基于saber的 汽车电气可靠性设计 - big-bit. · pdf filejmag-rt 电机模型 坡道
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才略科技12014/3/5
© 2014 Greatalent Tech, Inc. (1)Predictable Success
基于Saber的汽车电气可靠性设计
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主要内容
Synopsys与才略科技
SABER与汽车设计
SABER健壮性设计流程
SABER与汽车产业供应链
SABER成功用户一览
才略科技22014/3/5
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主要内容
Synopsys与才略科技
SABER与汽车设计
SABER健壮性设计流程
SABER与汽车产业供应链
SABER成功用户一览
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SYNOPSYS----全球EDA领域排名第一
系统设计
功能验证
合成
物理实现
生产准备
集成电路测试
NASDAQ 100强企业
全球EDA领域排名第一企业
全流程的设计和验证(IC到系统)
全球70+国家设有分支机构
中国北京、上海设有研发中心
才略科技32014/3/5
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SYNOPSYS与汽车
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才略科技
• 数据总线网络
• 电子控制系统
• 电动动力机构
• 电源系统
设计平台建设
模型定制开发
项目合作咨询
虚拟原型实现
模型定制
项目咨询
Synopsys中国地区SABER系统平台解决方案独家提供商
才略科技42014/3/5
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才略科技与汽车
早期软件开发
电控装置
线束设计总线系统电源系统
FPGA应用
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主要内容
Synopsys与才略科技
SABER与汽车设计
SABER健壮性设计流程
SABER与汽车产业供应链
SABER成功用户一览
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SABER与汽车设计
系统
子系统
器件
片上系统
集成电路
Saber®
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SABER与汽车设计
集成启动电机/发电机(电气、机械、磁)
ABS 系统(液压、电气、机械)
电气及通讯网络
燃油单元 APU(电气、热、液压机械)
车窗控制系统集成 MCU
(电气、机械、电路)
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Saber与汽车设计
电源网络 动力系统 数据网络
电控系统 线束设计
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Beijing Greatalent Tech Co.,Ltd.Mail:[email protected]
Saber与汽车电源设计
更多的负载种类
更难负载的结构
更多的供电模式
更大的负载功率
更高的供电质量
更多的兼容问题
汽车电源网络设计面临的挑战
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Saber与汽车电源设计(续)
汽车电源系统
车载电源变换器
(DC/DC、AC/DC、DC/AC、AC/AC…)
电路拓扑 环路设计 控制芯片功率管、磁性器件
整车电源网络
发电机
系统
配电
网络
负载
系统
电池
系统
环路频率响应
•电压环反馈稳定性
•电流环反馈稳定性
功率管开关的工作情况
•应力
•功耗
•温度
磁性器件工况
•磁饱和程度
•磁性损耗
元件的电压和功耗数据
•降额设计
•安全边界
供电网络构架
能量策略管理
电源网络供电质量
供电线缆阻抗特征
整车用电平衡
配套供应商 整车厂商
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Beijing Greatalent Tech Co.,Ltd.Mail:[email protected]
Saber与汽车电源设计
行
•传动比
•发动机怠速
•交流发电机皮带轮比
•……
车辆参数输入
•城市交通工况
•速度工况
•启动、停止工况
•……
行驶工况输入
•时域与频域
•灵敏度、应力
•最坏情况、故障模式
•……
仿真分析
行驶工况参数 仿真结果
•电池
•交流发电机
•传输导线
•功率负载、电机、电源变换器
•……
电气负荷参数输入
•电网平衡
•母线电压质量
•母线电流浪涌
•……
分析项目
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Saber与汽车电源设计(续)
仿真结果与实测结果对比
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Saber与汽车动力系统设计
永磁电动机 最大功率/力矩: 80 kW / 280 Nm
锂电池
电池能量: 24 kWh
最大功率 > 90 kW
电池单元数: 192 (2路并, 96个串)
单元电池电压: 3.8 V
系统电压: 364.8 V
齿轮传动比 1/7.94
汽车净重 1521 kg
0-100 公里加速 ~ 10 sec
Drag Coefficient 0.28
逆变器频率 5 kHz
逆变器效率 90%
齿轮效率 97%
轮径 0.3 m
其它 ….
电动汽车动力系统设计分析
才略科技92014/3/5
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Saber与汽车动力系统设计(续)
JMAG-Express
JMAG-Designer
测量数据
JMAG-RT 电机模型
坡道启动
电机扭矩
电机再生制动
控制算法
导入Saber
仿真结果
Saber与JMAC电机模型耦合
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Saber与汽车动力系统设计(续)
坡道启动
电机扭矩
电机再生制动
才略科技102014/3/5
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Saber与汽车动力系统设计(续)
TCAD -Saber LinkData to Saber
Matlab/Simulink to Saber
EM to Saber
DC-DC变换器
能量储存
电动机
EM to Saber
集成功率控制单元
逆变器
Virtualizer to Saber
集成启动-发电机 Internal Combustion Engine
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Saber与车载网络设计
通过对系统数据传输网络的底层收发器、ECU等器件建模,重点考量总线数据信号在物理层传输过程中的各种物理特性(如失真、畸变、延时)等。
支持CAN、LIN、FlexRay等总线类型
才略科技112014/3/5
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Saber与车载网络设计(续)
• 非对称延迟
• 传播延迟
• 传播过程中的比特流畸变
• 传输启动顺序截断
• ……
需要评估的项目
•拓扑结构(星形、线性…)
•传输线缆特性
•收发器类型
•EMC和高频设计电路
•静电释放(ESD)保护
•……
需要考虑的因素
非对称延迟传播延迟 比特流畸变
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Saber与车载网络设计(续)
•滤波电容
•终端电阻
•……
基础模型
•收发器
•控制器(包括位定时器)
•传输线
•扼流圈
•……
专门模型
SABER模型库
厂商提供SABER模型
才略科技122014/3/5
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Saber与车载网络设计(续)
Low Temperature
High TemperatureNominal
Temperature
uBus
RxDRxd
Saber车载FlexRay总线物理层信号仿真
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Saber与汽车电控装置
电控装置
电机控制器
控制算法
基于传递函数的控制算法
与Simulink的协同仿
真
功率驱动单元
功率器件开通与关断状况
尖峰吸收与发热状
况
驱动芯片与MOSFET的匹配状
况
直流母线尖峰吸收、制动能量回馈等
电机本体
自带众多电机模型
可以从第三方电机设计工具
导入
执行机构
自带机械、液压模型形成回路
才略科技132014/3/5
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Saber与汽车电控装置(续)
电刹车系统
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Saber与汽车电控装置(续)
机电装置 – 自动头灯系统
才略科技142014/3/5
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Saber与汽车电控装置(续)
Verification-based robust design of BLDC drive electronic controllL. Berger, K. Schoenherr, M. Roeder, A. JennertIEEE Industrial Electronics Conference, 2009
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Saber与汽车线束设计
• Saber Harnesses 工具支持汽车动力及数据通讯线缆线束设计
• 完整的设计流程覆盖,确保设计前后的数据一致性,提高设计效率
Function Library
才略科技152014/3/5
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Saber与汽车线束设计(续)
SaberHarness 线束设计工具
Simulation
Electrical Wiring
ManufacturingOutputs
Wire Id: ,Connections: L0 FRONT ,MC1 to conn_4p:1 L0 REAR ,LC1 to conn_4p:1 L1 FRONT ,MC1 to conn_4p:2 L1 REAR ,LC1 to conn_4p:2 L2 FRONT ,MC1 to conn_4p:3
Function Design
Harness 2D Layout
3D Layout
Scheinwerfer_re
X275B*_2
Bremsleuchte_mitte
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Saber与汽车线束设计(续)
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主要内容
Synopsys与才略科技
SABER与汽车设计
SABER健壮性设计流程
SABER与汽车产业供应链
SABER成功用户一览
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SABER健壮性设计流程
负载变化
环境温度
电源变化
器件容差
目标性能
产品的性能分布 - Y
产品的性能分布 -X
产品成本 (¥)质量损失
质量低劣 过度设计
量产数量
量产数量
才略科技172014/3/5
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SABER健壮性设计流程(续)
线束设计伺服系统电源系统 数据网络
标称设计灵敏度分
析参数分析
蒙特卡诺分析
最坏情况分析
应力分析故障模式分析
内置稳健设计流程
电控装置
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SABER健壮性设计流程(续)
系统标称设计验证系统标称设计验证
标识出影响系统性能的关键参数
标识出影响系统性能的关键参数
参数设计优化参数设计优化
参数容差优化保证设计稳定性
参数容差优化保证设计稳定性
才略科技182014/3/5
© 2014 Greatalent Tech, Inc. (35)Predictable Success
SABER健壮性设计流程(续)
© 2014 Greatalent Tech, Inc. (36)Predictable Success
主要内容
Synopsys与才略科技
SABER与汽车设计
SABER健壮性设计流程
SABER与汽车产业供应链
SABER成功用户一览
才略科技192014/3/5
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SABER与汽车产业供应链
根据设计指标
发布模型
OEM厂商• 根据产品要求为一级配套商生成设计指标• 要求一级配套商在样机之前首先提供模型• 汇总模型并把它们集成汽车电气系统
一级配套商• 拿到OEM厂商系统设计要求• 根据设计要求向二级配套单位
提供设计指标并要求模型• 汇总模型并集成电源变换器系
统,把分系统模型交付给OEM厂商
二级配商• 拿到一级配套商的设计
指标• 开发元件并把它们发送
给一级配套商
提出设计指标并要求相关模型
提出设计指标并要求相关模型
根据设计指标
发布模型
OEM厂商
一级配套商
二级配套商
传输线缆 发动机 电气系统 制动系统 灯光系统 信息娱乐
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SABER与汽车产业供应链(续)
SAE
SABER成为混合技术仿真的标准
才略科技202014/3/5
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SABER与汽车产业供应链(续)
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主要内容
Synopsys与才略科技
SABER与汽车设计
SABER健壮性设计流程
SABER与汽车产业供应链
SABER成功用户一览
才略科技212014/3/5
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最后
问题与讨论
感谢您的出席