[发明专利]一种电动汽车电源线瞬态传导发射的建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及电磁兼容领域，具体是指一种对电动汽车电源线瞬态传导发射的建模方法。

背景技术

根据国家标准 GB/T4365 电磁兼容(electromagnetic compatibility， EMC)术语中的定义，电磁兼容是指设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。电磁兼容包括电磁干扰（EMI）和电磁敏感度（EMS）两个方面。电源线的瞬态传导发射属于电磁干扰（EMI）的范围。

根据国家标准 GB/T21437.2 中要求，按照表4.3的电压瞬态发射试验布置方式，电动汽车电子模块测得的瞬态发射电压波形应满足表 C.2 和表 C.3 的要求。

随着汽车内部电子电气设备日益复杂，其电源线的瞬态传导发射对各部件产生的干扰和冲击问题也日益突出。而目前在工程中，电动汽车电子模块的电磁兼容性设计一般采用工程经验方法，其电磁干扰数据都是在电子设备集成或整车装机后通过电磁发射考核试验来获得。由于系统复杂庞大，一旦出现电磁兼容问题，补救整改措施通常很困难，且对设备成本和研发周期的影响较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种电动汽车电源线的瞬态传导发射的建模方法，可以克服整机测试条件复杂、操作难以实现的问题，可以在设计前期对各电子设备的内部电气参数进行提取和建模，获得电源线系统的电路模型，从而对系统瞬态阶跃响应进行分析，以预测其电瞬态传导发射的幅度和频率，并根据电路机理对设备内部参数进行优化，从而降低其电瞬态传导发射程度。

本发明的技术方案如下：

一种电动汽车沿电源线的电瞬态传导发射的建模方法，其特征在于：对汽车内部 12V或24V 电源线系统上的车用蓄电池、电缆、电子零部件和驱动控制器分别进行计算和等效，获取车用蓄电池的动态电路模型、电缆的等效电路模型、电子零部件的等效电路模型和驱动控制器的等效电路模型，并分别进行模块化封装；然后结合获取的动态电路模型和各等效电路模型，构建电动汽车电源线系统的等效电路模型；最后通过电路仿真得到电动汽车电源线系统的等效电路模型，获得电源线的电瞬态传导发射波形。

所述车用蓄电池的动态电路模型，由理想电压源和RC电路组成；该车用蓄电池可以是铅酸蓄电池，也可以是锂电池。动态电路模型内部各参数可从蓄电池的数据手册和测试数据中获得。

该动态电路模型具体结构如下：

一电压源，一状态电容，一欧姆电阻，一极化电阻；所述极化电阻与欧姆电阻组成并联电路，该并联电路与电压源、状态电容和欧姆电阻串联。

该动态电路模型既可用于描述铅酸蓄电池，也可用于描述磷酸铁锂电池，其电路方程为：                                                ，其中：

R_O 为欧姆电阻；R_P 为极化电阻；C_P 为极化电容；电容 C_b为负载电流产生的开路电压变化，与电池状态有关；R_O 、R_P 、C_P 和 C_b 的具体值根据实际选用的蓄电池手册和实验测试来获取；U_OC为理想电压源，表示蓄电池开路电压；U_L为蓄电池输出电压； I_P 为极化电阻上的电流；I_L为蓄电池输出电流。

所述电缆的等效电路模型，为无源二端口网络，包括电缆的寄生电阻和寄生电感，寄生电阻和寄生电感串联而成；电缆的寄生电阻根据公式  来计算，其中：R为电缆寄生电阻，ρ为电缆材料的电阻率，l为电缆长度，S为电缆截面积；寄生电感可以按照圆截面直导线的电感来近似计算，即 ，其中：μ₀ 为真空磁导率，即4π*10^-7 H/m；μ_r 为电缆材料的相对磁导率；r 为电缆半径。

所述电子零部件的等效电路模型包括电动汽车电源线系统上的照明电路的等效电路、传感器的等效电路和仪表的等效电路，其中传感器的等效电路和仪表的等效电路可等效为RC并联电路，RC参数可从实际选用的数据手册和测试数据中获得。