协同电气仿真MCAD和PLM的汽车设计-MentorGraphics.PDF

协同电气仿真协同电气仿真、、 MCAD和和PLM的汽车设计的汽车设计 协同电气仿真协同电气仿真、、 和和 的汽车设计的汽车设计 John Wilson 业务发展经理 集成电气系统分部 Mentor Graphics 现代汽车确实是一个大型的复杂的机电系统。为设计这些系统，许多公司正在转向虚 拟样机技术，通过创建软件 “模型”来研究、优化，该方法的成本远远低于实际样件的成 本。虚拟的范围不仅仅局限于机械组件，而且还包括电气仿真以预测电气行为和性能。两 者不能互相隔离，设计者必须考虑跨部门整合和同步协调、数据管理以及电气和机械领域 的设计变更。 电气仿真电气仿真尽早尽早开始开始 电气仿真电气仿真尽早尽早开始开始 在初始设计阶段的电气仿真可以揭示那些需要进行重新设计的问题。电气系统和物理 设计是相互依存的，因此，在电气系统中的变更可能要求机构的布置发生变化。架构的变 化－不管是电气的还是机构的－在设计的早期阶段实现会更简单、成本更低。 仿真减少了物理样机的需求，同时缩短了时间降低了成本。重要的是，基于计算机的 方法承担了验证设计完整性的过程，远远超出采用物理样机的方法所能达到的结果。汽车 的电气子系统、嵌入式软件和数据网络可以支持大范围的数据交互，这些数据能够非常容 易地结合在一起，这种结合将会给汽车服务带来一个主要的问题。采用物理样机的方法是 不太可能找到这些问题的，而仿真可以在产品投入服务之前就揭示那些最了不起眼的问 题。 不仅仅验证直流电不仅仅验证直流电 不仅仅验证直流电不仅仅验证直流电 仿真工具可以用来验证和支持电气设计过程中的许多阶段。最常用的直流仿真工具可 以验证导线的截面积、保险丝和供电。这种电气仿真模型的基础就是电气系统中每一个用 电设备和导线的“电气模型”。直流分析模型是相对简单的电阻模型。 连续性/定性仿真模型是直流仿真的变种，使用了比直流模型更为简单的电气模型，但 是为工程师创建布线设计提供了强大的设计支持。在每个用电设备和导线在完成布置后， 该仿真即可辨识连续性和连接错误的问题。 瞬态仿真被广泛用于模拟电感电路如包含马达和荧光放电照明，它和启动和稳态功耗 有显著差别。仿真工具指导这些设计以适应这些最坏状况下的电流。 通过建立收发器模拟、数字和模拟数字混合信号以及传 线路行为等模型，仿真工具 可以对车载网络是否正确运行进行验证。这些数字网络的具体布局以及组件之间的物理距 离能影响它们的性能，因此电气和物理设计工具之间的紧密集成是必不可少的。 线径线径、潜藏电路及其他、潜藏电路及其他 线径线径、、潜藏电路及其他潜藏电路及其他 在电气仿真初期，工具主要保证零件如保险丝、导线选型正确。现今的系统可以确认 电气系统的行为在任何情况下都正确无误，同时也可能验证零件失效时的良性行为。 仿真工具必须遍历多个方案中的电气设计，这些方案代表了在汽车服务过程中出现的 每一种电气开关的开闭和/或零件的失效模式。再次说明，这里有很多很多的排列组合。 仿真是计算密集型的任务，但是它能够揭示不可预见的失效，如果得不到解决，会影响最 终用户的舒适性或者安全性。 设计不良的电气系统可以包含“潜藏电路”。这种结果发生在某一特定的开关位置组 合或者是零件故障时，电流流入到不应该有电流的回路。零件可能被激活或者被冻结，或 者灯变暗或关闭，呈现出随机性。今天，越来越多的公司把潜藏电流仿真加入到评估过 程。 电气故障失效模式分析(FMEA)为确保组件故障不影响安全或者产品的完整性是至关重 要的。在一个复杂的汽车系统中，单个组件故障可以产生影响其他电气系统的连锁的副作 用。这些只能通过计算仿真来评估数以百万计的可