EMC Simulation on the Way to Top

Transcrição

EMC Simulation on the Way to Top
CST European Automotive Workshop 2015
EMC Simulation on the Way to Top
Dr.-Ing.
Uwe Neibig, Dipl.-Ing. Claus Schmiederer
Claus
Schmiederer
Robert
RobertBosch
BoschGmbH,
GmbH AE/EMC-P1
1
AE/EMC-Neibig, -Schmiederer | 23.11.2015 | © Robert Bosch GmbH 2015. Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung,
Reproduktion, Bearbeitung, Weitergabe sowie für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen.
CST European Automotive Workshop 2015
Outline
2

Our today’s talk

Automotive challenges

Evolution of EMC simulation at Bosch

EMC simulation at Bosch

Major key enablers

Our vision, our mission
AE/EMC-Neibig, -Schmiederer | 23.11.2015 | © Robert Bosch GmbH 2015. Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung,
Reproduktion, Bearbeitung, Weitergabe sowie für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen.
CST European Automotive Workshop 2015
Our today’s talk
“EMC simulation on the way to become a standard method in the EMC
development of the Bosch Business Sector Mobility Solutions (BBM)”
Bosch Business Sector Mobility Solutions (BBM)
Interconnected Mobility
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Autonomous Driving
Power Train and Electrification
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CST European Automotive Workshop 2015
Safety
eMobility
Automotive challenges
Complexity
Hybridization
Connetivity
 Challenges for car makers and suppliers
Among other things … require appropriate methods and tools
In our case  the EMC simulation
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Evolution of EMC simulation at Bosch
Bosch Business Sector Mobility Solutions
System
Level
Subsystem
Level
≈ 2008
Component
Level
≈ 1996
very first application,
but only for single tasks
-root cause analyses
-EMC concept:
design & integration
Current
implementation
Our claim:
Established as standard method for
upcoming challenges with focus on:
 EMC on system level
(considering interactions to
functionality, thermal design, …)
 Reference testing
(shift of segments from
measurements to simulation)
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CST European Automotive Workshop 2015
EMC simulation at Bosch
Review board
EMC
Research projects
Corporate
Research
EMC development on product level
Advanced EMC engineering
Automotive
Business Units
Non Automotive
Business Units
Bosch EMC Center of Competence
@AE/EMC
Working Group
EMC Simulation
One central node
across all Bosch
Business Divisions
for EMC simulation
6
Chairman:
AE/EMC1
Dr. Neibig
Common work to define standards for EMC simulation:
•
•
•
•
Methods used
Modeling
Best practices
…..
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CST European Automotive Workshop 2015
EMC simulation in the BBM: factors
Product Classes
•
•
•
•
Power Electronics
Electronic Control Units
Electrical Drives
Sensors
Goals
•
•
•
•
•
•
Concept Study
Root Cause Analysis
Resonance Analysis
Comparison of variants
Optimization
…
Levels
• System
• Network
• Geometry
Bosch Business Sector Mobility Solutions (BBM)
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CST European Automotive Workshop 2015
EMC simulation in the BBM: example 1
Product Classes
Direct Radiation of EC Motors up to 10 MHz
• Electrical Drives
Levels
Goals
Radiated emission measurement, example PCE
• Network
• Geometry
• Root Cause Analysis
D.U.T.: Pump Cooling Engine (PCE)
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CST European Automotive Workshop 2015
EMC simulation in the BBM: example 1
3D Model of CISPR25 setup
Model of D.U.T.
Receiving rod antenna
100 mm
D.U.T.
100 mm
High impedance
resistor
Ground plane
100 mm
100 mm
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EMC simulation in the BBM: example 1
Network Model (e.g. SABER),
capacitances calculated
electro-statically
Comparison to measurement
UANT
Root cause: electro-static coupling between loop halves and rod antenna
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EMC simulation in the BBM: example 2
Product Classes
Low-Voltage Filter in a Power Electronic Module
• Power Electronics
Levels
• Geometry
Goals
Measurement result of transmission factor |S 21 |
• Optimization
D.U.T.
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EMC simulation in the BBM: example 2
3D Model
Measurement vs. 3D Simulation
Very good agreement between measurement and simulation result
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EMC simulation in the BBM: example 2
3D Model, optimized geometry
Original vs. Optimized Design,
3D Simulation
Optimization results in considerable improvement of filter attenuation!
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CST European Automotive Workshop 2015
Major key enablers
• Do we have the proper methods & tools ?
• Does the tool chain fit ?
• Interfaces to other domains ?
• Fast and accurate enough ?
• Always “First Time Right” ?
• Reliable like measurements ?
• Are component models from vendor available ?
• Are the right modeling standards defined ?
Success is no accident
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Key enabler #1 “Methods & Tools”
a. Methods defined
b. Preferred tools defined
But:
 No satisfactory interface between the tools
 Real co-simulation missing
circuit
electronic
mechanic
thermal
3D
field
Harmonized interfaces between domains and their tools are required
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CST European Automotive Workshop 2015
Key Enabler #2 “Model availability”
a. Model structures defined
b. Vendor delivers component model
•
•
•
•
Project specific modeling
Modular model structure
(frequency, accuracy)
Status  Necessary but not established
Model availability and quality vary widely,
depending on vendor and components group
Component model = Bottleneck
Especially non-linear & active components
it’s a long way
Simulation model delivered by component vendors must become standard
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CST European Automotive Workshop 2015
Key Enabler #3 “Efficiency & Accuracy”
Major basic requirements
1. Continuous maturity level assessment for method & model
2. Reusable, well validated & documented models available
3. Virtual workbenches available
4. Optimal tool chain and interfaces  see Key Enabler #1
5. Reliable component models
 see Key Enabler #2
The term “EMC simulation” must be synonymous for efficiency & accurately
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Reproduktion, Bearbeitung, Weitergabe sowie für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen.
CST European Automotive Workshop 2015
Our vision, our mission
 Upcoming EMC requirements require a consistent strengthening
and a consistent use of model-based development.
 EMC simulation will be the leading key method in EMC development
 EMC simulation on the highway to fulfill today’s and future challenges!
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CST European Automotive Workshop 2015
Thank you for your attention!.
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