CST電動汽車Cable Harness Simulation全流程電磁模擬（上）

在電動車的設計過程中，整車線束（Cable Harness）作為實現車輛功能的主要連接載體，支撐了動力、供電、訊號傳輸、自動駕駛、安全監測等多方面功能的實現。工程師在設計過程中，也要同時兼顧多方面的需求，包括電氣性能、安全可靠性、熱設計、佈置走向、EMC防護、電磁屏蔽、成本、生產等。從EMC方面來看，電動車中的馬達控制器、OBC、DCDC等高壓模組是最主要的干擾源之一，易受影響的子系統包括先進駕駛輔助（ADAS）系統、導航系統、多媒體系統、FCM碰撞預警系統，以及其他低壓類控制訊號。

傳統的汽車以車身結構、造型為主，再增加各功能部件的設計流程，完全無法適應電動化的需求。汽車電動化的設計流程離不開電磁模擬，小到一個汽車鑰匙，大到整車級EMC問題分析，達梭系統SIMULIA CST都能提供完整的電磁模擬解決方案。

CST電汽車線束全流程的電磁模擬方案包括：Cable模型建立、Cable特徵阻抗、S參數模擬、傳輸特性分析、耦合模擬、屏效模擬等EMC問題模擬。接下來透過一個真實的案例，詳細介紹CST的整車線束電磁模擬方案。

上圖是此模擬的系統框圖，包含了電池、DAB、FCM、ECU4個子模組。噪音源頭來自DCDC電源線，受擾的是DAB的同軸線和FCM的雙絞線。首先是要完成Cable模型的建立，可以藉助達梭系統CATIA建立整車及Cable模型，透過達梭系統3DEXPERIENCE平台直接導入CST Studio Suite，這個過程非常自動化。

Cable建模

上圖是根據實際走線情況所建立的CST模擬模型，透過CST Cable Studio可以對每一段走線的類型、材質、間距等資訊進行定義。

Cable特徵阻抗模擬

接下來模擬Cable的差模及共模特徵阻抗。以紅色N11-N12這段線束為例，這段走線包含了兩種類型的走線，分別是同軸線和電源線。透過軟體自帶的Impedance Calculator功能，可以很方便的計算出同軸線的差模特徵阻抗是45.83歐，線束對結構件的共模特徵阻抗為269.3歐。

也可以直接計算Cable的RLC參數，如下圖所示。

有了這個結果，我們將進入下一步汽車Cable的傳輸特性模擬，包括Cable的S參數、Crosstalk模擬。

上圖是此模擬的3D模型，包含了Cable模型（由CST Cable Studio建立）、簡化的3D結構模型（模擬整車結構）。這裡要說明的是，整車結構模型對Cable之間的耦合有非常大的影響，此處用簡化模型是為了提高模擬效率，在實際情況下，如果想獲得比較準確的模擬結果，一定要使用真實的車身結構模型。

建立Cable Port

建立3D模型之後，需要為Cable新增Port。從CST 2023版本開始，Cable新增的方式有些變化，增加了一個Cable Ports圖標，點擊之後開啟Cable Ports Manager。使用者可以依需求來定義差模Port和共模Port，想要了解更多細節的話可以參考CST Help文件。在這個模型中，所有Cable的Ports都定義成共模Port（Cable Port to Reference）。