电动汽车的电磁兼容原理、仿真模型及建模技术

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汪泉弟,郑亚利著 著
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出版社: 科学出版社
ISBN:9787030531087
商品编码:25566528634
开本:16开
出版时间:2017-05-01
页数:348
字数:448000

具体描述

作  者:汪泉弟,郑亚利 著 定  价:138 出 版 社:科学出版社 出版日期:2017年05月01日 页  数:348 装  帧:平装 ISBN:9787030531087 前言
第1章绪论
1.1汽车电磁兼容
1.1.1电磁兼容含义及三要素
1.1.2汽车电磁兼容的定义
1.2汽车电磁兼容预测分析的必要性
1.3国内外汽车电磁兼容研究概况
1.4汽车电磁兼容标准
第2章电磁兼容基础知识
2.1电磁兼容常用术语与分贝制单位
2.1.1常用术语
2.1.2分贝制单位及换算关系
2.2电磁干扰源
2.2.1辐射干扰源
2.2.2传导干扰源
2.3电磁干扰的耦合路径
2.3.1传导耦合
2.3.2辐射耦合
第3章点火系统传导电磁干扰的仿真建模与抑制
3.1点火系统的组成及工作原理
部分目录

内容简介

本书将系统介绍作者及其学术团队10余年来在汽车和电动汽车电磁兼容领域的研究成果,使读者阅读本书后能了解到汽车电磁兼容的基本概念、分析方法、测试技术、仿真建模技术、电磁干扰抑制方法、电磁兼容优化设计等相关知识和技能。本书主要内容包括电磁兼容的基础知识、汽车电磁兼容标准及测试方法、电动汽车电磁干扰源的产生与分析、电动汽车中主要子系统(如:点火系统、雨刮系统、直流电源变换系统、电机驱动系统等)的电磁兼容仿真分析及实验验证、整车电磁兼容仿真技术、电磁干扰抑制方法、以及汽车电子电器系统电磁兼容优化设计。
《电动汽车电磁兼容性:从基础到前沿》 图书简介 在汽车工业迈向电气化、智能化的浪潮中,电动汽车(EV)已成为一股不可忽视的变革力量。然而,随着车辆集成度的不断提高,其内部电磁环境日益复杂,电磁兼容性(EMC)问题也随之成为制约电动汽车性能、可靠性和安全性的关键挑战。本书《电动汽车电磁兼容性:从基础到前沿》旨在系统性地梳理和深入探讨电动汽车领域的核心电磁兼容性问题,为工程师、研究人员和相关专业学生提供一份全面、详实的技术指南。 本书并非一本简单的技术手册,而是通过循序渐进的论述,从电磁兼容性的基本原理出发,逐步深入到电动汽车特有的电磁兼容性挑战,并结合先进的仿真建模技术,为读者构建一个完整的知识体系。我们力求用清晰的逻辑、严谨的论证和丰富的实例,帮助读者深刻理解电动汽车电磁兼容性的本质,并掌握应对各种复杂电磁干扰(EMI)和电磁敏感性(EMS)的有效策略。 第一部分:电磁兼容性基础理论与电动汽车背景 本部分为读者奠定坚实的理论基础。我们将从电磁兼容性的基本概念入手,包括电磁干扰的产生、传播和接收机制,以及电磁敏感性的定义和评估方法。随后,我们将重点介绍EMC的几个关键技术领域,如电磁辐射、电磁传导、静电放电(ESD)、电快速瞬变脉冲群(EFT/B)、浪涌(Surge)等,并解释这些现象在通用工程领域中的基本原理。 接着,我们将视角聚焦于电动汽车。深入分析电动汽车的典型结构和关键部件,例如高压电池系统、车载充电器(OBC)、DC/DC变换器、电机驱动器、牵引电机、通信总线(如CAN、LIN、Ethernet)以及各种传感器和控制单元。我们将阐述这些部件在工作过程中如何产生和可能遭受电磁干扰,并详细解析其潜在的EMC风险。例如,开关电源的快速开关动作会产生高频电磁噪声,高压大电流的传输会产生强烈的电磁辐射,电机运行时的电磁力矩波动会引起振动和噪声,通信总线容易受到外部电磁场的干扰导致数据错误。 第二部分:电动汽车电磁兼容性关键问题深入分析 在掌握了基础理论和电动汽车的背景知识后,本部分将深入剖析电动汽车在EMC方面面临的具体挑战。我们将针对电动汽车的各个子系统,详细讨论其特有的EMC问题: 动力总成系统EMC: 电机驱动系统: 详细分析永磁同步电机(PMSM)、异步感应电机等在不同控制策略下的电磁辐射和传导特性。讨论PWM(脉冲宽度调制)开关频率、死区时间、滤波技术对电机驱动器EMC性能的影响。分析电机本体的电磁漏磁和绕组间的耦合。 电池管理系统(BMS): 探讨BMS中的高精度电压、电流测量电路如何受到开关电源噪声和外部磁场的干扰。分析电池组连接线束的电磁耦合问题。 车载充放电系统(OBC/V2G): 详细分析高频开关变换器在OBC和V2G系统中产生的传导和辐射干扰。讨论谐振变换器、LLC变换器等拓扑结构对EMC的影响。分析交流输入端和直流输出端的滤波器设计。 车载通信与信息娱乐系统EMC: 高速通信总线: 重点分析CAN、LIN、FlexRay以及车载以太网等通信总线在电磁干扰环境下的鲁棒性。讨论信号完整性(SI)和EMC之间的关联,以及屏蔽、接地、差分信号等防护措施。 传感器与执行器: 分析毫米波雷达、激光雷达、摄像头、超声波传感器等在复杂电磁环境下可能遇到的干扰问题,以及它们的EMC设计要求。 信息娱乐系统: 讨论显示屏、音响系统、导航系统等可能产生的电磁辐射,以及它们对其他敏感电子设备的潜在影响。 车身结构与线束EMC: 屏蔽与接地设计: 详细探讨车身金属结构作为电磁屏蔽体的作用,以及车身接地系统的设计原则。分析不同接地方式(单点接地、多点接地)在EMC方面的优缺点。 线束布局与耦合: 分析高压线束、低压信号线束之间的电磁耦合途径,以及如何通过线束布局、屏蔽、绞合等技术来降低耦合。 外部电磁环境影响: 外界电磁场: 分析电动汽车在路边充电桩、高压线塔、通信基站等外部强电磁场环境下的EMC表现。 静电放电(ESD): 详细讨论车辆外部和内部的ESD防护措施,以及对电子元器件和系统的影响。 第三部分:电动汽车电磁兼容性仿真模型与建模技术 为了在设计阶段有效预测和解决EMC问题,仿真技术扮演着至关重要的角色。本部分将全面介绍适用于电动汽车EMC仿真的各类建模技术和方法。 电磁场仿真基础: 数值求解方法: 介绍有限元法(FEM)、有限差分时域法(FDTD)、矩量法(MoM)等主流电磁场数值求解方法的原理、适用范围和优缺点,并结合电动汽车的具体应用场景进行说明。 建模要素: 讨论如何将实际的电动汽车部件(如PCB板、电缆、天线、金属结构)转化为仿真模型,包括几何建模、材料属性定义、激励源设置等。 电动汽车EMC仿真模型: PCB/集成电路EMC仿真: 介绍基于Spice、EMC/EMI分析工具的PCB电磁兼容性建模,包括寄生参数提取、信号完整性分析、电磁辐射预测等。 线缆与连接器EMC仿真: 探讨线缆和连接器的电磁传播建模,包括多导体传输线模型、时域反射计(TDR)分析、串扰分析等。 整车EMC仿真: 介绍基于全波电磁场仿真软件(如CST, HFSS, FEKO)的整车EMC仿真方法,包括高精度建模、仿真场景设置(如近场辐射、远场辐射、传导发射)、网格划分策略等。 系统级EMC仿真: 探讨将电路仿真、系统仿真与电磁场仿真相结合的混合仿真方法,以更高效地分析复杂的EMC问题。 关键仿真技术与应用: 参数扫描与优化: 介绍如何利用仿真工具进行参数扫描,优化滤波器设计、屏蔽结构、接地方案等,以满足EMC设计目标。 故障注入与敏感性分析: 讨论如何在仿真中模拟各种EMC故障(如ESD、EFT、浪涌),评估系统的抗干扰能力。 模型降阶与加速: 针对复杂的大型模型,介绍模型降阶技术(如模态分解、本征模式分析)以及并行计算、GPU加速等技术,以提高仿真效率。 虚拟样机与EMC测试: 阐述如何利用仿真结果指导物理样机的EMC测试,并反馈优化设计,形成虚拟样机与EMC测试协同的闭环设计流程。 第四部分:电动汽车电磁兼容性设计与测试验证 本书的最后部分将聚焦于电动汽车EMC的设计实践和测试验证。 EMC设计原则与策略: 源抑制: 重点介绍如何从源头抑制电磁干扰的产生,包括开关电源设计优化、元器件选择、PCB布局布线规则等。 耦合途径控制: 详细阐述屏蔽、滤波、接地、线缆管理等抑制电磁耦合的有效方法。 敏感性防护: 介绍如何提高电子系统的电磁抗干扰能力,包括滤波、瞬态抑制、信号整形等。 EMC测试方法与标准: 传导发射与抗扰度测试: 介绍EMC实验室常见的传导发射测试(如CISPR 25)和抗扰度测试(如IEC 61000系列)方法,以及相关的测试设备和标准。 辐射发射与抗扰度测试: 详细讨论辐射发射的测试方法(如近场扫描、远场测量)和各种辐射抗扰度测试(如辐射场、ESD、EFT、浪涌),以及相关的标准和设备。 整车EMC测试: 阐述电动汽车整车EMC测试的流程和重点,包括在电波暗室内的各项测试。 EMC设计流程与案例分析: EMC设计生命周期: 介绍将EMC设计融入产品开发全生命周期的流程,从概念设计、详细设计、样机验证到量产。 典型EMC问题及解决方案: 通过具体的电动汽车EMC设计案例,深入剖析实际问题,展示如何应用本书介绍的原理、仿真技术和设计策略来解决。例如,某电动汽车OBC的传导发射超标如何通过滤波器设计和PCB布局优化解决;某电动汽车控制单元的辐射超标如何通过屏蔽和接地措施改进。 《电动汽车电磁兼容性:从基础到前沿》将以其系统性的知识体系、深入的技术分析和前沿的仿真建模技术,成为电动汽车EMC领域不可或缺的参考资料。本书旨在帮助读者建立起全面、扎实的EMC知识,掌握解决实际工程问题的能力,从而为推动电动汽车产业的健康、可持续发展贡献力量。

用户评价

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阅读这本书的过程,我仿佛踏入了一片迷雾之中,渴望找到通往电动汽车电磁兼容技术深水区的航标,却只见到零星的岛屿。书中对于“原理”的探讨,更多停留在概念层面,未能深入到具体的物理现象和数学模型。我曾期待能看到诸如麦克斯韦方程组在电动汽车电磁兼容问题中的具体应用,例如如何通过分析电磁场分布来识别潜在的干扰源和敏感区域。书中对“仿真模型”的提及,也显得尤为肤浅,未能提供实际可操作的仿真流程和参数设置指南。例如,在进行电磁辐射仿真时,如何准确设定仿真边界条件,如何选择合适的网格划分策略,如何解读仿真结果中的各项指标(如场强、功率密度等),这些关键的技术细节在书中都付之阙闻。更令人遗憾的是,“建模技术”部分,也未见详细的理论基础和实践指导。我期望能看到关于如何从电路模型、系统模型过渡到电磁模型,以及如何进行模型降阶和模型验证的深入论述。例如,在对电池管理系统(BMS)进行电磁兼容仿真时,如何建立其精确的电路模型,并将其与周围的电磁环境进行耦合分析,这些都是我迫切想要了解的。然而,这本书提供的,仅是一些笼统的概述,并未能提供解决实际工程问题的有效工具和方法。

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当我拿起这本书,仿佛踏上了一段探索电动汽车电磁兼容世界的奇幻旅程,但最终发现,这趟旅程并未深入到我所期望的未知领域。书中对“原理”的阐述,更多的是对电磁兼容基本概念的简单罗列,未能深入到影响电动汽车电磁兼容性的关键物理机制。我本以为书中会详细讲解电磁感应、电磁辐射、接地回路、屏蔽效能等原理在电动汽车高压系统、通信系统和低压系统中的具体应用。例如,我会期待看到关于电机绕组产生的电磁场如何影响周围传感器信号,或者充电接口的电磁泄露如何对外部环境产生干扰的深入分析。至于“仿真模型”,书中提供的也仅仅是模糊的轮廓,未能提供构建和运行这些模型的具体技术细节。我曾设想书中会展示如何利用有限元法(FEM)、矩量法(MoM)、传输线矩阵法(TLM)等数值计算方法来构建电磁仿真模型,并且能够提供不同仿真场景下的参数设置示例。我更是期望能看到书中关于如何进行模型简化和模型耦合的详细指导,以便能够有效地模拟整个电动汽车的电磁环境。遗憾的是,这本书未能提供这些深入的指导,使得读者难以将其应用于实际的工程实践。

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初次接触这本书,便被其宏大的标题所吸引——“电动汽车的电磁兼容原理、仿真模型及建模技术”。我满心期待地认为,它将带我深入了解电动汽车领域那些错综复杂的电磁兼容问题,并提供切实可行的解决方案。然而,当我翻开书页,却发现书中对于“原理”的阐述,更多的是停留在概念层面,未能深入到具体的物理现象和数学模型。我本期望书中能够详细讲解电磁干扰(EMI)与电磁敏感性(EMS)的定义、分类,以及它们在电动汽车设计中的重要性,例如电机、逆变器、电池管理系统等关键部件产生的电磁辐射如何影响其他电子设备。此外,关于“仿真模型”,书中也仅仅是泛泛而谈,未能提供构建和运行模型的具体技术细节。我曾设想书中会详细介绍如何利用各种电磁仿真软件,如Ansys HFSS, CST Studio Suite等,来建立电动汽车各个子系统的电磁仿真模型,并能够展示如何进行仿真分析和优化设计。然而,这本书未能提供我所期望的深度和广度,使得我难以将其内容转化为实际的工程应用。

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初识这本书,便被其深邃的标题所吸引——“电动汽车的电磁兼容原理、仿真模型及建模技术”。然而,当我翻开扉页,期待着深入探究电动汽车复杂电磁环境的奥秘时,却发现这本书的实际内容与我预期有着天壤之别。它并未如我所期望的那样,详尽阐述高压动力系统、充电桩、车载电子设备之间错综复杂的电磁干扰与耦合机理,也未深入剖析那些导致信号衰减、性能下降,甚至安全隐患的潜在因素。例如,我本以为书中会详细讲解电磁干扰(EMI)和电磁敏感性(EMS)在电动汽车设计中的重要性,以及如何通过滤波、屏蔽、接地等技术手段来解决这些问题。我设想书中会有一系列精妙的仿真案例,展示如何利用先进的电磁仿真软件,如Ansys HFSS、CST Studio Suite等,来预测和分析电动汽车在不同运行工况下的电磁兼容性表现,并提出优化设计方案。甚至,我期盼能够看到书中深入探讨不同材料对电磁波的反射、吸收特性,以及如何选择合适的屏蔽材料来构建有效的电磁屏障。此外,对于建模技术,我更是抱有极高的期望,希望书中能讲解如何构建精确的电磁模型,能够覆盖高频、低频、宽带等不同频段的电磁现象,并且能够集成到整车仿真平台中,实现全方位的电磁兼容性评估。然而,这一切的期待,在这本书中似乎都未能得到充分的满足。它所呈现的内容,更多的是一种泛泛而谈,缺乏对核心技术细节的深入挖掘。

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怀揣着对现代汽车技术前沿的浓厚兴趣,我翻开了这本名为《电动汽车的电磁兼容原理、仿真模型及建模技术》的书籍。我对书中“原理”部分的期待,是希望能够深入理解那些支配电动汽车电磁兼容性的基本物理定律,并能看到它们是如何在实际的车辆设计中得到体现。例如,我希望能够看到书中详细解释电磁波在金属车体内的传播特性,以及如何利用车身结构来提供被动屏蔽。此外,我也期待书中能探讨主动电磁兼容技术,比如如何通过信号处理来抵消噪声。在“仿真模型”方面,我期待的是能够看到一系列具体而可执行的仿真流程,例如如何针对电动汽车的某一关键部件(如电池包、牵引电机、车载电源等)建立精确的电磁仿真模型,并能够解释不同模型的优缺点以及适用范围。我更是希望书中能够详细介绍如何使用常用的电磁仿真软件(如COMSOL, ANSYS, CST等)来构建这些模型,并展示如何通过仿真结果来优化设计。然而,这本书的内容,似乎并没有达到我所预期的深度和广度,对于一些关键的技术细节,都只是浅尝辄止,未能深入探讨,这让我感到有些许的失望。

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这本书的封面,赫然印着“电动汽车的电磁兼容原理、仿真模型及建模技术”几个大字,我满怀期待地以为将要踏上一段深入探究电动汽车复杂电磁世界的旅程。然而,当我开始阅读,却发现书中对“原理”的阐述,更多的是一种概念性的介绍,未能深入到具体的物理现象和数学模型。我本期望书中能够详细阐述电磁兼容性的基本原则,如屏蔽、滤波、接地、隔离等,以及它们在电动汽车设计中的具体应用,例如如何通过有效的屏蔽来降低电机产生的电磁辐射,或者如何通过滤波来抑制电源线上的传导干扰。对于“仿真模型”,书中也仅是泛泛而谈,未能提供构建和运行模型的具体技术细节。我曾设想书中会详细介绍如何利用各种仿真软件,如Ansys Maxwell, CST Studio Suite等,来建立电动汽车各个子系统的电磁仿真模型,并能够展示如何进行仿真分析和优化设计。遗憾的是,这本书未能提供我所期望的深度和广度,使得我难以将其内容转化为实际的工程应用。

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这本书在我手中的分量,远不及它标题所暗示的那样沉重。我怀揣着对电动汽车电磁兼容领域的求知欲,却发现书中对于“电磁兼容”这一核心概念的解释,显得尤为单薄,未能触及到诸如传导干扰、辐射干扰、静电放电(ESD)、电瞬态脉冲(EFT)等具体干扰类型及其防护措施。我原本期望书中能够详细介绍不同电磁干扰源(如电机、逆变器、DC-DC转换器、高压线束等)的工作原理以及它们产生的电磁辐射频谱特性。同时,我也希望能够深入了解电动汽车中各种敏感设备(如传感器、控制单元、通信模块等)对不同频率电磁场的敏感度,以及如何通过设计来提高其抗干扰能力。此外,关于“仿真模型”,书中并未提供构建和验证模型的系统性方法。我期望看到书中能够详细阐述如何基于物理模型、系统模型或数据驱动模型来模拟电磁兼容性,并且能够指导读者如何选择合适的仿真软件和分析工具。例如,在对车载充电器(OBC)进行电磁辐射仿真时,如何准确建模其内部的开关器件、变压器和电磁屏蔽结构,以及如何进行网格收敛性分析和模型精度验证,这些都是书中未能详述的部分。

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带着对电动汽车电磁兼容领域的好奇心,我选择了这本书,希望能够一窥其奥秘。然而,书中关于“原理”的介绍,更多的是对电磁兼容基本概念的罗列,未能深入到具体的物理机制和数学模型。我期待书中能够详细讲解电磁波的传播、耦合和干扰的原理,例如如何分析高压线束的电磁辐射对车载信息娱乐系统的影响,以及如何通过优化接地设计来减少共模噪声。在“仿真模型”方面,书中提供的也仅仅是框架性的介绍,未能提供实际可操作的仿真流程和参数设置。我曾设想书中会详细介绍如何利用各种电磁仿真工具,如HFSS, COMSOL Multiphysics等,来建立电动汽车关键部件的电磁仿真模型,并能够指导读者如何进行仿真分析和模型验证。然而,这本书未能提供我所期望的深入和详细的内容,使得我在阅读后,对于如何将这些知识应用于实际的工程设计中,依然感到困惑。

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当我拿起这本书,心中充满了对电动汽车电磁兼容技术最新进展的探求,希望能从中汲取知识的养分,为日后的工作提供指引。然而,书中关于“原理”部分的阐述,更多的是一种概括性的介绍,未能深入到电磁现象背后的微观机理和复杂的数学描述。我期待书中能够详细讲解电磁波的产生、传播、耦合以及衰减机理,例如如何分析高压电缆产生的电磁场对敏感电子元件的影响,以及如何通过优化布线布局来降低干扰。关于“仿真模型”,书中提供的也仅仅是框架性的介绍,未能提供实际操作的指导。我曾设想书中会展示如何建立针对不同部件的电磁兼容仿真模型,例如如何对电机控制器进行电磁辐射仿真,或者对电池管理系统进行电磁敏感性仿真。我更是希望能够看到书中关于如何选择合适的仿真软件、如何进行模型验证以及如何解读仿真结果的详细说明。然而,这本书的内容,并未能满足我对这些方面深入了解的期望,使得我在阅读后,对于如何将这些知识应用到实际的工程问题中,依然感到迷茫。

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我选择这本书,是希望能够深入理解电动汽车电磁兼容的各个方面,并能够获得切实可行的技术指导。书中关于“原理”的介绍,更多的是一种概念性的阐述,未能深入到具体的物理机制和数学模型。我期待书中能够详细讲解电磁兼容性设计的基本原则,例如如何通过合理的布局、屏蔽、滤波和接地来解决电磁干扰问题,以及如何进行电磁兼容性测试和验证。在“仿真模型”方面,书中提供的也仅仅是框架性的介绍,未能提供实际可操作的仿真流程和参数设置。我曾设想书中会详细介绍如何利用各种电磁仿真工具,如COMSOL, Ansys Maxwell等,来建立电动汽车关键部件的电磁仿真模型,并能够指导读者如何进行仿真分析和模型验证。然而,这本书未能提供我所期望的深入和详细的内容,使得我在阅读后,对于如何将这些知识应用于实际的工程设计中,依然感到困惑。

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