先進(jìn)的配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具為向電動(dòng)汽車(chē)的過(guò)渡鋪平道

在配電系統(tǒng)工具的幫助下，設(shè)計(jì)師的責(zé)任是驗(yàn)證新設(shè)計(jì)是否符合功能要求和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還要最大程度地降低使用者在可預(yù)見(jiàn)的操作條件下受傷的風(fēng)險(xiǎn)。這包括創(chuàng)建腳本來(lái)檢測(cè)缺陷，如潛在電路，另外在設(shè)計(jì)時(shí)還必須考慮到正常操作條件以外的情況。一個(gè)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(lái)幫助完成這一步驟。

電子干擾具有自己的規(guī)律

當(dāng)今的汽車(chē)都配有復(fù)雜的電子控制系統(tǒng)，整輛車(chē)使用了許多低電平感應(yīng)器信號(hào)，因此相互間的干擾也就變得越來(lái)越稀松平常。電動(dòng)汽車(chē)和混合動(dòng)力汽車(chē)將要解決這些問(wèn)題。

基本上同時(shí)運(yùn)作的高電壓轉(zhuǎn)換負(fù)荷與低電平信號(hào)和網(wǎng)絡(luò)之間的結(jié)合必然會(huì)帶來(lái)噪音和交叉耦合的問(wèn)題。設(shè)計(jì)工程師必須解決這些實(shí)際問(wèn)題，同時(shí)還需要滿(mǎn)足國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織 (ISO) 和汽車(chē)工程師協(xié)會(huì) (SAE) 等機(jī)構(gòu)提出的嚴(yán)苛標(biāo)準(zhǔn)。

當(dāng)能源輻射體(源)通過(guò)某種路徑變成出現(xiàn)不良反應(yīng)的受體時(shí)，電磁干擾問(wèn)題就會(huì)出現(xiàn)?？傮w說(shuō)來(lái)，為達(dá)到性能、重量和成本目標(biāo)，源和受體規(guī)格很可能是固定的，因此設(shè)計(jì)師將只能對(duì)路徑進(jìn)行控制。

輻射體和受體設(shè)備的置放及鄰近狀態(tài)會(huì)對(duì)電磁干擾行為造成影響。在設(shè)計(jì)初期的架構(gòu)構(gòu)建階段，設(shè)計(jì)師可使用配電系統(tǒng)工具，根據(jù)具體設(shè)備指定的分離規(guī)則創(chuàng)建自定義的約束。

信號(hào)分離也會(huì)產(chǎn)生影響。就某些應(yīng)用(尤其是航空領(lǐng)域應(yīng)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(yīng)該能夠在需要的時(shí)候接收獨(dú)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(guò)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(jiàn)門(mén)戶(hù)系統(tǒng)。

架構(gòu)構(gòu)建挑戰(zhàn)

對(duì)于開(kāi)發(fā)任何類(lèi)型電動(dòng)汽車(chē)平臺(tái)的汽車(chē)設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)，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(jìn)車(chē)內(nèi)。這就會(huì)不可避免地出現(xiàn)一些問(wèn)題，由于電動(dòng)汽車(chē)平臺(tái)仍然是新事物，許多問(wèn)題都幾乎沒(méi)有公認(rèn)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(kāi)置于兩處或更多地方嗎?

怎樣的發(fā)動(dòng)機(jī)配置最適合車(chē)輛的預(yù)期用途?

設(shè)計(jì)師所選擇的配電系統(tǒng)工具必須能夠幫助他們?cè)u(píng)估采用不同設(shè)計(jì)方案對(duì)成本和重量的影響，從而生成圖形和數(shù)字報(bào)告。想象一下設(shè)計(jì)師是如何包裝一系列混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)的電池的。解決方案將可能包括在汽車(chē)后面安裝一個(gè)電池組或兩個(gè)電池組(如圖4所示)。

圖4：兩個(gè)電池置放方案可能產(chǎn)生兩種不同的重量、成本等。

通過(guò)使用虛擬原型替代實(shí)體模型，配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具使設(shè)計(jì)師能夠迅速構(gòu)建兩種解決方案的場(chǎng)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(bào)告甚至根據(jù)對(duì)于項(xiàng)目目標(biāo)的重要性改變各個(gè)設(shè)計(jì)約束的優(yōu)先順序都是有可能的。

結(jié)論

電動(dòng)汽車(chē)平臺(tái)給設(shè)計(jì)師帶來(lái)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(hào)之間的串話。如今領(lǐng)先的配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)境融合了這些設(shè)計(jì)師完成產(chǎn)品計(jì)劃和應(yīng)對(duì)未來(lái)純電動(dòng)車(chē)需求所必備的特征。

作者簡(jiǎn)介

Phil Davies 是明導(dǎo)國(guó)際 (Mentor Graphics) 集成電氣系統(tǒng)部門(mén)產(chǎn)品經(jīng)理。他與 BAR 和本田 F1 車(chē)隊(duì)合作了11年，期間他擔(dān)任電子設(shè)計(jì)經(jīng)理。他還擁有15年的電子和電氣系統(tǒng)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。他的經(jīng)驗(yàn)涉及眾多 MCAD 和 ECAD 工具，包括 CATIA V5 與 Enovia、西門(mén)子 NX 與 Teamcentre、SAP 以及 VeSys Classic 的使用和部署。