概述

防止汽車(chē)線(xiàn)束發(fā)生災(zāi)難性過(guò)載，是一條關(guān)鍵的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。設(shè)計(jì)師必須確保熔斷策略能保護(hù)線(xiàn)路。這個(gè)過(guò)程一般涉及人工計(jì)算每條線(xiàn)的最大負(fù)荷，然后將結(jié)果與多年前創(chuàng)建的電子表進(jìn)行比較。

這個(gè)過(guò)程由于其人工性質(zhì)而極易出錯(cuò)。你可能發(fā)現(xiàn)報(bào)警，也確實(shí)有情況，但汽車(chē)和飛機(jī)卻仍在正常行駛和飛行。原因如下：

電路處于過(guò)保護(hù)狀態(tài)。由于大部分設(shè)計(jì)過(guò)程的人工性質(zhì)，設(shè)計(jì)師往往過(guò)于謹(jǐn)慎;這意味著所采用的電線(xiàn)比實(shí)際負(fù)荷所需的更粗。

物理測(cè)試。制作出造價(jià)高昂的物理原型，由測(cè)試工程師對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行物理測(cè)試，以確保電路受到保護(hù)。這既費(fèi)時(shí)間又費(fèi)金錢(qián)，而且往往處于設(shè)計(jì)過(guò)程的后期階段，導(dǎo)致因這項(xiàng)測(cè)試而帶來(lái)的設(shè)計(jì)變更的代價(jià)十分高昂。

工程師和設(shè)計(jì)師聰明無(wú)比。很多設(shè)計(jì)的確延續(xù)了很多年。歷史告訴他們哪些有用，哪些沒(méi)用——但我們必須提出這樣的問(wèn)題：這是最有效的設(shè)計(jì)方式嗎?

分析和模擬

在談到電路保護(hù)時(shí)，我們經(jīng)常聽(tīng)到“模擬”和“分析”這兩個(gè)詞。雖然模擬往往被譽(yù)為線(xiàn)束保護(hù)設(shè)計(jì)的救星，但卻很少實(shí)施，而如果實(shí)施的話(huà)，會(huì)造成過(guò)程中的巨大瓶頸。首先，必須由一名訓(xùn)練有素、技術(shù)高超的專(zhuān)家來(lái)創(chuàng)建復(fù)雜的模型，運(yùn)行模擬，然后分析結(jié)果。接著，結(jié)果被反饋給線(xiàn)束工程團(tuán)隊(duì)，而他們則必須根據(jù)往往既復(fù)雜又難懂的圖表和結(jié)果做出決定。

在以這種方式進(jìn)行模擬時(shí)總是會(huì)缺少的一項(xiàng)重要信息是汽車(chē)的實(shí)際配置。并非所有負(fù)荷都存在于所有汽車(chē)上。以一輛可選配導(dǎo)航系統(tǒng)的汽車(chē)為例。要進(jìn)行哪種模擬，帶導(dǎo)航還是不帶導(dǎo)航?讓我們將選配天窗添加到組合中：現(xiàn)在，你有2 2 = 4種車(chē)型要模擬。當(dāng)加入更多選配內(nèi)容后，可以看到，模擬組合的數(shù)字升至2 n ，其中，n=選配件的數(shù)量。

對(duì)于專(zhuān)業(yè)從事電機(jī)模型和線(xiàn)路模型創(chuàng)建的模擬和建模專(zhuān)家來(lái)說(shuō)，數(shù)十億種汽車(chē)組合的復(fù)雜性超出了任何模擬的范圍。即便你能運(yùn)行如此之多的模擬，也沒(méi)有足夠的時(shí)間，來(lái)解讀所有形成的模擬圖表，以便在車(chē)輛投入量產(chǎn)前進(jìn)行有意義的設(shè)計(jì)變更。設(shè)計(jì)到制造的時(shí)間一年年縮短;沒(méi)有時(shí)間以這種方式進(jìn)行模擬，這迫使設(shè)計(jì)師不得不根據(jù)電子表格中或紙質(zhì)的歷史查詢(xún)表來(lái)選擇電線(xiàn)和保險(xiǎn)絲的規(guī)格。假如沒(méi)有人工錯(cuò)誤，設(shè)計(jì)師通常最后完成的是一種過(guò)保護(hù)設(shè)計(jì)，導(dǎo)致成本和重量增加。

怎么辦?

解決這一難題的方法是，利用這些模擬專(zhuān)家的專(zhuān)長(zhǎng)，使每位工程師都能對(duì)他們的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，并提供快速而有意義的反饋。通過(guò)抓住電線(xiàn)和保險(xiǎn)絲尺寸規(guī)格準(zhǔn)則(這是你的工程知識(shí)產(chǎn)權(quán))，我們相信，你的設(shè)計(jì)工具會(huì)讓你的工程師知道是否有問(wèn)題。分析工具應(yīng)對(duì)汽車(chē)進(jìn)行分析，向工程師直接指出具體問(wèn)題所在，并且根據(jù)你的工程技術(shù)知識(shí)提出解決這些問(wèn)題的辦法。細(xì)看各種選配內(nèi)容的詳細(xì)模擬運(yùn)行的圖表和曲線(xiàn)圖，是一個(gè)很長(zhǎng)的過(guò)程，仍有待解釋數(shù)據(jù)。

選對(duì)工具，輕松上手

有一種成本更低廉、更準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)方式。方向正確的一步是，以可用軟件進(jìn)行分析的電子格式采集設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。利用適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)工具，工程師和設(shè)計(jì)師可執(zhí)行實(shí)施正確構(gòu)建 (correct-by-construction) 設(shè)計(jì)方法的準(zhǔn)則。可以在制作物理原型之前，很早就發(fā)現(xiàn)過(guò)程中的問(wèn)題——也許完全不再需要制作原型。

這種由軟件工具進(jìn)行設(shè)計(jì)分析的正確構(gòu)建法需要若干參數(shù)：

1. 汲取電流的設(shè)備的準(zhǔn)確負(fù)荷信息，如：

2. 通過(guò)電子控制單元 (ECU) 的電流：

a. 我們經(jīng)常聽(tīng)說(shuō)，ECU 的內(nèi)部是專(zhuān)有的，建模工作困難重重。當(dāng)你把關(guān)注的焦點(diǎn)放在手頭的任務(wù)上，即確定保險(xiǎn)絲是否能保護(hù)線(xiàn)路，那么，利用正確的工程工具，ECU 內(nèi)部連接建模就變得小菜一碟。所需的一切，如圖1所示(假設(shè)性示例)。

圖1：可用于 ECU 的一個(gè)簡(jiǎn)單的保險(xiǎn)絲熔斷模型

3. 說(shuō)明零部件位置和汽車(chē)各部位的相對(duì)溫度以及線(xiàn)束連接點(diǎn)的汽車(chē)結(jié)構(gòu)模型，如圖2所示。

圖2：必須對(duì)線(xiàn)束連接點(diǎn)的位置和溫度極限進(jìn)行建模

4. 電池、保險(xiǎn)絲、電線(xiàn)以及汽車(chē)上的基本分立器件(車(chē)燈、電機(jī)、開(kāi)關(guān)、接地裝置、繼電器等)的準(zhǔn)確模型

你可以這樣做

圖3的例子顯示的是用正確的工具可能實(shí)現(xiàn)的結(jié)果。

圖3：工程師可利用正確的工具，輕松地將標(biāo)準(zhǔn)化電線(xiàn)規(guī)格直接應(yīng)用于設(shè)計(jì)中。

憑借這些信息，可在實(shí)際零件制造之前，在過(guò)程中及早做出設(shè)計(jì)決定。通過(guò)利用你的工程師的多年經(jīng)驗(yàn)，你也可以為更廣大的客戶(hù)提供這種水平的分析和決策。

問(wèn)題早發(fā)現(xiàn)，多省錢(qián)在汽車(chē)的設(shè)計(jì)周期中進(jìn)行設(shè)計(jì)變更的相對(duì)成本。越晚發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，成本越高。汽車(chē)制造商一年的保修和召回費(fèi)用高達(dá)數(shù)十億美元，這對(duì)那些直到汽車(chē)已經(jīng)交到客戶(hù)手中才發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的企業(yè)來(lái)說(shuō)，嚴(yán)重影響了他們的盈利。你要在設(shè)計(jì)過(guò)程中及早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

使你的設(shè)計(jì)工程師能在制造原型之前不斷地進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，不但可以節(jié)約時(shí)間和金錢(qián)，還能提高你的產(chǎn)品的可靠性。大部分電氣設(shè)計(jì)測(cè)試開(kāi)始于成本最高的原型階段，在圖4中沿紅線(xiàn)用淡色曲線(xiàn)表示。如果你先在創(chuàng)意到邏輯設(shè)計(jì)階段花了較多的時(shí)間和精力，那么在整合過(guò)程中所花的時(shí)間、金錢(qián)和精力就會(huì)少得多，保修和召回成本也會(huì)減少。