一种动力电池包传导辐射发射的仿真方法与流程

1.本发明涉及电动汽车领域，尤其涉及一种动力电池包辐射发射的仿真方法。


背景技术：

2.新能源汽车区别于传统车最核心的技术是“三电”，包括动力电池系统，电驱动系统，电源系统。作为其中最贵的核心器件，动力电池系统主要包括：高压直流回路、高压继电器、锂电芯及锂电芯组成的模组、单体电压检测及温控检测的低压线缆、电池管理系统(bms)等。其中bms系统最为复杂，主要包括采集模块、高压模块、充电模块、均衡模块、通讯模块、均衡模块、安全模块。采集模块负责记录动力锂电池的参数；高压模块负责采集动力电池组的总电压和总电流，并进行bms预充保护等；均衡模块利用主动或被动均衡电路改善动力电池组的“短板效应”；安全模块主要对电动汽车bms故障进行诊断与处理，确保电动汽车安全bms主控模块处理各分立模块的信息，计算电池组soc状态等，与整车进行通讯。
3.近些年，整车厂及科研机构主要的研究工作主要是汽车线束串扰、车体屏蔽效能、点火系统的emc问题、电驱传导骚扰、bms抗干扰设计等问题的研究，并没有对动力电池包产生的辐射问题进行深入研究。
4.前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种动力电池包辐射发射的仿真方法，以对电池包产生辐射发射进行仿真。
6.本发明提供一种动力电池包辐射发射的仿真方法，包括：在3d电磁场全波仿真软件中搭建动力电池包三维模型，动力电池包三维模型包括电池包外壳模型和电池包内外线缆模型；根据动力电池包三维模型，计算所述动力电池包的s参数模型；建立干扰源模型；根据干扰源模型，并动态链接动力电池包的s参数模型，建立辐射发射电路仿真模型；以及，在辐射发射电路仿真模型中，计算动力电池包的s参数模型的各端口上的电流/电压信号，将动力电池包的s参数模型的各端口上的电流/电压信号作为激励源，得到动力电池包辐射发射的结果。
7.进一步，电池包内外线缆模型包括高压直流母排模型、电压采集信号线模型及温度采集信号线模型。
8.进一步，动力电池包三维模型，还包括模组盒模型和接地平板模型。
9.进一步，建立干扰源模型的步骤包括：对测量线缆进行信号采样，测量线缆包括高压线、低压12v电源线，以及电芯采样电压线缆。
10.进一步，建立干扰源模型的步骤包括：采用示波器获取干扰源的时域波形。
11.进一步，根据干扰源模型，并动态链接动力电池包的s参数模型，建立辐射发射电路仿真模型的步骤包括：根据实际走线与系统连接搭建辐射发射电路仿真模型。
12.本发明提供的动力电池包辐射发射的仿真方法，能够较为准确的描述电池包在正
常工作时产生的辐射发射值的频域特性。
附图说明
13.图1为本发明实施例一种动力电池包辐射发射的仿真方法的流程示意图；
14.图2为动力电池包的s参数模型示意图；
15.图3为电流探头获取的时域信号；
16.图4为辐射发射电路的仿真模型示意图；
17.图5对比显示了辐射发射仿真结果与实测结果。
具体实施方式
18.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
19.本发明主要研究动力电池包的辐射发射问题。首先通过建立动力电池系统的三维模型，并计算整体模型的s参数模型；然后动态链接s参数模型建立动力电池包系统辐射发射的电路仿真模型；最后根据各端口电流/电压信号计算动力电池包的辐射发射值，并将仿真与试验结果对比验证，证明所用方法的准确性，以及所建模型的有效性。
20.对于辐射发射分析，是通过分析距离电池包试验平台水平距离1m远位置的电场值与测试限值进行比较，从而判断干扰值是否会超过敏感设备的电磁兼容阈值。
21.请参考图1，本发明实施例一种动力电池包辐射发射的仿真方法，包括：
22.步骤s1，在3d电磁场全波仿真软件中搭建动力电池包三维模型，动力电池包三维模型包括电池包外壳模型和电池包内外线缆模型；
23.步骤s3，根据动力电池包三维模型，计算动力电池包的s参数模型；
24.步骤s5，建立干扰源模型；
25.步骤s7，根据干扰源模型，并动态链接动力电池包的s参数模型，建立辐射发射电路仿真模型；以及
26.步骤s9，在所述辐射发射电路仿真模型中，计算动力电池包的s参数模型的各端口上的电流/电压信号，将各端口上的电流/电压信号作为激励源，得到动力电池包辐射发射的结果。
27.详细而言，步骤s1和s3用于建立动力电池包的s参数模型，即动力电池包整包的s参数模型。步骤s5用于建立干扰源模型。步骤s7用于建立辐射发射电路仿真模型。步骤s9用于得到动力电池包辐射发射的结果。
28.建立动力电池包的s参数模型时，本技术考虑到动力电池包属于大型系统，对其进行辐射发射仿真分析时要求极高的硬件条件，因此根据线缆类型及长度进行筛选，确定主要辐射源后再进行分析。同时，考虑到辐射发射仿真是场路联合仿真，本技术建立动力电池包三维模型及电路仿真模型。具体地，对步骤s1和s3，在步骤s1中，电池包内外线缆模型可以包括高压直流母排模型、电压采集信号线模型及温度采集信号线模型等。在步骤s3中，动力电池包三维模型还可以包括模组盒模型和接地平板模型。
29.换言之，建立动力电池包传导骚扰电路模型时，可以首先根据动力电池包辐射发射法测试系统，在3d电磁场全波仿真软件中搭建动力电池包三维模型，例如可以包括电池
包外壳模型、电池包内外线缆模型、模组盒模型和接地平板模型等，然后计算得到动力电池包的s参数模型，如图2所示。图2显示动力电池包的s参数模型。在图2中，8_near_1表示第8根线靠近bms的一端，8_far_1表示第8根线靠近电芯采样的一端，lv5_n:1表示第5个模组上电芯采样线靠近bms的一端，lv5_f:1表示第5个模组上电芯采样线靠近电芯的一端,o_lv_n1_n:1表示外接12v电源线负极靠近bms的一端，o_lv_n1_f:1表示外接12v电源线负极靠近电芯采样线的一端，o_lv_p1_n:1表示外接12v电源线正极靠近bms的一端，o_lv_p1_f:1表示外接12v电源线正极靠近bms的一端，pack_hv_n:1表示电池包高压母排靠近bms的一端，m1_n:1表示模组负极线靠近bms的一端，m1_p:1表示模组正极线靠近bms的一端，pack_hv_p:1表示电池包高压母排靠近电芯采样线的一端，其余端子类似。
30.建立干扰源模型时，对于理想模型的仿真可以根据需要直接采用软件中电流或电压源，而对于实际工作情况，可以采用示波器获取干扰源的时域波形。测量线缆可以主要包括高压线、低压12v电源线、电芯采样电压线缆等。对测量线缆进行信号采样建立干扰源。图3以其中一个电芯的采样信号线为例，显示了电流探头获取的时域信号。
31.建立辐射发射电路仿真模型时，详细地，如步骤s7，在根据干扰源模型，并动态链接动力电池包的s参数模型，建立辐射发射电路仿真模型时，还可以根据实际走线与系统连接搭建辐射发射电路仿真模型。辐射发射电路仿真模型例如可以主要包括激励源模型、负载模型、电压及电流监测点等，如图4所示。
32.实际测试时，如步骤s9，在所述辐射发射电路仿真模型中，计算所述动力电池包的s参数模型的各端口上的电流/电压信号，将各端口上的电流/电压信号作为激励源，得到动力电池包辐射发射的结果。详细地，测试时，可以使仿真工况与实际测试工况保持一致，为4.7a恒流放电。图5对比显示了辐射发射仿真结果与实测结果。如图5所示，图中曲线l1为辐射发射限值，曲线l2为仿真结果，曲线l3为标准测试结果。从对比结果可以看出，仿真结果能与测试结果整体趋势较好的吻合，平均误差不超过
±
6db。在辐射发射的测试频段0.15-200mhz内，本发明建立的模型能够较为准确的描述电池包在正常工作时产生的辐射发射值的频域特性。
33.综上所述，本发明解决了现有技术未对电池包产生的电磁干扰通过高低压线缆线束向空间辐射进行仿真分析，导致电磁辐射在动力电池包有限的空间内的高低压线缆之间产生串扰柔和，影响周边设备正常工作，从而可能引起的动力电池失控、自燃等严重的安全问题。本发明建立的模型能够较为准确的描述电池包在正常工作时产生的辐射发射值的频域特性，仿真精确度高。
34.本发明主要解决的问题：(1)提供一种建立整个电池包动态s参数模型的方法：目前没有针对整个电池包模型建立的技术方案，本发明利用全波仿真软件，搭建电池包模型，主要包括动力电池包外壳、模组盒、高压直流母排、电压采集信号线及温度采集信号线等，然后求解计算，获取动力电池包整包的s参数模型；(2)提供一种场路结合计算动力电池包辐射发射的方法:目前没有针对整个电池包的辐射发射仿真的技术方案；本发明利用动态s参数模型搭建辐射发射电路仿真模型，然后计算各端口上的电流/电压信号，并将端口上的信号作为激励源得到整包辐射发射的结果；(3)本发明可以研究电池包不同工作状态下emc问题，且也可以为整车emc问题的研究提供理论支撑。
35.在本文中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理
解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语的具体含义。
36.在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。
37.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。