協(xié)同電氣仿真、 MCAD和PLM的汽車設(shè)計
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電氣仿真盡早開始
在初始設(shè)計階段的電氣仿真可以揭示那些需要進(jìn)行重新設(shè)計的問題。電氣系統(tǒng)和物理設(shè)計是相互依存的，因此，在電氣系統(tǒng)中的變更可能要求機(jī)構(gòu)的布置發(fā)生變化。架構(gòu)的變化－不管是電氣的還是機(jī)構(gòu)的－在設(shè)計的早期階段實現(xiàn)會更簡單、成本更低。
仿真減少了物理樣機(jī)的需求，同時縮短了時間降低了成本。重要的是，基于計算機(jī)的方法承擔(dān)了驗證設(shè)計完整性的過程，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出采用物理樣機(jī)的方法所能達(dá)到的結(jié)果。汽車的電氣子系統(tǒng)、嵌入式軟件和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)可以支持大范圍的數(shù)據(jù)交互，這些數(shù)據(jù)能夠非常容易地結(jié)合在一起，這種結(jié)合將會給汽車服務(wù)帶來一個主要的問題。采用物理樣機(jī)的方法是不太可能找到這些問題的，而仿真可以在產(chǎn)品投入服務(wù)之前就揭示那些最了不起眼的問題。
不僅僅驗證直流電
仿真工具可以用來驗證和支持電氣設(shè)計過程中的許多階段。最常用的直流仿真工具可以驗證導(dǎo)線的截面積、保險絲和供電。這種電氣仿真模型的基礎(chǔ)就是電氣系統(tǒng)中每一個用電設(shè)備和導(dǎo)線的"電氣模型"。直流分析模型是相對簡單的電阻模型。
連續(xù)性/定性仿真模型是直流仿真的變種，使用了比直流模型更為簡單的電氣模型，但是為工程師創(chuàng)建布線設(shè)計提供了強(qiáng)大的設(shè)計支持。在每個用電設(shè)備和導(dǎo)線在完成布置后，該仿真即可辨識連續(xù)性和連接錯誤的問題。
瞬態(tài)仿真被廣泛用于模擬電感電路如包含馬達(dá)和熒光放電照明，它和啟動和穩(wěn)態(tài)功耗有顯著差別。仿真工具指導(dǎo)這些設(shè)計以適應(yīng)這些最壞狀況下的電流。
通過建立收發(fā)器模擬、數(shù)字和模擬數(shù)字混合信號以及傳輸線路行為等模型，仿真工具可以對車載網(wǎng)絡(luò)是否正確運(yùn)行進(jìn)行驗證。這些數(shù)字網(wǎng)絡(luò)的具體布局以及組件之間的物理距離能影響它們的性能，因此電氣和物理設(shè)計工具之間的緊密集成是必不可少的。
線徑、潛藏電路及其他
在電氣仿真初期，工具主要保證零件如保險絲、導(dǎo)線選型正確?，F(xiàn)今的系統(tǒng)可以確認(rèn)電氣系統(tǒng)的行為在任何情況下都正確無誤，同時也可能驗證零件失效時的良性行為。
仿真工具必須遍歷多個方案中的電氣設(shè)計，這些方案代表了在汽車服務(wù)過程中出現(xiàn)的每一種電氣開關(guān)的開閉和/或零件的失效模式。再次說明，這里有很多很多的排列組合。仿真是計算密集型的任務(wù)，但是它能夠揭示不可預(yù)見的失效，如果得不到解決，會影響最終用戶的舒適性或者安全性。
設(shè)計不良的電氣系統(tǒng)可以包含"潛藏電路"。這種結(jié)果發(fā)生在某一特定的開關(guān)位置組合或者是零件故障時，電流流入到不應(yīng)該有電流的回路。零件可能被激活或者被凍結(jié)，或者燈變暗或關(guān)閉，呈現(xiàn)出隨機(jī)性。今天，越來越多的公司把潛藏電流仿真加入到評估過程。
電氣故障失效模式分析(FMEA)為確保組件故障不影響安全或者產(chǎn)品的完整性是至關(guān)重要的。在一個復(fù)雜的汽車系統(tǒng)中，單個組件故障可以產(chǎn)生影響其他電氣系統(tǒng)的連鎖的副作用。這些只能通過計算仿真來評估數(shù)以百萬計的可能性并確定嚴(yán)重的問題來進(jìn)行預(yù)測。
MCAD ECAD協(xié)同工作
計算機(jī)技術(shù)出現(xiàn)的早期就出現(xiàn)了電氣仿真工具，但是直到近來這些工具都還沒有被廣泛應(yīng)用于汽車設(shè)計過程。這部分是因為電氣設(shè)計與物理布置是相互依存的。例如，導(dǎo)線的電阻依賴于它的電阻率和長度。在分析模型中，電氣分析工程師必須確保所有的導(dǎo)線長度被完整定義。傳統(tǒng)上這是一個勞動密集型的過程，隨著設(shè)計復(fù)雜型的增加已經(jīng)越來越不適用。
現(xiàn)代解決方案是采用ECAD與MCAD工具的交互式接口。ECAD工具把每根導(dǎo)線的"點(diǎn)－點(diǎn)"信息發(fā)送到MCAD工具。 MCAD工具把這些導(dǎo)線布置到三維線纜網(wǎng)絡(luò)，然后把導(dǎo)線的長度信息返回到ECAD工具。
在電氣和機(jī)構(gòu)設(shè)計之間也存在著同步的問題。實際上，在設(shè)計最為緊張的階段，電氣和機(jī)械設(shè)計變更幾乎每天都在發(fā)生，而每一個設(shè)計是由許多的子系統(tǒng)設(shè)計組成的。電氣仿真工程師必須確保當(dāng)前設(shè)計階段的仿真和分析結(jié)果的正確性。這種數(shù)據(jù)管理的挑戰(zhàn)會影響電氣仿真工程師、零件工程師、制造工程師及其他人。
最初，簡單的文件管理工具遇到過這樣的挑戰(zhàn)，但是對應(yīng)成百上千的文件和對每個文件的多版本，現(xiàn)在的PLM系統(tǒng)提供了更高層次的控制。電氣設(shè)計工具中已經(jīng)具備了更進(jìn)一步的數(shù)據(jù)管理控制，以確保導(dǎo)線和線束設(shè)計、零件定義和電氣仿真模型之間的同步。由此，通過ECAD系統(tǒng)自動驗證和檢查以及報告任何過時的設(shè)計，工程師能夠操縱、同步不同的設(shè)計集合。
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