导致成本和重量增加
2020-08-14 04:14
来源:未知
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报告作者: mike stamper, mentor automotive

使你的设计工程师能在制造原型之前不断地进行设计分析,不但可以节约时间和金钱,还能提高你的产品的可靠性。大部分电气设计测试开始于成本最高的原型阶段,在图4中沿红线用淡色曲线表示。如果你先在创意到逻辑设计阶段花了较多的时间和精力,那么在整合过程中所花的时间、金钱和精力就会少得多,保修和召回成本也会减少。

b. 分析和模拟

背景:

这个过程由于其人工性质而极易出错。你可能发现报警,也确实有情况,但汽车和飞机却仍在正常行驶和飞行。原因如下:

全文要点与大纲如下:

d. 选对工具,轻松上手

这类测试,有时称作“电线冒烟测试”,是用物理原型车来进行,费钱费时。这类测试原理如下所述:简单来说,引起负荷端短路(高压侧、低压侧或负荷两端),对电路进行观测。如果电线包覆材料在保险丝熔断前开始冒烟,则要研究解决办法。这可能涉及更换更大规格的保险丝、熔断时间更短的保险丝、更粗的电线、不同材质的电线等。图6为概念示意图。

在以这种方式进行模拟时总是会缺少的一项重要信息是汽车的实际配置。并非所有负荷都存在于所有汽车上。以一辆可选配导航系统的汽车为例。要进行哪种模拟,带导航还是不带导航?让我们将选配天窗添加到组合中:现在,你有22 = 4种车型要模拟。当加入更多选配内容后,可以看到,模拟组合的数字升至2n,其中,n=选配件的数量。

有一种成本更低廉、更准确的设计方式。方向正确的一步是,以可用软件进行分析的电子格式采集设计数据。利用适当的设计工具,工程师和设计师可执行实施正确构建 (correct-by-construction) 设计方法的准则。可以在制作物理原型之前,很早就发现过程中的问题——也许完全不再需要制作原型。

防止汽车线束发生灾难性过载,是一条关键的设计准则。设计师必须确保熔断策略能保护线路。这个过程一般涉及人工计算每条线的最大负荷,然后将结果与多年前创建的电子表进行比较。

这类分析一般在物理测试中进行。这需要在设计完成后制造一辆造价高昂的原型车,成本可能高达百万美元以上。制造这类原型车的目的不只是进行电气测试,也是为了进行物理测试。这种性质的短路测试具有损坏线路的风险,可能需要进行昂贵的维修,以便使车辆为计划进行的下次测试做好准备。在设计完成前,在制造昂贵的原型车之前,这类测试应在虚拟环境中进行,并应对公司中的每一位线束工程师公开,而不是掌握在少数模拟专家的手中。

这类测试背后的主要驱动因素是耐用性。随着电线在高负荷条件下温度的升高,电线包覆层开始冒烟,电线的耐用性降低。这可能导致任何数量的耐用性问题。随着电线绝缘性减弱,电线可能变脆,并可能导致里面的裸线暴露在外,造成短路危险。想象一下,在行驶过程中,安全气囊电路意外短路,安全气囊打开的情形。保修和召回成本惊人。先期测试做得越多,参与测试工作的设计工程师越多,测试工作越轻松,产品也越完善。

g. 不再需要原型

e. 你可以这样做

对于专业从事电机模型和线路模型创建的模拟和建模专家来说,数十亿种汽车组合的复杂性超出了任何模拟的范围。即便你能运行如此之多的模拟,也没有足够的时间,来解读所有形成的模拟图表,以便在车辆投入量产前进行有意义的设计变更。设计到制造的时间一年年缩短;没有时间以这种方式进行模拟,这迫使设计师不得不根据电子表格中或纸质的历史查询表来选择电线和保险丝的规格。假如没有人工错误,设计师通常最后完成的是一种过保护设计,导致成本和重量增加。

h. 保险丝熔断时间 vs. 电线冒烟特性

在谈到电路保护时,我们经常听到“模拟”和“分析”这两个词。虽然模拟往往被誉为线束保护设计的救星,但却很少实施,而如果实施的话,会造成过程中的巨大瓶颈。首先,必须由一名训练有素、技术高超的专家来创建复杂的模型,运行模拟,然后分析结果。接着,结果被反馈给线束工程团队,而他们则必须根据往往既复杂又难懂的图表和结果做出决定。

工程师和设计师聪明无比。很多设计的确延续了很多年。历史告诉他们哪些有用,哪些没用——但我们必须提出这样的问题:这是最有效的设计方式吗?

i. 小结

a. 概述

电路处于过保护状态。由于大部分设计过程的人工性质,设计师往往过于谨慎;这意味着所采用的电线比实际负荷所需的更粗。

图4的图表显示了在汽车的设计周期中进行设计变更的相对成本。越晚发现问题,成本越高。汽车制造商一年的保修和召回费用高达数十亿美元,这对那些直到汽车已经交到客户手中才发现问题的企业来说,严重影响了他们的盈利。你要在设计过程中及早发现问题。

防止汽车线束发生灾难性过载,是一条关键的设计准则。设计师必须确保熔断策略能保护线路。这个过程一般涉及人工计算每条线的最大负荷,然后将结果与多年前创建的电子表进行比较。

物理测试。制作出造价高昂的物理原型,由测试工程师对设计进行物理测试,以确保电路受到保护。这既费时间又费金钱,而且往往处于设计过程的后期阶段,导致因这项测试而带来的设计变更的代价十分高昂。

c. 怎么办?

在日本开始盛行的一项分析是,调整保险丝的尺寸,使保险丝在短路测试中,在电线包覆材料开始冒烟之前熔断。日本电线制造商开始公布电线的冒烟特性,以便汽车制造商与线束制造商可以进行这种保险丝尺寸调整和电线尺寸调整。

f. 问题早发现,多省钱

解决这一难题的方法是,利用这些模拟专家的专长,使每位工程师都能对他们的设计进行分析,并提供快速而有意义的反馈。通过抓住电线和保险丝尺寸规格准则(这是你的工程知识产权),我们相信,你的设计工具会让你的工程师知道是否有问题。分析工具应对汽车进行分析,向工程师直接指出具体问题所在,并且根据你的工程技术知识提出解决这些问题的办法。细看各种选配内容的详细模拟运行的图表和曲线图,是一个很长的过程,仍有待解释数据。

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