基于CST的車輛線束電磁脈沖效應仿真研究

摘要：針對等效線束法建模難、 計算效率低的問題， 探討了車輛線束在電磁脈沖輻照下不同參數的耦合效應， 以提高仿真效率， 并分析了車輛線束中相關參數對線束電磁脈沖耦合的影響。首先， 分析了車輛線束數量對線束電磁耦合效應的影響， 通過控制變量法， 改變線束中的線纜數量， 觀察線束中耦合電壓的最大值。然后， 改變線纜尺寸和負載電阻， 觀察線束中耦合電壓電流最大值的變化。仿真結果表明， 耦合電壓的峰值隨線纜數量的增大而減小， 隨線纜尺寸的增大而增大， 并且都呈線性變化； 耦合電流的峰值隨負載電阻的增大而減小， 呈冪級數關系。最后， 結合仿真結果， 對不同參數下的最大耦合電壓電流進行擬合， 得出其之間的關系， 為車輛線束的電磁防護工作提供參考。

關鍵詞：車輛線束系統； 高能電磁脈沖； CST仿真； 耦合電壓； 耦合電流

中圖分類號： TN97 文獻標志碼： A

Simulation Research on Electromagnetic PulseEffect of Vehicle Harness Based on CST

SUN Can， WANG Dongsheng， ZHU Meng

（Off－Road Vehicle Company Limited， Beijing Automotive Group， Beijing 101300， China）

Abstract：Aiming at the problems of difficult modeling and low calculation efficiency of equivalent harness method， the effect of electromagnetic pulse radiation on the vehicle harness is studied using CST（Computer Simulation Technology）. The influence of the number of vehicle cables on the electromagnetic coupling effect of the harness is analyzed. By controlling the variables， we changed the number of cables in the harness and observed the maximum value of the coupling voltage in the harness. We also studied the maximum coupling voltage and current in the harness by varying the cable size and load resistance. The simulation results show that the peak value of the coupling voltage decreases linearly with an increase in the number of cables and increases linearly with an increase in cable size. The peak value of the coupling current decreases with an increase in load resistance， which follows a power series relationship. Finally， we combined the simulation results and fitted the maximum coupling voltage and current under different parameters， drawing a conclusion about the relationship between them， which provides a reference for the electromagnetic protection of vehicle wiring harnesses.

Key words：vehicle harness system; high energy electromagnetic pulse; computer simulation technology（CST） simulation; coupling voltage; coupling current

0 引 言

隨著信息化、 電子化的飛速發展， 汽車內部的電子設備越來越多， 而用于連接設備的線纜排布錯綜復雜， 數量極大， 并且這些線纜在數據交互與能量傳輸過程中起著重要作用， 因此其若有損壞， 將對車輛行駛造成重大影響［1－3］。由于電磁脈沖具有強度高、 上升時間短、 包含頻率范圍廣等特點， 因此對車輛線束的電磁防護工作成為人們關注重點［4－5］。因電磁脈沖具有人為制造的特點， 使其波形具有隨機性， 但其復雜多變性為評估線纜上的耦合效應帶來挑戰［6－8］。由于線束的排布復雜， 對線束進行建模仿真時， 計算量很大。……