电动汽车的传导发射仿真

传导发射仿真

如今，无线 RF 设备日益复杂，对大型复杂 RF 设计进行准确、高效仿真的需求也随之增加。在设计流程的早期识别和预测潜在问题可以节省资源、时间和金钱。随着性能要求的提高和电子产品的激增，导致性能下降、意外后果甚至故障的干扰风险急剧上升。 电动汽车行业非常需要电磁兼容性 （EMC） 和满足监管标准，例如 CISPR 25。 通过将 ANSYS HFSS 与 ANSYS Circuit 工具结合使用，可以对整个电气系统进行仿真，以识别和缓解 EMI/EMC 问题的潜在来源，同时减少物理测试，从而提供高性能、安全和合规的设计。

概述

在本博客中，我们将使用 ANSYS Electronics Desktop （AEDT） 对全电动汽车（包括底盘、电池、电缆、逆变器、电机和天线）进行传导发射分析，如下所示。

 

ANSYS HFSS 将用于仿真整车，ANSYS Circuit 将用于执行瞬态分析，以计算整个系统的传导发射。

 

 

HFSS 设置

在此演示中，我们将使用 HFSS 仿真车辆模型。HFSS 模型将在 100 MHz 的频率下进行仿真，频率扫描范围为 DC 至 100 MHz，共 401 个点。使用一台 RAM 需求为 ~ 76 GB 的 24 核机器解决模拟需要 1 小时 56 分钟。该图显示了 HFSS 生成的自适应网格。

 

完整电路模型

HFSS 仿真完成后，我们可以将 HFSS 模型拖放到 circuit 中。HFSS 模型将作为 S 参数模块链接。下面是电路模型，包括整个系统的详细信息。为此示例选择的 LISN 组件使用 CISPR25 标准。

 

电池

600 VDC 电池连接到 LISN 以进行 CE 仿真，并添加了两个电容器以抑制一些噪声。电缆将电池连接到母线，如下所示。

 

逆变器

来自电池的 600 VDC 连接到母线，并为 3 SiC FET 逆变器供电。SiC 开关 FET 将信号输出到连接到通向电机的电缆的三个端子，如下图所示。

 

 

发动机

电动机在电路中以等效的电路表示，并通过电缆连接。

 

 

天线

该模型还在车顶上放置了天线。天线连接到电路中的匹配网络以提高匹配性，如下所示，并在电路模型中用 50 欧姆电阻器端接。

 

仿真结果

下图显示了 LISN 输出端电源线的电压与时间的关系。

 

 

我们还可以绘制开关波形，如下所示。

 

电路仿真还计算电路中每个节点的电流与时间的关系。例如，我们可以绘制电机电流，如下所示。

 

 

在电路后处理中，我们还可以使用内置的 FFT 算法来计算瞬态仿真结果的频谱响应。在下图中，我们显示了 LISN 输出端的传导发射（以 dBuV 为单位）。

 

电路仿真完成后，我们可以将计算出的激励推回 HFSS 中，以更改激励幅度和相位，并将场图更新为后处理步骤，而无需解析 HFSS 模型。下面我们看到推动激励后 20 KHz 处更新的磁场图。