汽车新能源中电子设计的实践

一、前言

根据新能源汽车电子产品的需求，从电子设备的流程出发，以简单、有效的设计，提高新能源汽车控制器的控制能力。尊重客户需求，大大降低电子产品成本，采取DFSS设计，提高产品的稳定性，并在设计过程中不断优化，从而保证电子产品设计阶段的产品质量。执行相应的电子设计方案，明确新能源汽车电子产品的设计目标，充分验证相应功能是否切实可行，控制电机端电压的平均值，确保设计的产品与客户的最初期望相符合。

二、DFSS的相关介绍

DFSS是六西格玛设计的简称，注重对客户需求的分析与了解，降低产品成本，设定合理的设计目标，遵照标准化流程，逐步完成电子产品设计任务，从而有效提高电子产品设计的稳定性。

1. DFSS的特点

DFSS是以顾客为中心的产品设计思路，通过广泛搜集市场信息，了解不同身份顾客的产品需求，便于有针对性地展开相应的测试工作，保证最终设计的产品可以达到顾客的期望值。将相应的设计任务分为子系统设计和层次设计这两个部分，关注过程特性，对电子产品设计过程的能力指标和技术要求进行重点分析。通过在设计初期制订成本目标及质量目标，同时构建数学模型，提高新能源汽车电子产品的可靠性。

2. DFSS的设计流程

采用 DFSS设计时，首先确定电子产品功能，论证其可行性，接着细化并确认产品的功能需求，了解电路设计内容，预测可能发生的动态情况，然后根据数学模型完成元器件选型工作，同时优化产品和过程设计。在交付时间允许的条件下，进一步提高电子产品的稳健性，尽量减少产品设计过程失效的可能，最后验证产品设计的期望水平，以试验法验证电子产品的安全性。

三、汽车新能源中电子设计的实践

1.识别

新能源汽车整车控制器在全温度范围内，工作时的正常电压为8V到16V，因此在电子产品设计的环节，设计人员及时明确电路设计中微控制器、收发器等硬件的电压要求，蓄电池电压在6V到16V情况下，微控制器和收发器可以正常运行。

2.定义

根据电源部分的原理图，设计稳压器，从而为收发器和微控制器提供充足电源，同时稳压器输出的复位信号成为微控制器的复位输入信号，从而完善电源电路功能。了解电源电路设计中的中间变量：二极管输出电压、稳压器输出电压、稳压器复位信号，这三个中间变量分别受控于相应的干扰因子及控制因子。

3.优化设计

依据整车需求，在满足电路性能要求的情况下，设计人员采用DFSS法展开相应设计工作，同时优化设计方案，将设计成本控制在可承受范围内，更好地达到新能源汽车电子设计目标。依据极限性能指标，发现元器件设计中的均值和标准差，实践中得知，DFSS设计中选用的ISR154-400可以满足整车的需求。新能源汽车供油系统的设计环节，及时采用电子控制技术，精确控制油耗，采用多点式电子控制燃油喷射技术，不仅可以有效控制喷油量和喷油时间，还可以最大限度地减少石油的消耗，充分体现出节能设计。注重控制系统优化，对系统控制功能作改进，提高发动机性能，有利于改善新能源汽车的总体性能。

4.验证过程

构建完善的新能源汽车电子设计试验台系统结构，其中主要涉及机械部件和测控系统这两个部分，通过模拟新能源汽车运行工况及工作模式，有效验证新能源汽车电子部位设计的有效性与安全性。首先验证发动机起步加速的设计效果，将工控机进行初始化，启动发动机，闭合发动机离合器，随着油门开度的增加，车速也随之增加，车速为25km/h时，松开油门，卸掉负载，车速减到0时，关闭发动机，同时保存数据。然后进行电机启动试验，打开测控系统，将循环系统运行速度调至500m/s，设定输出电压及输出电流，启动电源，及时观察转速变化。通过展开试验，了解到测控系统可以实现数据采集功能的有效控制，达到新能源汽车零部件试验中的功能需求，设计的控制系统具有很强的抗干扰能力。

四、结语

本文首先介绍DFSS的主要特点及设计流程，便于更多地了解DFSS的知识。然后针对汽车新能源中电子设计的实践作具体分析，遵循标准化的识别、定义、优化、验证等流程，根据微控制器、收发器等硬件的电压要求，进行有效设计，完善电源电路功能。并模拟新能源汽车运行工况及工作模式，分别验证发动机起步加速的设计效果、电机启动时转速变化等内容，保证电子设计的可靠性及安全性，从而达到客户的预期值。

文章来源：《电子设计工程》 网址: http://www.dzsjgc.cn/qikandaodu/2020/1102/746.html