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

圖3：領(lǐng)先的配電系統(tǒng)工具可以分析直流電現(xiàn)象、溫度效應(yīng)等。通過高效的相互合作，一個(gè)系統(tǒng)建模工具集可以增加對(duì)時(shí)間域和交流電行為的多物理分析和預(yù)測(cè)。

配電系統(tǒng)平臺(tái)與系統(tǒng)建模工具的配對(duì)解決了高電平設(shè)計(jì)的權(quán)衡問題，例如比較感應(yīng)電機(jī)與無刷直流電機(jī)的駕駛性能或電池壽命。同樣，這也有助于決定低電平設(shè)計(jì)的取舍問題，例如電機(jī)驅(qū)動(dòng)效率與轉(zhuǎn)換頻率或功率設(shè)備組件選擇。

近年來，復(fù)雜的控制系統(tǒng)（如碰撞躲避系統(tǒng)）增加了汽車網(wǎng)絡(luò)的通信量，因此需要擴(kuò)大相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)容量。電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車也延續(xù)了這一趨勢(shì)。一個(gè)簡(jiǎn)單的混合動(dòng)力汽車停止/啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)可能涉及多達(dá)26個(gè)獨(dú)立電子控制單元之間的通信2。最后，F(xiàn)lexray（10兆比特/秒）等技術(shù)將取代更舊、速度更慢的 CAN（1兆比特/秒）網(wǎng)絡(luò)。顯然，選擇一個(gè)能建立各種抽象性和復(fù)雜性水平不同的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和協(xié)議模型的配電系統(tǒng)解決方案非常重要。

支持安全性

對(duì)人類來講，大于80伏的直流電即可致命。由于有些電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的電壓可能達(dá)到600伏直流電，因此每種能想象得到的安全隱患都必須要考慮到。

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)見的操作條件下受傷的風(fēng)險(xiǎn)。這包括創(chuàng)建腳本來檢測(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)今的汽車都配有復(fù)雜的電子控制系統(tǒng)，整輛車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越稀松平常。電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車將要解決這些問題。

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)帶來噪音和交叉耦合的問題。設(shè)計(jì)工程師必須解決這些實(shí)際問題，同時(shí)還需要滿足國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織 (ISO) 和汽車工程師協(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）通過某種"路徑"變成出現(xiàn)不良反應(yīng)的"受體"時(shí)，電磁干擾問題就會(huì)出現(xiàn)?？傮w說來，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(gòu)構(gòu)建挑戰(zhàn)

對(duì)于開發(fā)任何類型電動(dòng)汽車平臺(tái)的汽車設(shè)計(jì)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(jìn)車內(nèi)。這就會(huì)不可避免地出現(xiàn)一些問題，由于電動(dòng)汽車平臺(tái)仍然是新事物，許多問題都幾乎沒有公認(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"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)汽車的電池的。解決方案將可能包括在汽車后面安裝一個(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。