设计更可靠的汽车电子设备的4种方法

从发动机管理系统(燃油喷射率、排放控制、冷却系统)和自动控制系统(车道、速度、停车辅助、自适应巡航控制)到信息娱乐系统和舒适系统(气候控制、电子座椅调节、自动雨刮器等)，现代汽油动力和电动汽车的电子设备比以往任何时候都多。事实上，驱动现代汽车的微处理器和芯片现在如此普遍，以至于它们实际上与钢铁和铝一样是一种商品。

根据德勤的一项研究，¹电子产品占新车总成本的40%，预计在未来几年内将增长到45%。确保汽车电子设备的可靠性是设计师和制造商在向市场部署新车型时必须考虑的首要问题。Ansys仿真软件可以帮助原始设备制造商(oem)和供应商可靠性设计(DfR)从项目开始——从集成电路(ic)一直到印刷电路板(pcb)和外壳。

汽车电子的四大类

汽车电子通常可以分为四个不同的类别。

• 功能的电子产品(对车辆运行至关重要):防抱死制动系统(ABS)、自动变速器控制、启动器、燃油喷射、前灯和机电驻车制动器。
• 符合法规的电子产品(由NHTSA或DOT授权):安全气囊、排放控制、备用摄像头和碰撞检测雷达。
• 区分电子(独特的、以客户为导向的技术):信息娱乐、自适应巡航控制、Wi-Fi连接和高级驾驶辅助系统(ADAS)。
• 增长机会(适用于一般车辆):碰撞检测、仪表盘显示器、平视显示器(HUD)、增强的信息娱乐系统、车对车通信(V2V)和改进的Wi-Fi。

由于汽车使用环境中电子设备的数量和种类繁多，包括自动驾驶汽车的潜在更长的工作周期，以及消费者需求驱动的更长的使用寿命要求，汽车电子设计师和制造商必须考虑虚拟验证和物理测试，以保持成本在合理的速度，并满足不断缩短的开发时间表。华体会官网app下载新浪

故障测试

电子产品的使用并不新鲜，其他行业，如消费电子和高科技，必须满足一些要求，包括:

• 静止/有限的振动
• 几乎没有机械冲击
• 低湿度/受控温度的办公环境
• 可预测的占空比

虽然这些动力对于家用电子产品来说是理想的，但汽车电子产品所暴露的压力源要极端得多，包括:

• 恶劣的移动环境
• 温度波动大
• 持续的振动——在发生事故的情况下，突然的震动
• 长寿命;与手机或笔记本电脑不同，汽车的寿命预计为10年

再加上不断缩小的特征尺寸，包括环境和运动传感器、车载计算机系统和网络，以及车辆控制执行器。突然之间，最佳性能可预见性在1年、5年甚至10年的驾驶时间里出现了变化，性能下降会造成损失。

设计更可靠的汽车电子产品

为了设计更可靠的汽车电子设备，有许多最佳实践需要考虑。

消除测试过程中的故障

多达73%的产品开发成本陷入了“修复-失败-修复-重复”的循环中。当电子产品进行物理测试时，它们可以经过几轮设计周期来修复未发现的故障模式。然而，这可能是昂贵和耗时的。虚拟原型或模拟是在产品实际制造之前测试故障的最佳方法之一。

然而，模拟必须包括准确性材料输入适当的加载条件确保仿真结果尽可能接近物理现实。这通过在设计阶段早期发现故障来减少设计周期，允许工程师在生产物理原型之前进行设计更改。模拟并不能完全取代物理测试，但它可以大大减少执行的测试次数。

重用工程理念和资产

制造的许多汽车电子产品可以利用模型重用的优势。一旦创建了可靠的模型，就可以继续为将来的版本重用和优化它。这个概念也可以用于仿真，其中仿真模型可以根据新的可靠性和安全性要求进行重用和更新。

使用仿真来帮助辅助设计的好处是提供了多种配置和数据管理、可视化、透明度和协作。所有仿真模型和结果都记录下来以备将来使用，自动化和优化工作流程可用于促进设计决策。

此外，适当的透明数据管理允许不同的部门(如电气和机械工程部门)在一个共同的设计上一起工作，并确保所有跨部门的可靠性目标得到满足，数据被有效地来回传递。

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审核供应商

如果您是原始设备制造商(OEM)，审核您的汽车电子供应商也非常重要。自疫情开始以来，供应链受到了影响，尤其是汽车行业。供应链已经放缓，为……的扩散开辟了道路仿冒品或替代品。不幸的是，通常很难判断一个零件是假冒的。审计供应商或对收到的零件进行强有力的设计审查，以确保它们是有效的，这一点很重要。

确保生产符合规范

在将汽车电子产品纳入整个汽车制造过程之前，必须满足许多规格和要求。其中一些规范包括最近更新的GMW 3172、VW 8000和ISO 26262安全标准。这些标准中的大多数要求电子设备在某些温度、振动水平、湿度水平等条件下以可靠的水平运行。可以执行物理测试以确保电子部件符合这些可靠性规范，但也可以使用仿真工作流程来查看电子设计是否符合这些要求，然后再构建物理原型。大多数这些仿真工作流程包括多物理场，并涉及许多不同的软件工具。这允许用户在考虑电热机械应力对车辆内电子部件的影响的同时，尽可能地执行最可靠和准确的分析。

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参考文献

1. ”电子产品占新车成本的40%。”《汽车与司机》，2020年5月2日。