一种汽车接地线束阻抗补偿方法及装置与流程

1.本发明实施例涉及汽车电磁干扰技术，尤其涉及一种汽车接地线束阻抗补偿方法及装置。


背景技术：

2.当今时代，随着汽车领域的发展，传统汽车整逐渐向智能化，网联化，电气化的方向转型。汽车电子系统愈加复杂，随着汽车上的电子产品种类不断丰富，汽车线束也更加复杂化，这就为汽车线束在车辆上的布置提出了更高的要求。由大量整车以及零部件电磁兼容试验可以证实，汽车接地线束以及电子器件的接地点选择对整车电子系统的干扰十分明显，一方面，电子器件的接地线束以及接地点的布置会给车内电子系统带来干扰，另一方面，接地线束阻抗会给器件本身的电子回路造成影响，致使控制失效，严重时还会影响汽车安全性能。
3.现有技术中，接地线束阻抗会随着电子器件本身输出控制信号频率的变化而变化导致电子器件的输出电平不稳定，导致电子器件控制失效。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种汽车接地线束阻抗补偿方法及装置，以实现对接地线束进行阻抗补偿，使得电子器件的电平稳定输出，避免电子器件因电平不稳定导致电子器件控制失效。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种车辆接地线束阻抗补偿方法，所述接地线束电连接于车辆接地平面与电子器件的输出端之间，所述电子器件的输入端与车载电源电连接，所述电子器件的控制端接收控制信号，其特征在于，包括：
6.在向所述电子器件提供控制信号时，获取所述控制信号的频率、所述接地线束的线束参数、从所述车载电源端至所述车辆接地平面的电路测量阻抗以及所述电子器件的最大理论输出电压；
7.根据所述控制信号的频率和所述线束参数，确定所述接地线束的线束理论阻抗；
8.根据所述车载电源的供电电压、所述最大理论输出电压以及所述电路测量阻抗，确定所述接地线束的线束目标阻抗的取值范围；
9.根据所述控制信号的频率、所述线束目标阻抗的取值范围、所述线束参数以及所述线束理论阻抗，确定所述接地线束的补偿电容和补偿电感。
10.可选的，还包括：
11.在所述补偿电容和所述补偿电感未接入所述接地线束中时，获取所述接地线束的线束初始测量阻抗；
12.根据所述线束测量阻抗和所述线束理论阻抗，确定所述接地线束的补偿因子；
13.根据所述补偿因子和所述线束目标阻抗的取值范围，确定所述接地线束的线束理论补偿阻抗；
14.在将所述补偿电容和所述补偿电感接入所述接地线束中时，获取所述接地线束的初始补偿测量阻抗；
15.根据所述初始补偿测量阻抗与所述线束理论补偿阻抗之间的偏差，确定所述接地线束的补偿电阻。
16.可选的，还包括：
17.在将所述补偿电阻、所述补偿电容和所述补偿电感均接入所述接地线束中时，获取所述接地线束的线束补偿测量阻抗；
18.判断所述线束补偿测量阻抗与所述线束理论补偿阻抗之间的偏差是否在阻抗偏差范围内；
19.若是，则将所述补偿电阻、所述补偿电容和所述补偿电感依次串联于所述接地线束中作为所述接地线束的补偿电路；
20.若否，则根据所述线束补偿测量阻抗与所述线束理论补偿阻抗之间的偏差，确定所述补偿电阻的修正电阻；
21.将所述修正电阻增加至所述补偿电阻中，获得修正后的补偿电阻，并在将所述修正后的补偿电阻作为所述补偿电阻接入所述接地线束中时，重复执行在将所述补偿电阻、所述补偿电容和所述补偿电感均接入所述接地线束中时，获取所述接地线束的线束补偿测量阻抗的步骤。
22.可选的，在重复执行在将所述补偿电阻、所述补偿电容和所述补偿电感均接入所述接地线束中时，获取所述接地线束的线束补偿测量阻抗的步骤之前，还包括：
23.判断当前的重复执行在将所述补偿电阻、所述补偿电容和所述补偿电感均接入所述接地线束中时，获取所述接地线束的线束补偿测量阻抗的步骤的次数是否超出预设次数；
24.若是，则根据所述线束目标阻抗的取值范围、所述线束参数以及所述线束理论阻抗，重新确定所述接地线束的补偿电容和补偿电感；
25.若否，则重复执行在将所述补偿电阻、所述补偿电容和所述补偿电感均接入所述接地线束中时，获取所述接地线束的线束补偿测量阻抗的步骤。
26.可选的，所述线束参数包括所述接地线束的直径d0、所述接地线束的长度l0、所述接地线束与车辆的车身之间的距离d1以及所述接地线束的自身电阻r0。
27.可选的，根据所述控制信号的频率和所述线束参数，确定所述接地线束的线束理论阻抗，包括：
28.根据所述线束参数，确定所述接地线束的线束自身电感l
r
：
[0029][0030]
其中，μ0为真空磁导率；
[0031]
根据所述控制信号的频率和所述线束自身电感l
r
，确定所述接地线束的线束理论阻抗
[0032][0033]
其中，f0为所述控制信号的频率。
[0034]
可选的，根据所述车载电源的供电电压、所述最大理论输出电压以及所述电路测量阻抗，确定所述接地线束的线束目标阻抗的取值范围，包括：
[0035]
根据所述车载电源的供电电压u
bat
、所述最大理论输出电压u0以及所述电路测量阻抗z
k
，构建所述最大理论输出电压u0与所述车载电源的供电电压u
bat
、所述电路测量阻抗z
k
以及所述线束目标阻抗z
f
之间的第一关系式：
[0036][0037]
根据所述第一关系式，确定所述线束目标阻抗z
f
的取值范围。
[0038]
可选的，根据所述控制信号的频率、所述线束目标阻抗的取值范围、所述线束参数以及所述线束理论阻抗，确定所述接地线束的补偿电容和补偿电感，包括：
[0039]
根据所述控制信号的频率、所述线束参数和所述线束理论阻抗，构建所述线束目标阻抗z
f
与所述补偿电容的容值c1、所述补偿电感的电感值l1、所述控制信号的频率f0以及所述接地线束的自身电阻r0之间的第二关系式：
[0040][0041]
根据所述第二关系式和所述线束目标阻抗z
f
的取值范围，分别为所述补偿电容的容值c1和所述补偿电感的电感值l1赋值；
[0042]
在所述补偿电容的容值c1和所述补偿电感的电感值l1满足所述第二关系式和所述线束目标阻抗z
f
的取值范围时，确定所述补偿电容和所述补偿电感。
[0043]
第二方面，本发明实施例还提供了一种车辆接地线束阻抗补偿电路，该车辆接地线束阻抗补偿电路包括补偿电容和补偿电感；
[0044]
接地线束电连接于车辆接地平面与电子器件的输出端之间，所述电子器件的输入端与车载电源电连接，所述电子器件的控制端接收控制信号；
[0045]
所述补偿电容和所述补偿电感串联于接地线束中；所述补偿电容和所述补偿电感采用上述第一方面所述的车辆接地线束阻抗补偿方法确定。
[0046]
可选的，还包括：补偿电阻；
[0047]
所述补偿电阻与所述电容和所述补偿电感依次串联于接地线束中；所述补偿电阻采用上述第一方面所述的车辆接地线束阻抗补偿方法确定。
[0048]
本发明实施例，通过获取向电子器件提供的控制信号的频率、接地线束的线束参数、从车载电源端至车辆接地平面的电路测量阻抗以及电子器件的最大理论输出电压，并根据控制信号的频率和线束参数，确定接地线束的线束理论阻抗，还根据车载电源的供电电压、最大理论输出电压以及电路测量阻抗，确定接地线束的线束目标阻抗的取值范围，最终根据控制信号的频率、线束目标阻抗的取值范围、线束参数及线束理论阻抗，确定接地线束的补偿电容和补偿电感，如此通过补偿电容和补偿电感实现了对接地线束的阻抗补偿，使得接地线束的电平稳定输出，避免了电子器件因电平不稳定控制失效。解决了现有技术
中接地线束的本征阻抗会随着电子器件本身输出控制信号的频率的变化而变化，从而导致其输出电平不稳定，导致电子器件控制失效等问题。
附图说明
[0049]
图1是本发明实施例提供的一种车辆接地线束阻抗补偿方法的流程示意图；
[0050]
图2是现有技术中的车辆接地线束的结构示意图；
[0051]
图3是本发明实施例提供的又一种车辆接地线束阻抗补偿方法的流程示意图；
[0052]
图4是本发明实施例提供的另一种车辆接地线束阻抗补偿方法的流程示意图；
[0053]
图5是本发明实施例提供的一种车辆接地线束阻抗补偿电路的结构示意图；
[0054]
图6是本发明实施例提供的另一种车辆接地线束阻抗补偿电路的结构示意图。
具体实施方式
[0055]
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
[0056]
图1是本发明实施例提供的一种车辆接地线束阻抗补偿方法的流程示意图，本实施例可适用于车辆接地线束阻抗补偿情况，该方法可以由车辆接地线束阻抗补偿装置来执行，如图1所述，该车辆接地线束阻抗补偿方法具体包括如下步骤：
[0057]
s110、在向电子器件提供控制信号时，获取控制信号的频率、接地线束的线束参数、从车载电源端至车辆接地平面的电路测量阻抗以及电子器件的最大理论输出电压。
[0058]
其中，图2是现有技术中的车辆接地线束的结构示意图，如图2所示，接地线束s电连接于车辆接地平面vdd与电子器件q的输出端之间，电子器件q的输入端与车载电源vcc电连接，电子器件q的控制端接收控制信号。一般地，汽车接地线束s的阻抗会随着电子器件q的控制端接收到的控制信号的频率的变化而变化，从而导致电子器件的输出电平不稳定，这样会给电子器件本身的电子回路造成影响，致使控制失效，严重时还会影响汽车安全性能。本方案通过获取电子器件正常工作时，接收到的控制信号的频率，并获取接地线束的直径d0、接地线束的长度l0、接地线束与车辆的车身之间的距离d1以及接地线束的自身电阻r0各线束参数；同时获取车载电源端至车辆接地平面的电路测量阻抗z
k
以及电子器件的最大理论输出电压u0。可以理解的是，电子器件的最大理论输出电压u0指的是保证电子器件正常工作下,电子器件的稳定输出电压信号；由于电子器件的输出端与接地线束的第一端连接，接地线束的第二端与车辆接地平面vdd电连接，即电子器件的最大理论输出电压u0即为接地线束d的第一端的电压。
[0059]
s120、根据控制信号的频率和线束参数，确定接地线束的线束理论阻抗。
[0060]
具体的，首先根据线束参数中接地线束的直径d0、接地线束的长度l0、接地线束与车辆的车身之间的距离d1，确定接地线束的线束自身电感l
r
：
[0061][0062]
其中，μ0为真空磁导率；
[0063]
然后再根据控制信号的频率f0和线束自身电感l
r
，确定接地线束的线束理论阻抗
[0064][0065]
s130、根据车载电源的供电电压、最大理论输出电压以及电路测量阻抗，确定接地线束的线束目标阻抗的取值范围。
[0066]
其中，为保证电子器件正常工作，电子器件控制有效，由于电子器件的输出端与接地线束的第一端电连接，则需保证电子器件的最大理论输出电压u0，即保证接地线束第一端的电压满足：
[0067][0068]
具体的，接地线束的线束目标阻抗z
f
的取值范围的确定，是首先根据车载电源的供电电压u
bat
、最大理论输出电压u0以及电路测量阻抗z
k
，构建最大理论输出电压u0与车载电源的供电电压u
bat
、电路测量阻抗z
k
以及线束目标阻抗z
f
之间的第一关系式，然后在给定最大理论输出电压u0，根据第一关系式，从而可以理论确定线束目标阻抗z
f
的取值范围。
[0069]
s140、根据控制信号的频率、线束目标阻抗的取值范围、线束参数以及线束理论阻抗，确定接地线束的补偿电容和补偿电感。
[0070]
其中，首先根据控制信号的频率f0、线束参数中接地线束的自身电阻r0和线束理论阻抗z
r
，构建线束目标阻抗z
f
与补偿电容的容值c1、补偿电感的电感值l1、控制信号的频率f0以及接地线束的自身电阻r0之间的第二关系式：
[0071][0072]
再根据第二关系式和线束目标阻抗z
f
的取值范围，分别为补偿电容的容值c1和补偿电感的电感值l1赋值；然后在补偿电容的容值c1和补偿电感的电感值l1满足第二关系式和线束目标阻抗z
f
的取值范围时，确定补偿电容和补偿电感。如此通过在接地线束上增加补偿电容和补偿电感实现了对接地线束的阻抗补偿，使得电子器件的输出电压稳定，避免了电子器件因电平不稳定控制失效。解决了现有技术中接地线束的本征阻抗会随着电子器件本身输出控制信号的频率的变化而变化，从而导致电气器件的输出电平不稳定，导致电子器件控制失效等问题。
[0073]
可选的，在上述实施例的基础上，进一步优化阻抗补偿，图3是本发明实施例提供的又一种车辆接地线束阻抗补偿方法的流程示意图，如图3所示，该车辆接地线束阻抗补偿方法包括以下步骤：
[0074]
s210、在向电子器件提供控制信号时，获取控制信号的频率、接地线束的线束参数、从车载电源端至车辆接地平面的电路测量阻抗以及电子器件的最大理论输出电压。
[0075]
s220、根据控制信号的频率和线束参数，确定接地线束的线束理论阻抗。
[0076]
s230、根据车载电源的供电电压、最大理论输出电压以及电路测量阻抗，确定接地线束的线束目标阻抗的取值范围。
[0077]
s240、根据控制信号的频率、线束目标阻抗的取值范围、线束参数以及线束理论阻抗，确定接地线束的补偿电容和补偿电感。
[0078]
s250、在补偿电容和补偿电感未接入接地线束中时，获取接地线束的线束初始测量阻抗。
[0079]
s260、根据线束初始测量阻抗和线束理论阻抗，确定接地线束的补偿因子。
[0080]
其中，通过网络分析仪测量并获取接地线束的线束初始测量阻抗z0；由于网络分析仪测试条件等客观因素的存在，会导致线束初始测量阻抗z0和线束理论阻抗z
r
存在一定的偏差，因此根据线束初始测量阻抗z0和线束理论阻抗z
r
的比值需引入接地线束的补偿因子，即：
[0081][0082]
s270、根据补偿因子和线束目标阻抗的取值范围，确定接地线束的线束理论补偿阻抗。
[0083]
其中，为准确的表征接地线束的线束理论补偿阻抗将补偿因子考虑在内，根据补偿因子η和线束目标阻抗z
f
的取值范围确定线束理论补偿阻抗；即：
[0084][0085]
s280、在将补偿电容和补偿电感接入接地线束中时，获取接地线束的初始补偿测量阻抗。
[0086]
其中，通过网络分析仪测量可以准确快速测量并获取接地线束的初始补偿测量阻抗z
′
f*
。
[0087]
s290、根据初始补偿测量阻抗与线束理论补偿阻抗之间的偏差，确定接地线束的补偿电阻。
[0088]
其中，根据初始补偿测量阻抗z
′
f*
与线束理论补偿阻抗之间的差值得到接地线束的补偿电阻rc，即：
[0089][0090]
这样在上述实施例的基础上，在接地线束上增加补偿电容和补偿电感的基础上，增加补偿电阻，通过补偿电容、补偿电感和补偿电阻实现了对接地线束的进一步阻抗补偿，使得接地线束的第一端的实际电平进一步接近最大输出电压u0，电子器件的输出电压更稳定，避免了电子器件因电平不稳定控制失效。
[0091]
可选的，在上述实施例的基础上，进一步优化补偿电阻，图4是本发明实施例提供的另一种车辆接地线束阻抗补偿方法的流程示意图，如图4所示，该车辆接地线束阻抗补偿方法包括以下步骤：
[0092]
s310、在向电子器件提供控制信号时，获取控制信号的频率、接地线束的线束参数、从车载电源端至车辆接地平面的电路测量阻抗以及电子器件的最大理论输出电压。
[0093]
s320、根据控制信号的频率和线束参数，确定接地线束的线束理论阻抗。
[0094]
s330、根据车载电源的供电电压、最大理论输出电压以及电路测量阻抗，确定接地
线束的线束目标阻抗的取值范围。
[0095]
s340、根据控制信号的频率、线束目标阻抗的取值范围、线束参数以及线束理论阻抗，确定接地线束的补偿电容和补偿电感。
[0096]
s350、在补偿电容和补偿电感未接入接地线束中时，获取接地线束的线束初始测量阻抗。
[0097]
s360、根据线束初始测量阻抗和线束理论阻抗，确定接地线束的补偿因子。
[0098]
s370、根据补偿因子和线束目标阻抗的取值范围，确定接地线束的线束理论补偿阻抗。
[0099]
s380、在将补偿电容和补偿电感接入接地线束中时，获取接地线束的初始补偿测量阻抗。
[0100]
s390、根据初始补偿测量阻抗与线束理论补偿阻抗之间的偏差，确定接地线束的补偿电阻。
[0101]
s400、在将补偿电阻、补偿电容和补偿电感均接入接地线束中时，获取接地线束的线束补偿测量阻抗。
[0102]
同样地，通过网络分析仪测量并获取接地线束的线束补偿测量阻抗z
″
f*
。
[0103]
s410、判断线束补偿测量阻抗与线束理论补偿阻抗之间的偏差是否在阻抗偏差范围内。
[0104]
s420、若是，则将补偿电阻、补偿电容和补偿电感依次串联于接地线束中作为接地线束的补偿电路；否则则执行s430。
[0105]
其中，当线束补偿测量阻抗z
″
f*
与线束理论补偿阻抗的偏差在预设偏差范围内，示例性的，当线束补偿测量阻抗z
″
f*
与线束理论补偿阻抗满足：
[0106][0107]
则线束补偿测量阻抗z
″
f*
与线束理论补偿阻抗趋于相同，则将补偿电阻、补偿电容和补偿电感依次串联于接地线束中作为接地线束的补偿电路，使得搭建有补偿电路的接地线束的第一端的实际电平与最大输出电压u0趋于相同，电子器件的输出电压稳定，对电子器件无影响，实现了补偿电路的精确补偿。
[0108]
s430、根据线束补偿测量阻抗与线束理论补偿阻抗之间的偏差，确定补偿电阻的修正电阻；将修正电阻增加至补偿电阻中，获得修正后的补偿电阻，并在将修正后的补偿电阻作为补偿电阻接入接地线束中时，重复执行s400。
[0109]
其中，当线束补偿测量阻抗z
″
f*
与线束理论补偿阻抗的偏差大于预设偏差范围内，则修正补偿电阻；将修正后的补偿电阻接入接地线束，并再次测量接地线束的线束补偿测量阻抗z
″′
f*
；直到线束补偿测量阻抗z
″′
f*
与线束理论补偿阻抗的偏差在预设偏差范围内时，则将补偿电阻、补偿电容和补偿电感依次串联于接地线束中作为最终接地线束的补偿电路，如此循环修正补偿电阻，使得线束补偿测量阻抗z
″
f*
与线束理论补偿阻抗趋于相同，实现了补偿电路的精确补偿。
[0110]
可选的，在重复执行在s400之前，还包括：
[0111]
判断当前的重复执行在将补偿电阻、补偿电容和补偿电感均接入接地线束中时，获取接地线束的线束补偿测量阻抗的步骤的次数是否超出预设次数；
[0112]
若是，则根据线束目标阻抗的取值范围、线束参数以及线束理论阻抗，重新确定接地线束的补偿电容和补偿电感；
[0113]
若否，则重复执行在将补偿电阻、补偿电容和补偿电感均接入接地线束中时，获取接地线束的线束补偿测量阻抗的步骤。
[0114]
其中，在修正补偿电阻的过程中，若当修正补偿电阻的次数达到预设次数时，线束补偿测量阻抗z
″
f*
与线束理论补偿阻抗的偏差仍然大于预设偏差范围内，则返回重新确定补偿电容及补偿电容，避免反复修正补偿电阻，提高接地线束阻抗补偿的效率。
[0115]
本发明实施例还提供了一种车辆接地线束阻抗补偿电路；该车辆接地线束阻抗补偿电路用于对车辆接地线束进行阻抗补偿。图5是本发明实施例提供的一种车辆接地线束阻抗补偿电路的结构示意图；如图5所示，该车辆接地线束阻抗补偿电路包括补偿电容c和补偿电感l；接地线束电连接于车辆接地平面vdd与电子器件q的输出端之间，电子器件q的输入端与车载电源ubat电连接，电子器件q的控制端接收控制信号；补偿电容c和补偿电感l串联于接地线束中；补偿电容c和补偿电感l采用上述实施例提供的车辆接地线束阻抗补偿方法确定，这里不再赘述。该装置具备的有益效果与上述车辆接地线束阻抗补偿方法所具备的有益效果相同，这里也不再赘述。
[0116]
可选的，图6是本发明实施例提供的另一种车辆接地线束阻抗补偿电路的结构示意图；如图6所示，该车辆接地线束阻抗补偿电路还包括：补偿电阻r；补偿电阻r与补偿电容c和补偿电感l依次串联于接地线束中；补偿电阻r采用上述实施例提供的补偿电阻的补偿方法确定，这里不再赘述。该装置具备的有益效果与上述车辆接地线束阻抗补偿方法所具备的有益效果相同，这里也不再赘述。
[0117]
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。