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国内汽车电气设计需加快二维与三维的结合

2017/6/13    来源:互联网    作者:杨三军  李楠楠      
关键字:电气系统设计  自动布线  信号仿真  电气属性定义  
汽车电气系统设计是汽车工业中一个必不可少的环节,对国内汽车电气系统设计的现状和二维与三维设计结合后的设计流程和优点以及常用于汽车电气系统设计的二维和三维软件的应用进行分析说明。

    0 引言

    汽车电气系统设计主要涉及三个方面的内容:二维电气原理设计;三维实体结构设计;分析仿真与数字检测。电气原理设计反映了各电器设备之间或设备与电气元器件之间的信号逻辑关系,即各电气子系统的工作控制原理;三维实体结构设计包括电器、电气元件、线束等零部件的图示,并对这些零部件的电气属性定义,及在车体中的三维布局和使用实体线缆将这些部件进行有效的连接。分析仿真与数字检测是使用软件对设计后的电气原理/接线图和电子样车导线束进行机械应力、部件干涉、电气性能、部件实验等方面的分析,来发现设计缺陷,并对设计进行优化。

    20世纪90年代,国外汽车行业已经开始全面使用CATIA等三维软件和CHS等二维设计软件进行电气系统设计和仿真处理。如美国、日本、欧洲的一些著名汽车设计制造公司,用CATIA等三维软件建立起先进的电气系统设计平台,使工程设计水平和汽车研制效率得到了巨大的提高,降低了研发成本。而国内汽车工业起步较晚,汽车电气系统设计与国外相比还处在一个低水平阶段,目前几乎没有完整的应用案例,现阶段电气系统设计受技术力量、生产规模等多方面因素制约,在二维设计与三维设计的数据交换、设计与仿真分析没有有效结合。三维软件没有充分利用,使工程效率降低,研发周期增长,限制了设计质量的提高,增加了研发费用。下面对目前国内电气系统设计现状描述、二维和三维设计结合后的设计流程及其优点分析及常用的几个电气系统设计软件进行分析。

    1 目前国内电气系统设计现状描述

    1.1 二维与三维设计、设计与仿真没有有效结合

    二维原理图、线束简图以及各生产用图的设计使用AUTOCAD软件出图。图中没有负载任何电气属性,二维软件图中没有任何有效数据与三维软件的设计有效结合,无法将二维图中的信息输送到三维软件中进行自动布线,导致三维实体线束中没有电气信号的导向和路径等信息,也无法对电路进行仿真分析,更无法对几何实体线束与车体等零部件的干涉等内容进行分析,在设计阶段不能发现一些设计缺陷问题并对其进行优化设计,使样车试装或批量装车时问题较多,给解决问题和优化设计带来很大困难,导致资源和财产浪费增多,研制成本增高,产品质量降低。安全隐患增多。

    1.2 三维软件应用不充分

    国内汽车电气系统三维设计一般使用CATIA等软件进行,由于设计人员对软件操作能力的局限性,在线束设计时只使用了软件的部分功能模块。输出的三维实体线束图中没有导线连接信号,线束加工用图无法直接生成,使材料的用量无法在设计初期进行统计,材料名细、导线表、各导线长度等内容无法用软件输出。

    1.3 工程效率低下

    三维和二维设计没有结合,三维实体线束中的信息在加工图设计中使用很少,插件、卡子等形状用二维CAD软件绘制。导线表、导线长度、材料用量等用计算机无法计算。给线束工程人员增加了很大的工作量,而且容易出错,工程效率低下。

    2 二维与三维设计结合后的设计流程

    二维和三维设计结合后的设计流程如图1所示,下面分析其优点。

    1

    图1 二维与三维结合后的设计流程图

    2.1 资源共享

    主机厂电气各子系统的设计都能同时进行,主机厂和配套厂的工作能同时展开.使大量零部件和实验数据保存在数据库中。供主机厂和配套厂调用,提高资源利用率,降低工作量,避免重复性工作,缩短研发周期,降低研发费用。

    2.2 设计与仿真有效结合,实现优化设计

    仿真分析与数字检测,主要是检验设计合理性和正确性,涉及电磁兼容、电气信号仿真以及故障检测等诸多方面的内容。

    通过电气信号仿真分析。能及时发现由于设计缺陷而导致的电气信号导向及路径等方面的问题,在初期样车设计阶段就能进行及时更正。避免实体样车试装时出现的问题,提高一次实体试装的成功率,为缩短周期,提高设计质量奠定基础。

    通过机械强度、部件干涉等仿真分析,及时发现电气部件的质量缺陷,线束路径中线束和其他部件有无干涉现象,使存在的问题在样车设计阶段进行及时更正,避免实体样件试装时此类问题出现而导致的系统进行更改布局,或改变线束的走向造成的研发周期增长,费用和浪费增大或设计质量的降低。

    通过仿真实验分析,提前发现选材和整体设计中的缺陷,并及时更正,避免后期发现质量问题而造成的不可预测的损失。

    2.3 数据管理和输出

    使用二维或三维设计软件对三维实体线束进行转化处理后。能输出设计和加工过程中需要的一些数据清单和图纸,如元器件清单、带有导线长度的导线表、线束简图、仿真分析报告、实验报告等,降低主机厂和配套厂的工作量,提高设计质量,降低设计成本。

责任编辑:张纯子
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