DFSS設(shè)計方法的概況
到目前為止,IDDOV流程是一個在業(yè)界備受推崇和廣泛使用的DFSS設(shè)計程序。它由五個步驟組成:識別、定義、開發(fā)、優(yōu)化和驗證。具體到新能源汽車的設(shè)計,每個方案都有其特定的含義。
(1)識別是指在設(shè)計新能源汽車電子產(chǎn)品時,首先要確定所設(shè)計產(chǎn)品的功能屬性,并充分驗證所識別的功能是否可行。
(2)定義是指在設(shè)計新能源汽車電子產(chǎn)品時,應(yīng)進一步細分和確定產(chǎn)品的功能特性和電路接口,并充分考慮所有預(yù)期的動態(tài)或瞬態(tài)情況。
(3)研制是指具體電路的設(shè)計和元器件型號的選擇不是盲目進行的,要根據(jù)實際需要來確定和合理選擇。
(4)優(yōu)化1指產(chǎn)品優(yōu)化;二是設(shè)計流程的優(yōu)化。
(5)驗證是通過市場調(diào)研、顧客咨詢等一些手段,來發(fā)現(xiàn)設(shè)計的產(chǎn)品是否滿足顧客最初的期望。
設(shè)計示例:
本文將DFSS設(shè)計引入到新能源汽車電子產(chǎn)品的開發(fā)中,按照上述提出的設(shè)計流程,詳細闡述了產(chǎn)品生產(chǎn)流程。
1.識別
整車要求的全溫范圍在-40℃到85℃之間,在這個溫度范圍內(nèi)的理想工作電壓在8伏到16伏之間。但是,為了使CAN總線能夠正常接收和發(fā)送信號,電壓值必須在6伏到16伏之間,在此電壓值下,微控制器和接收器等硬件才能正常工作。
2.定義
的電路原理圖中的核心器件是調(diào)壓器,它通過二極管從電池中獲取電壓,然后作為CAN收發(fā)器和微控制器的電源,微控制器的復(fù)位信號也是調(diào)壓器的復(fù)位輸出信號。
電源電路中的功能函數(shù),其中涉及的中間變量主要包括:電壓調(diào)節(jié)器輸出的電壓及其復(fù)位信號,二極管輸出的電壓。上述變量在其各自的干擾因子和控制因子的控制下工作。為了維持CAN的正常通信功能,必須保證兩個因變量(用Y表示):調(diào)節(jié)器的復(fù)位信號和輸出電壓滿足圖示條件,對應(yīng)的自變量(用X表示)需要滿足圖示條件。
描述:電壓調(diào)節(jié)器輸出電壓;:電壓調(diào)節(jié)器復(fù)位電壓;:二極管的正向壓降;:電壓調(diào)節(jié)器的電壓降。
3.發(fā)展
CAN收發(fā)器和微控制器通常不會更換,因為它們的更換成本很高。從另一個角度來看,目前使用的穩(wěn)壓器,在同等驅(qū)動能力下,電壓降是最低的。用極限分析法分析所選二極管是否能維持CAN在6伏到16伏之間正常工作。所選用的元器件及其參數(shù)如下:二極管型號為BAT240A,則可以得出該值大于4.75伏的下限值,因此本次設(shè)計所用的二極管滿足要求。
4.優(yōu)化
上述步驟的極限設(shè)計雖然滿足整車要求,但實際應(yīng)用中成本較高,而DFSS設(shè)計方法在滿足上述要求的同時可以降低成本,因此該方法在設(shè)計優(yōu)化上優(yōu)于極限設(shè)計方法。首先,對于二極管的選擇,本設(shè)計方法使用的ISR154―400成本低于BAT240A,根據(jù)相關(guān)計算可以得到三種不同溫度下的和值。根據(jù)以上分析,我們知道通過這種優(yōu)化方法選擇的ISR154―400滿足整車要求。給出了相同三種溫度下的驗證結(jié)果。
5.驗證
根據(jù)以上步驟的分析,對樣本進行驗證,得到電壓調(diào)節(jié)器的輸出(其值為2.43)和復(fù)位信號(其值為4.15)。從數(shù)據(jù)可以看出兩者都在2以上,滿足整車要求。
DFSS設(shè)計中使用的ISR154―400比極限法中使用的穩(wěn)壓器成本低0.109美元,每年可節(jié)約1100美元。假設(shè)該二極管也用于其他控制器和工程建設(shè)中,每年將為企業(yè)節(jié)省大量成本。
新能源汽車電子產(chǎn)品開發(fā)中DFSS設(shè)計方法的總結(jié)
本文研究的DFSS設(shè)計方法不僅可以降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本,還可以設(shè)計出滿足客戶需求的產(chǎn)品。這種設(shè)計方法的優(yōu)點符合新能源汽車電子產(chǎn)品設(shè)計的特點。因此,DFSS在國內(nèi)新能源汽車電子產(chǎn)品開發(fā)的全面推廣指日可待。