汽車新能源中電子設(shè)計(jì)的實(shí)踐

翁基明

[摘 要]為增強(qiáng)新能源汽車設(shè)計(jì)的可行性，人員及時(shí)展開相應(yīng)試驗(yàn)，通過利用先進(jìn)的測(cè)試軟件，輔以工控機(jī)、測(cè)功機(jī)、數(shù)據(jù)采集卡、電機(jī)控制器等硬件設(shè)備，形成一整套功能完善的多通道數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)。以電控平臺(tái)試驗(yàn)的方法，提高新能源汽車的故障報(bào)警、動(dòng)態(tài)檢測(cè)等能力，因此，要加強(qiáng)對(duì)新能源汽車的電子設(shè)計(jì)，并對(duì)關(guān)鍵部位進(jìn)行有效調(diào)試，從而降低成本及風(fēng)險(xiǎn)。

[關(guān)鍵詞]汽車新能源;電子設(shè)計(jì);實(shí)踐

一、前言

根據(jù)新能源汽車電子產(chǎn)品的需求，從電子設(shè)備的流程出發(fā)，以簡(jiǎn)單、有效的設(shè)計(jì)，提高新能源汽車控制器的控制能力。尊重客戶需求，大大降低電子產(chǎn)品成本，采取DFSS設(shè)計(jì)，提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性，并在設(shè)計(jì)過程中不斷優(yōu)化，從而保證電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段的產(chǎn)品質(zhì)量。執(zhí)行相應(yīng)的電子設(shè)計(jì)方案，明確新能源汽車電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)目標(biāo)，充分驗(yàn)證相應(yīng)功能是否切實(shí)可行，控制電機(jī)端電壓的平均值，確保設(shè)計(jì)的產(chǎn)品與客戶的最初期望相符合。

二、DFSS的相關(guān)介紹

DFSS是六西格瑪設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)稱，注重對(duì)客戶需求的分析與了解，降低產(chǎn)品成本，設(shè)定合理的設(shè)計(jì)目標(biāo)，遵照標(biāo)準(zhǔn)化流程，逐步完成電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)任務(wù)，從而有效提高電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性。

1. DFSS的特點(diǎn)

DFSS是以顧客為中心的產(chǎn)品設(shè)計(jì)思路，通過廣泛搜集市場(chǎng)信息，了解不同身份顧客的產(chǎn)品需求，便于有針對(duì)性地展開相應(yīng)的測(cè)試工作，保證最終設(shè)計(jì)的產(chǎn)品可以達(dá)到顧客的期望值。將相應(yīng)的設(shè)計(jì)任務(wù)分為子系統(tǒng)設(shè)計(jì)和層次設(shè)計(jì)這兩個(gè)部分，關(guān)注過程特性，對(duì)電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程的能力指標(biāo)和技術(shù)要求進(jìn)行重點(diǎn)分析。通過在設(shè)計(jì)初期制訂成本目標(biāo)及質(zhì)量目標(biāo)，同時(shí)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，提高新能源汽車電子產(chǎn)品的可靠性。

2. DFSS的設(shè)計(jì)流程

采用 DFSS設(shè)計(jì)時(shí)，首先確定電子產(chǎn)品功能，論證其可行性，接著細(xì)化并確認(rèn)產(chǎn)品的功能需求，了解電路設(shè)計(jì)內(nèi)容，預(yù)測(cè)可能發(fā)生的動(dòng)態(tài)情況，然后根據(jù)數(shù)學(xué)模型完成元器件選型工作，同時(shí)優(yōu)化產(chǎn)品和過程設(shè)計(jì)。在交付時(shí)間允許的條件下，進(jìn)一步提高電子產(chǎn)品的穩(wěn)健性，盡量減少產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程失效的可能，最后驗(yàn)證產(chǎn)品設(shè)計(jì)的期望水平，以試驗(yàn)法驗(yàn)證電子產(chǎn)品的安全性。

三、汽車新能源中電子設(shè)計(jì)的實(shí)踐

1.識(shí)別

新能源汽車整車控制器在全溫度范圍內(nèi)，工作時(shí)的正常電壓為8V到16V，因此在電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)人員及時(shí)明確電路設(shè)計(jì)中微控制器、收發(fā)器等硬件的電壓要求，蓄電池電壓在6V到16V情況下，微控制器和收發(fā)器可以正常運(yùn)行。

2.定義

根據(jù)電源部分的原理圖，設(shè)計(jì)穩(wěn)壓器，從而為收發(fā)器和微控制器提供充足電源，同時(shí)穩(wěn)壓器輸出的復(fù)位信號(hào)成為微控制器的復(fù)位輸入信號(hào)，從而完善電源電路功能。了解電源電路設(shè)計(jì)中的中間變量：二極管輸出電壓、穩(wěn)壓器輸出電壓、穩(wěn)壓器復(fù)位信號(hào)，這三個(gè)中間變量分別受控于相應(yīng)的干擾因子及控制因子。

3.優(yōu)化設(shè)計(jì)

依據(jù)整車需求，在滿足電路性能要求的情況下，設(shè)計(jì)人員采用DFSS法展開相應(yīng)設(shè)計(jì)工作，同時(shí)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，將設(shè)計(jì)成本控制在可承受范圍內(nèi)，更好地達(dá)到新能源汽車電子設(shè)計(jì)目標(biāo)。依據(jù)極限性能指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)元器件設(shè)計(jì)中的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，實(shí)踐中得知，DFSS設(shè)計(jì)中選用的ISR154-400可以滿足整車的需求。新能源汽車供油系統(tǒng)的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，及時(shí)采用電子控制技術(shù)，精確控制油耗，采用多點(diǎn)式電子控制燃油噴射技術(shù)，不僅可以有效控制噴油量和噴油時(shí)間，還可以最大限度地減少石油的消耗，充分體現(xiàn)出節(jié)能設(shè)計(jì)。注重控制系統(tǒng)優(yōu)化，對(duì)系統(tǒng)控制功能作改進(jìn)，提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能，有利于改善新能源汽車的總體性能。

4.驗(yàn)證過程

構(gòu)建完善的新能源汽車電子設(shè)計(jì)試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其中主要涉及機(jī)械部件和測(cè)控系統(tǒng)這兩個(gè)部分，通過模擬新能源汽車運(yùn)行工況及工作模式，有效驗(yàn)證新能源汽車電子部位設(shè)計(jì)的有效性與安全性。首先驗(yàn)證發(fā)動(dòng)機(jī)起步加速的設(shè)計(jì)效果，將工控機(jī)進(jìn)行初始化，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，閉合發(fā)動(dòng)機(jī)離合器，隨著油門開度的增加，車速也隨之增加，車速為25km/h時(shí)，松開油門，卸掉負(fù)載，車速減到0時(shí)，關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，同時(shí)保存數(shù)據(jù)。然后進(jìn)行電機(jī)啟動(dòng)試驗(yàn)，打開測(cè)控系統(tǒng)，將循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行速度調(diào)至500m/s，設(shè)定輸出電壓及輸出電流，啟動(dòng)電源，及時(shí)觀察轉(zhuǎn)速變化。通過展開試驗(yàn)，了解到測(cè)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能的有效控制，達(dá)到新能源汽車零部件試驗(yàn)中的功能需求，設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)具有很強(qiáng)的抗干擾能力。

四、結(jié)語

本文首先介紹DFSS的主要特點(diǎn)及設(shè)計(jì)流程，便于更多地了解DFSS的知識(shí)。然后針對(duì)汽車新能源中電子設(shè)計(jì)的實(shí)踐作具體分析，遵循標(biāo)準(zhǔn)化的識(shí)別、定義、優(yōu)化、驗(yàn)證等流程，根據(jù)微控制器、收發(fā)器等硬件的電壓要求，進(jìn)行有效設(shè)計(jì)，完善電源電路功能。并模擬新能源汽車運(yùn)行工況及工作模式，分別驗(yàn)證發(fā)動(dòng)機(jī)起步加速的設(shè)計(jì)效果、電機(jī)啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速變化等內(nèi)容，保證電子設(shè)計(jì)的可靠性及安全性，從而達(dá)到客戶的預(yù)期值。

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[作者單位]

揚(yáng)州高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校

（編輯：鄭曉燕）