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汽车设计
汽车电子 汽车电源网络 汽车电子控制系统 车载总线仿真

Saber提供业界领先的、经过验证的汽车设计解决方案!

概述

混合动力和电动汽车的发展要求越来越精确地仿真汽车系统,以达到质量、可靠性和成本的要求。

舒适、信息和娱乐系统功能需求使得汽车配件和部件越来越多,而线控控制正在取代传统的机械功能。而另一方面,不断增长的能源需求,对汽车的电源网络(Powernet)的性能和效率,提出了更高的要求。这样一来,系统的可靠性得到了更多的关注。

此外,ADAS(高级驾驶辅助系统)和功能安全(即ISO 26262)变得越来越重要。

提高电源网络可靠性需要系统的开发方法,确保可靠性问题作为设计过程的一个组成部分得到解决。

SaberRD提供一套完整的稳健的设计流程,设计团队可以使用的稳健的设计方法和流程来管理复杂的发电和配电问题,例如设计交流发电机充电系统,考虑影响性能的系统和环境变化等等。


汽车系统设计、分析与验证

SaberRD是混合信号、混合域电力电子和机电系统稳健设计方法的行业标准。SaberRD备受赞誉的设计建模和强大的仿真工具为设计人员提供了仿真、分析和验证多个物理领域(电、磁、机械、热、液压等)之间相互作用的能力。凭借其先进的分析和建模功能——波形分析仪、综合模型库和多语言模型创建工具——设计人员可以在任何系统的虚拟原型上执行优化、稳健设计和功能安全。SaberRD在多个行业拥有数百个成功的设计,一直是降低成本、减少设计迭代和提高可靠性的首选解决方案。

☆  从业界最大的行为和特征仿真模型库(>30,000)中选择设备

☆  使用行业标准硬件描述语言MAST®和VHDL-AMS为完整的汽车系统建模

☆  跨领域分析和验证系统、电路、设备或组件级别

☆  从超过60个性能测量中选择,快速分析仿真结果

☆  通过先进的应力、灵敏度、故障和统计分析提高设计的可靠性

☆  自动化仿真和结果分析任务

☆  通过跨多个cpu的分布式仿真提高分析吞吐量


灵活的建模选项

SaberRD通过广泛的建模功能支持完整的模型覆盖。

☆  行业标准建模语言

    - MAST, VHDL-AMS, C, FORTRAN

    - HSpice和PSpice

☆  建模工具

    - STATAMS,表查找

    - 二极管,MOSFET, IGBT,磁,电池,保险丝,电机,热

☆  联合仿真

    - Synopsys Virtualizer和VCS

    - MATLAB和Simulink

    - Mentor Graphics ModelSim

    - 集成在领先的联合仿真工具

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面向制造的设计和稳健设计

SaberRD通过使用统计分析、灵敏度分析、应力分析和最坏情况分析,实现了超越参数化的全面系统设计。

☆  使用参数分析来微调设计中的关键参数

☆  统计分析预测元件容差变化如何影响系统性能,使设计实现六个西格玛目标。

☆  灵敏度分析,用于确定哪些参数对系统性能影响最大

☆  应力分析,以评估系统在运行过程中的组件应力程度

☆  最坏情况分析(WCA),通过应用优化算法确定最关键的设计行为和设计参数的最坏情况

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功能安全

仿真和分析各种故障条件下的系统。可以轻松设置表示硬件故障和抽象软件故障的故障矩阵,以评估每个故障条件下的系统性能。自动生成的报告帮助设计人员快速评估整个系统设计的可靠性。

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原理图输入和仿真

SaberRD原理图工具使得原理图输入特别方便使用,它为用户提供一个直观的图形界面,可以快速搜索所需的组件,创建设计原理图,并运行仿真。这些仿真可以由SaberRD的实验和脚本自动化执行。用户可以轻松地在原理图上设置仿真和绘图、回注和显示仿真结果。SaberRD无缝支持多表设计和多层层次结构,以及混合领域(电气、机械、热等)和混合信号(数字和模拟)组件。

用户可以快速从SaberRD导出图形为标准格式(jpg, tiff, bmp等)的完整设计文档。

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数据可视化与分析

SaberRD包括一个功能齐全的波形分析仪,具有用于查看和分析仿真数据的高级功能。这些功能包括用于评估混合域仿真结果关键方面的60多个标准测量值、用于对信号执行数学运算的专利波形计算器,以及便于记录仿真结果的简单图形导出。通过SaberRD的实验和脚本,波形操作和测量也可以很容易地自动化。

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综合模型库

SaberRD拥有业界最大的多域库,以加速虚拟系统的开发。该库为汽车、和电力行业的关键设计需求提供全面的支持。

这些有特征的库提供了各种抽象级别,从高级的理想化模型到详细的、特定的设备级别。这些模型用MAST和VHDL-AMS编写,反映了真实世界的行为,并允许oem和供应商之间轻松交换。


电气系统和线束设计

SaberESD提供行业领先的线束设计、布局和分析功能。SaberESD对整个系统进行分析,以确定最佳电线尺寸、保险丝负载、压降、配电和连接。SaberESD提供:

☆  电气系统设计从概念到制造的完整数据流

☆  单一数据库架构-无需数据重新输入,支持设计重用、DRCs等。

☆  先进的设计变型/选件处理

☆  简化设计流程的实用工具(连接器管理、自动部件选择、DRCs等))

☆  全面仿真和分析-直流、瞬态、统计、参数和故障

☆  自动生成二维线束布局图和制造信息(例如DSI)

☆  与领先的MCAD工具集成(UGS、CATIA V5、Pro/E)

SaberESD将子系统、系统、布线和物理线束设计与完整的系统验证集成在一个工具中。凭借其全面的仿真和分析能力,SaberESD是高级线束设计的首选解决方案。

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总结

Saber为汽车设计和验证提供业界领先的、经过验证的解决方案,支持稳健的设计方法。 最先进的原理图捕获、先进的仿真和分析、广泛的模型库、行业标准语言支持和强大的建模功能使Saber成为目前最强大的混合域仿真解决方案,也是全球汽车设计工程师的首选。





Saber与汽车电源网络设计


概述

在现代汽车领域,用电设备随着新款车型的推出而逐年增加,车辆舒适化和信息化组件日趋复杂,线控系统正在全面替换传统的机械装置,这导致了车载能源需求日益严峻,迫使汽车设计团队不断改善电网性能和效率,以提高系统的可靠性。

Saber仿真工具能够对车辆电源网络提供完整的设计和验证方案,能够在不同层次验证汽车电源网络设计,被许多汽车厂商广泛使用。

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分析项目举例

● 确定汽车电源网络各组件参数,验证电网的负荷和分配

● 验证汽车电源网络能源管理、负载分配、电池充放电管理、发电机输出调节等组件设计

● 分析电源母线的稳态电压、稳态电流、电压畸变系数、脉动幅值、电流谐波频谱

● 分析供电线缆阻抗特征:静态压降、动态压降、线缆温升、线缆寄生参数

● 分析供电母线动态变化过程:电网浪涌尖峰、负载动态切投、母线电压反射、震荡

● 分析供电接口的阻抗匹配:电源的阻抗特征分析、线缆阻抗特征分析、负载阻抗特征

● 分析电源、线缆、负载间的阻抗匹配分析

● 分析电源网络出现硬件故障情况下的稳定性,供电拓扑重构,故障诊断、故障定位、负载复现及故障解决方案验证等

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图1 汽车在不同路况下母线电压仿真(JAGUAR)

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图2 综合路况下燃油消耗对比仿真(BOSCH)

典型应用

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图3 乘用车发电机系统仿真模型

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图4 汽车电源网络仿真模型

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图5 电池充电系统仿真模型

核心优势

Saber软件内置汽车电源系统常用组件模型,包括铅酸电池、交流发电机、启动电机、螺线管 、继电器、二次电源模块、功率管、供电电缆及各种功率负载模型,同时配有模拟各种行车工况的建模工具,设计人员可以通过连接模板设置参数的方式,轻松完成各种组件及整个汽车电源网络的仿真模型。

Saber软件提供了多种先进的仿真分析方法,包括时域、频域、特征阻抗、统计、最坏情况及故障模式分析等,用于仿真分析电源系统的各项性能指标。设计人员在完成整个电源系统建模后,可充分利用这些分析方法,在各个设计阶段重点研究需要关注的问题,以应对各种设计挑战。


Saber与汽车电子控制系统设计

概述

随着技术的进步,汽车上的电子电器装置数量的急剧增多,很多以前纯机械纯液压控制的系统,都改为电子控制,比如刹车系统,转向助力系统等。电子控制装置精度高,响应速度快,极大提升了整车工作效率和稳定性。Saber自带的电路器件模型、功率电子模型、电机模型、机械及液压模型可形成电控回路,能够分析电路系统的稳定性、功率器件开通与关断细节以及发热状况、驱动芯片与功率开关管的匹配、直流母线电压尖峰、液压系统的温度效应等。

主要应用

制动防抱死控制系统(ABS)

驱动防滑控制系统(ASR)

牵引力控制系统(TCS)

点火启动装置

电液刹车系统

转向助力系统

车身照明系统(大灯、尾灯、雾灯、刹车灯…)

车身控制系统(门窗、座椅、雨刷、顶棚、车门锁…)

分析项目

● 电子控制系统的各项控制指标,如位置控制精度、响应时间、随动性能、功率需求

● 电控装置中电路设计的功能、性能及鲁棒性

● 功率驱动单元的工作细节:驱动电路与功率管匹配、功率管稳态及动态功耗、功率管发热温升

● 电机及泵类设计的启动、调速、制动过程

● 液压回路中管道、调节阀、缸的流速及压力,电液泵的工作情况,温度变化对液压回路的影响

● 电子、软件、电气、电机、液压、机械各部分的耦合及能量流动情况


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核心优势

同传统的系统仿真软件相比,Saber更注重技术细节的仿真验证。

Saber软件能够使用户可以观察到系统运行过程中的工程细节,如电路设计功能和稳定性、电子阀及电机驱动器的工作情况、电机的四象限运行、电机和液压泵的匹配,液压回路的温度效应等。

Saber软件中除软件算法模型外,其它的模型都是基于能量守恒定律建立的,因此能量可在不同领域间来回传递,与实际系统的运行状况更为贴合。用户用Saber软件可以清晰观察到能量在伺服系统中的流动过程,电机在驱动过程时,能量从功率驱动器流向机械负载,而在电机制动过程时,能量从机械负载回流到功率驱动器。

丰富的扩展接口,与汽车ECU专用仿真软件Virtualizer实现无缝集成,实现从ECU软件程序到整个电子控制系统的快速验证。与算法仿真软件Simulink实现无缝集成,支持软件之间的协同仿真、模型导入及数据共享等功能,与数字电路仿真软件Modelsim/VCS等实现无缝集成,支持复杂数模混合电路系统的协同仿真,与Adams、AMESim、Dymola、GT-Power等专业液压机械分析工具无缝耦合,实现多学科完整系统仿真。

Saber 软件模型和软件扩展接口

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Saber与车载总线系统物理层仿真

概述

车载网络物理层仿真的主要目标是识别及评估网络信号的完整性。汽车网络工程师在设计前期就可以根据仿真结果检查发送及接收的信号波形是否与系统规范一致。

Saber软件通过对总线系统的传输线缆、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(如电平、延时、失真、畸变等),辅助设计团队确保物理层设计能够安全而可靠地传输协议数据。

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典型应用

● 车载CAN总线物理层仿真测试

● 车载LIN总线物理层仿真测试

● 车载FlexRay总线物理层仿真测试

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核心优势

● 强大的传输线缆模型处理能力(线缆分析模型、线缆建模工具)

● 内置总线收发器控制器模型(CAN、LIN、Fl exRay)

● 完善的高级分析功能(温度效应、容差分析、最坏情况分析、故障模式分析等)

● 收发器器件厂商的完美支持(NXP、Infineon等)

● 丰富的总线分析扩展接口(C&S INVIO)

● 支持ISO11898、ISO16845-2,IEC62228、IEC61967等车载总线标准

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分析项目举例

● 车载总线信号的差分电压、显性隐形电平、信号的上升下降时间、信号的建立时间、信号延迟、信号超调、信号畸变

● ECU接口电路器件参数容差及温度的影响、关键器件参数灵敏度、器件故障及影响分析(ISO26262)、总线信号传输最坏情况分析

● 信号传输眼图、总线信号噪声频谱

● 总线信号物理层传输误码分析

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