汽車新能源中電子設計的實踐

翁基明

[摘 要]為增強新能源汽車設計的可行性，人員及時展開相應試驗，通過利用先進的測試軟件，輔以工控機、測功機、數據采集卡、電機控制器等硬件設備，形成一整套功能完善的多通道數據采集分析系統。以電控平臺試驗的方法，提高新能源汽車的故障報警、動態檢測等能力，因此，要加強對新能源汽車的電子設計，并對關鍵部位進行有效調試，從而降低成本及風險。

[關鍵詞]汽車新能源;電子設計;實踐

一、前言

根據新能源汽車電子產品的需求，從電子設備的流程出發，以簡單、有效的設計，提高新能源汽車控制器的控制能力。尊重客戶需求，大大降低電子產品成本，采取DFSS設計，提高產品的穩定性，并在設計過程中不斷優化，從而保證電子產品設計階段的產品質量。執行相應的電子設計方案，明確新能源汽車電子產品的設計目標，充分驗證相應功能是否切實可行，控制電機端電壓的平均值，確保設計的產品與客戶的最初期望相符合。

二、DFSS的相關介紹

DFSS是六西格瑪設計的簡稱，注重對客戶需求的分析與了解，降低產品成本，設定合理的設計目標，遵照標準化流程，逐步完成電子產品設計任務，從而有效提高電子產品設計的穩定性。

1. DFSS的特點

DFSS是以顧客為中心的產品設計思路，通過廣泛搜集市場信息，了解不同身份顧客的產品需求，便于有針對性地展開相應的測試工作，保證最終設計的產品可以達到顧客的期望值。將相應的設計任務分為子系統設計和層次設計這兩個部分，關注過程特性，對電子產品設計過程的能力指標和技術要求進行重點分析。通過在設計初期制訂成本目標及質量目標，同時構建數學模型，提高新能源汽車電子產品的可靠性。

2. DFSS的設計流程

采用 DFSS設計時，首先確定電子產品功能，論證其可行性，接著細化并確認產品的功能需求，了解電路設計內容，預測可能發生的動態情況，然后根據數學模型完成元器件選型工作，同時優化產品和過程設計。在交付時間允許的條件下，進一步提高電子產品的穩健性，盡量減少產品設計過程失效的可能，最后驗證產品設計的期望水平，以試驗法驗證電子產品的安全性。

三、汽車新能源中電子設計的實踐

1.識別

新能源汽車整車控制器在全溫度范圍內，工作時的正常電壓為8V到16V，因此在電子產品設計的環節，設計人員及時明確電路設計中微控制器、收發器等硬件的電壓要求，蓄電池電壓在6V到16V情況下，微控制器和收發器可以正常運行。

2.定義

根據電源部分的原理圖，設計穩壓器，從而為收發器和微控制器提供充足電源，同時穩壓器輸出的復位信號成為微控制器的復位輸入信號，從而完善電源電路功能。了解電源電路設計中的中間變量：二極管輸出電壓、穩壓器輸出電壓、穩壓器復位信號，這三個中間變量分別受控于相應的干擾因子及控制因子。

3.優化設計

依據整車需求，在滿足電路性能要求的情況下，設計人員采用DFSS法展開相應設計工作，同時優化設計方案，將設計成本控制在可承受范圍內，更好地達到新能源汽車電子設計目標。依據極限性能指標，發現元器件設計中的均值和標準差，實踐中得知，DFSS設計中選用的ISR154-400可以滿足整車的需求。新能源汽車供油系統的設計環節，及時采用電子控制技術，精確控制油耗，采用多點式電子控制燃油噴射技術，不僅可以有效控制噴油量和噴油時間，還可以最大限度地減少石油的消耗，充分體現出節能設計。注重控制系統優化，對系統控制功能作改進，提高發動機性能，有利于改善新能源汽車的總體性能。

4.驗證過程

構建完善的新能源汽車電子設計試驗臺系統結構，其中主要涉及機械部件和測控系統這兩個部分，通過模擬新能源汽車運行工況及工作模式，有效驗證新能源汽車電子部位設計的有效性與安全性。首先驗證發動機起步加速的設計效果，將工控機進行初始化，啟動發動機，閉合發動機離合器，隨著油門開度的增加，車速也隨之增加，車速為25km/h時，松開油門，卸掉負載，車速減到0時，關閉發動機，同時保存數據。然后進行電機啟動試驗，打開測控系統，將循環系統運行速度調至500m/s，設定輸出電壓及輸出電流，啟動電源，及時觀察轉速變化。通過展開試驗，了解到測控系統可以實現數據采集功能的有效控制，達到新能源汽車零部件試驗中的功能需求，設計的控制系統具有很強的抗干擾能力。

四、結語

本文首先介紹DFSS的主要特點及設計流程，便于更多地了解DFSS的知識。然后針對汽車新能源中電子設計的實踐作具體分析，遵循標準化的識別、定義、優化、驗證等流程，根據微控制器、收發器等硬件的電壓要求，進行有效設計，完善電源電路功能。并模擬新能源汽車運行工況及工作模式，分別驗證發動機起步加速的設計效果、電機啟動時轉速變化等內容，保證電子設計的可靠性及安全性，從而達到客戶的預期值。

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[作者單位]

揚州高等職業技術學校

（編輯：鄭曉燕）