先是创建3D模型，首先对整车模型进行简化处理，简化过程非常考验工程师的EMC经验，凡是对结果有影响的金属部件都需要保留。简化后的模型再经过达索前处理软件POWERDELTA生成NASTRAN格式的网格，然后再导入CST。经过处理后的网格质量更高，不仅可以减少仿真报错的概率，还可以极大提升仿真效率。

整车结构模型（NASTRAN格式）

高压直流母线及内部模型细节

处理完3D模型之后，再切换到CST的电路工作室，这里是创建电路模型的地方。关于电池包的建模方法，将在后续的文章中详细介绍，请大家保持关注。

整车系统级电路模型

创建整车RE测试场景

RE测试的场景建模同样非常重要，在建模时必须参考标准的要求。这里我们参考GB/T-18387的要求，在车身前后左右四个位置放置E-probe，距离车身3m。为了更好的监测Cable周围的场强分布，也可以在Cable周围多放置一些E-probe。到此为止，整车RE仿真模型的创建基本完成。在接下来的3D求解时建议选择频域F求解器，CST从2023版本开始，F求解器支持Thinpanel材料设置，这一点对于屏蔽线缆的低频段3D仿真非常重要，该功能我们将在后续的案例中给大家展示。