先進的配電系統(tǒng)設計工具為向電動汽車的過渡鋪平道

在配電系統(tǒng)工具的幫助下，設計師的責任是驗證新設計是否符合功能要求和企業(yè)標準，同時還要最大程度地降低使用者在可預見的操作條件下受傷的風險。這包括創(chuàng)建腳本來檢測缺陷，如潛在電路，另外在設計時還必須考慮到正常操作條件以外的情況。一個功能齊全的配電系統(tǒng)將提供失效模式與效果分析工具來幫助完成這一步驟。

電子干擾具有自己的規(guī)律

當今的汽車都配有復雜的電子控制系統(tǒng)，整輛車使用了許多低電平感應器信號，因此相互間的干擾也就變得越來越稀松平常。電動汽車和混合動力汽車將要解決這些問題。

基本上同時運作的高電壓轉換負荷與低電平信號和網(wǎng)絡之間的結合必然會帶來噪音和交叉耦合的問題。設計工程師必須解決這些實際問題，同時還需要滿足國際標準化組織 (ISO) 和汽車工程師協(xié)會 (SAE) 等機構提出的嚴苛標準。

當能源輻射體(源)通過某種路徑變成出現(xiàn)不良反應的受體時，電磁干擾問題就會出現(xiàn)。總體說來，為達到性能、重量和成本目標，源和受體規(guī)格很可能是固定的，因此設計師將只能對路徑進行控制。

輻射體和受體設備的置放及鄰近狀態(tài)會對電磁干擾行為造成影響。在設計初期的架構構建階段，設計師可使用配電系統(tǒng)工具，根據(jù)具體設備指定的分離規(guī)則創(chuàng)建自定義的約束。

信號分離也會產(chǎn)生影響。就某些應用(尤其是航空領域應用)而言，分離被納入了規(guī)則。一款有用的配電系統(tǒng)工具集應該能夠在需要的時候接收獨立線路的分離代碼，然后將這一信息傳送至 MCAD 工具，用于三維分析。同樣地，該工具必須能夠在從定義一直到 MCAD 布局和制造繪圖的過程中管理同軸屏蔽。

和之前描述的建模工具一樣，基于有限元 (FE) 的電磁兼容和熱分析解決方案可與配電系統(tǒng)相互作用。KBL 是這兩款工具集之間的一種常見門戶系統(tǒng)。

架構構建挑戰(zhàn)

對于開發(fā)任何類型電動汽車平臺的汽車設計師來說，需要考慮的配置有很多，而且還要以最理想的狀態(tài)安裝進車內。這就會不可避免地出現(xiàn)一些問題，由于電動汽車平臺仍然是新事物，許多問題都幾乎沒有公認的解決方案：

電池可用的空間有多大?它們將如何充電?

電池需要分開置于兩處或更多地方嗎?

怎樣的發(fā)動機配置最適合車輛的預期用途?

設計師所選擇的配電系統(tǒng)工具必須能夠幫助他們評估采用不同設計方案對成本和重量的影響，從而生成圖形和數(shù)字報告。想象一下設計師是如何包裝一系列混合動力電動汽車的電池的。解決方案將可能包括在汽車后面安裝一個電池組或兩個電池組(如圖4所示)。

圖4：兩個電池置放方案可能產(chǎn)生兩種不同的重量、成本等。

通過使用虛擬原型替代實體模型，配電系統(tǒng)設計工具使設計師能夠迅速構建兩種解決方案的場景，確定哪種方案的重量更輕、使用的電線和組件更少等。創(chuàng)建自定義報告甚至根據(jù)對于項目目標的重要性改變各個設計約束的優(yōu)先順序都是有可能的。

結論

電動汽車平臺給設計師帶來了很多新的挑戰(zhàn)，從電池置放到配電，再到消除高低電平信號之間的串話。如今領先的配電系統(tǒng)設計環(huán)境融合了這些設計師完成產(chǎn)品計劃和應對未來純電動車需求所必備的特征。

作者簡介

Phil Davies 是明導國際 (Mentor Graphics) 集成電氣系統(tǒng)部門產(chǎn)品經(jīng)理。他與 BAR 和本田 F1 車隊合作了11年，期間他擔任電子設計經(jīng)理。他還擁有15年的電子和電氣系統(tǒng)應用經(jīng)驗。他的經(jīng)驗涉及眾多 MCAD 和 ECAD 工具，包括 CATIA V5 與 Enovia、西門子 NX 與 Teamcentre、SAP 以及 VeSys Classic 的使用和部署。