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          基于仿真的設(shè)計(jì)集成提高混合動(dòng)力車(chē)輛的可靠性

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          作者: 時(shí)間:2010-01-13 來(lái)源:電子產(chǎn)品世界 收藏

            由于存在集成要求,汽車(chē)成為一種設(shè)計(jì)、制造和維護(hù)都最為復(fù)雜的系統(tǒng),魯棒的設(shè)計(jì)方法為設(shè)計(jì)可靠的車(chē)輛系統(tǒng)提供了架構(gòu)。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/104896.htm

            人們過(guò)去開(kāi)發(fā)電動(dòng)汽車(chē)是為了解決較高的燃油成本和日益增加的尾氣排放問(wèn)題,然而,它們的發(fā)展因行駛距離有限且缺乏支持基礎(chǔ)設(shè)施(即充電站)而受害不淺。汽車(chē)的先進(jìn)性在于內(nèi)燃機(jī)引擎和電動(dòng)車(chē)之間的轉(zhuǎn)換橋?;旌蟿?dòng)力汽車(chē)的燃油效率高,電動(dòng)汽車(chē)能夠降低排放,從而使行駛距離更遠(yuǎn),并便于利用內(nèi)燃機(jī)引擎的基礎(chǔ)設(shè)施獲得能源支持。

            在混合動(dòng)力汽車(chē)中,動(dòng)力總成包括來(lái)自?xún)?nèi)燃機(jī)引擎和電動(dòng)車(chē)的組件。系統(tǒng)組件的清單包括:一個(gè)電池包、一臺(tái)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)和一臺(tái)內(nèi)燃機(jī)引擎。內(nèi)燃機(jī)引擎向系統(tǒng)提供電力和機(jī)械力?;旌蟿?dòng)力汽車(chē)的動(dòng)力總成采用三種配置:串聯(lián)配置、并聯(lián)配置和串并聯(lián)組合配置。無(wú)論采用何種配置,汽車(chē)的可靠工作都取決于對(duì)動(dòng)力總成組件的成功集成。

            機(jī)電系統(tǒng)

            標(biāo)準(zhǔn)和混合動(dòng)力汽車(chē)都依賴(lài)于電力、機(jī)械和軟件技術(shù)的集成,人們?cè)絹?lái)越多地采用和軟件來(lái)控制或取代機(jī)械的工作。這三個(gè)設(shè)計(jì)學(xué)科的交集就成為機(jī)械電子學(xué)?;旌蟿?dòng)力汽車(chē)就是機(jī)械電子設(shè)計(jì)的核心。

            把這些技術(shù)結(jié)合到一輛標(biāo)準(zhǔn)的汽車(chē)中將面臨復(fù)雜的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn),其中,電子和軟件控制被用于非動(dòng)力源的應(yīng)用。在集成非動(dòng)力源系統(tǒng)的過(guò)程中,混合動(dòng)力汽車(chē)的設(shè)計(jì)面臨相同的挑戰(zhàn),并且汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)的電子和軟件控制更為復(fù)雜。因?yàn)檫@種集成要求,混合動(dòng)力汽車(chē)是有待設(shè)計(jì)、制造和維護(hù)的最為復(fù)雜的系統(tǒng)之一。

            隨著汽車(chē)復(fù)雜性的增加,人們開(kāi)始關(guān)心可靠性問(wèn)題。因此,設(shè)計(jì)混合動(dòng)力汽車(chē)系統(tǒng)需要一種系統(tǒng)的、有組織的開(kāi)發(fā)方法。為了確保系統(tǒng)可靠性,該組織方法需要從設(shè)計(jì)之初就把可靠性問(wèn)題作為設(shè)計(jì)過(guò)程的組成部分加以考慮。魯棒的設(shè)計(jì)方法提供設(shè)計(jì)可靠的混合動(dòng)力汽車(chē)系統(tǒng)所需要的有組織的架構(gòu)。

            魯棒設(shè)計(jì)(RobustDesign)方法是一種有組織和經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的開(kāi)發(fā)哲學(xué),其設(shè)計(jì)目的就是提供系統(tǒng)的可靠性。魯棒性的設(shè)計(jì)原則讓設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)能夠以可重復(fù)的過(guò)程來(lái)處理復(fù)雜的系統(tǒng)集成問(wèn)題。如下圖所示,基于魯棒設(shè)計(jì)的系統(tǒng)概念輸入信號(hào)并處理一個(gè)合適的響應(yīng)。然而,在典型的環(huán)境中,設(shè)計(jì)變更可能影響系統(tǒng)的性能。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)必須實(shí)現(xiàn)控制技術(shù)以補(bǔ)償設(shè)計(jì)的變化。

            魯棒設(shè)計(jì)流程的重點(diǎn)是降低設(shè)計(jì)變更對(duì)系統(tǒng)性能和可靠性的影響,這些變更可能來(lái)自設(shè)計(jì)的源內(nèi)部或外部,包括元器件容差、制造過(guò)程、用戶模式、環(huán)境和因系統(tǒng)老化等因素引起的變化。盡管這些變化種類(lèi)繁多,每一種因素都可能對(duì)系統(tǒng)的可靠性產(chǎn)生大的影響。魯棒性設(shè)計(jì)流程的主要目標(biāo)是:在解決這些變化引起的問(wèn)題同時(shí),要從性能、可靠性和成本等方面優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

            在典型的設(shè)計(jì)流程中,解決多種變化引起的問(wèn)題需要廣泛的測(cè)試。這意味著一旦系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成,必須做出原型并進(jìn)行測(cè)試。魯棒的設(shè)計(jì)流程需要測(cè)試多種變量,這意味著要構(gòu)建新的原型并測(cè)試每一種變量。顯然,采用這種設(shè)計(jì)-原型-測(cè)試流程來(lái)實(shí)現(xiàn)魯棒設(shè)計(jì)的方法太費(fèi)時(shí)間且實(shí)際上很昂貴。

            解決方法是把設(shè)計(jì)-原型-測(cè)試操作轉(zhuǎn)移到虛擬世界做仿真和分析。這就是常說(shuō)的虛擬原型。采用像Saber這樣的現(xiàn)代設(shè)計(jì)工具,設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)能設(shè)計(jì)和構(gòu)建其系統(tǒng)的虛擬原型,并在分配給傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)-原型-測(cè)試流程的時(shí)間和預(yù)算之內(nèi)運(yùn)行多次測(cè)試。因此,仿真和建模是實(shí)現(xiàn)魯棒設(shè)計(jì)流程的關(guān)鍵要求。

            

           

            圖1混合動(dòng)力乘用車(chē)的主要傳動(dòng)總成系統(tǒng)包括:電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)(前)、控制器(中)和電池包(后)

            



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