Mentor王宏:流体仿真工具和热测试工具在汽车设计中的作用

2012-07-23 16:12:20来源: EEWORLD

2012年7月19-20日,2012中国汽车电子论坛半导体应用峰会(简称CAESA)在成都成都富豪大酒店举行。

峰会以汽车电子最新技术、产品及方案为主线,分三个核心话题进行探讨:半导体创新技术应用论坛、汽车安全技术与嵌入式软件开发论坛以及车联网及车载多媒体应用论坛。来自运营商中国移动、中国电信、中国联通、汽车原厂奇瑞、长安企业、一汽、上汽、东风汽车、中国汽车工程学会、中国汽车技术研究中心、Zigbee联盟、Wi-Fi联盟等组织、及世界汽车电子巨头哈曼、德尔福,伟世通,联发科、意法半导体、安森美等相关半导体企业纷纷参加,将同与会者一同分享其最新技术和发展策略。

主持人:非常感谢张爱博先生的精彩方向,下面有请来自Mentor  Graphics机械分析事业部中国区销售总监,流体仿真工具热测试工具汽车设计中的作用。有请!

王宏:谢谢主持人,女士们,先生们下午好!今天我在这儿演讲的主要题目是Mentor  Graphics的流体仿真工具和热测试工具在汽车设计当中的作用,那么今天上午到现在为止,我听了很多演讲嘉宾的演讲,我发现今天来是一个非常好的时间点,因为我们Mentor  Graphics公司是提供一个专用的设计工具给所有的电子产品的一些应用,作为一个工具的提供者,非常重要的一点是现在的汽车行业,它的电子产品在汽车中的集成越来越多,那么需要我们的这种工具迫切性和重要性也会越来越多。我今天的演讲主要分成四个主要内容,第一个是关于Mentor  Graphics公司的一个介绍,第二个部分讲一下热分析在汽车设计当中的重要性有一些案例的分享。最后一部分我们会讲一下纯流体的一个仿真工具,它和以往一些工具的不同点。

Mentor  Graphics总部在美国,我们主要提供以软件为主的设计产品,主要包括两个大方向,一个是电子类的,一个是机械类的,我们在去年的财年收入是11亿左右,在全球有4500名的员工,分布在世界各地。我们这4500名员工之中,有超过一半是在我们的研发和产品中心里面,大概有超过将近三分之一左右都是具有博士学位的高科技人员。我们的电子产品,我们作为电子设计自动化的全球领导者,我们在车电子应用类有五个主要的产品线,第一个叫ECU的架构设计和分析上,第二类是Capital  Vesys,主要是电子设计和部件上面的设计。第三大类是VSX和MEIBP的软件。第四大类主要是一些应用在系统建模和仿真分析上的软件。第五大类是用在PC板上用的一些PADS的软件。这五大类主要的产品线基本覆盖了在汽车电子设计当中所有的应用。在我们整个汽车设计和研发的过程当中,无论在哪一个部分的产品设计当中,我们都有相应的产品来覆盖我们客户的需求。

今天我们主要讲的不是电子设计这一块,我们主要要介绍的是公司机械分析的一个部门。我们在设计当中具有我们的独特性,我们不仅有电子设计的工具,还有机械仿真的工具,这个部门是在200新额年由Mentor  Graphics收购的英国的一家公司之后新成立的一个部门,这个部门我们有超过20多年微电子散热和CID行业提供工具的经验,我们在伦敦诺丁汉、布达佩斯都有我们的研发中心,在全球各地都设有办事处和销售中心,我们在中国的总部在上海,在北京和深圳设有办事处。

接下来我要讲一下关于电子设计过程当中,热的作用,它对整个电子产品的质量和稳定性会起到一个非常关键的作用,根据美国军方的统计,所有电子产品出现质量问题的主要的原因,55%是因为热出现了问题。温度引起的电子产品失效高达55%,在任何一个电子产品过程多种,如果它的节温提高10度,就可能影响系统50%的寿命。我们经常会看到一些汽车行业召回的报道,这是今年发生的,因为汽车的涡轮增压器热可靠性失效之后导致的汽车燃烧的事故。

这款软件在全球应用非常广泛,占了全球市场60%的份额。第二块是CFD的软件,这个我在最后一个部分会着重讲。我们跟以往的CFD软件的一些不同点。第三个是FloVENT的软件,主要是用于建筑、暖通行业,在汽车行业也可以帮助汽车行业来分析车箱内部温度的情况,最后一个是硬件热测试仪,最重要的应用就是可以测试IGBT内部的节温,而且是无损伤的测试。那么整个Mentor  Graphics的热分析和流仿真的工具是从封装一直到PCB板,以及到系统级的和环境级的我们都可以来分析。比如今天上午有很多做汽车音响的,做行的汽车音响GPS,我们如果要涉及单独的音响,单独的导航仪都可以用我们的软件来分析那内部热的交换,温度的控制情况,当这个产品和汽车音响、导航仪装到车上以后,它就会成为汽车这个系统的一个元器件,我们也可以同时分析,当这个汽车内部,加装了导航仪和汽车的这些印象之后,它对整车环境温度的一些影响,那么它的这些影响,对将来这个汽车在运行过程当中会起到很大的作用。我们对整个PCB板散热的情况和热量的情况进行一个管理,当这个板装到某一个系统里面去以后,我们可以对整个系统进行热的管理。

在这儿我们要讲一些关于汽车行业热分析的一些需求,到目前为止,我觉得跟我们汽车行业影响相关性比较大的,第一个是汽车电子,我们知道现在一辆车里面汽车电子占的分量会越来越重,ECU也好,还是消费电子,还是其他的一些车联网的应用,内部网络的构成,这些产品在汽车内部越多,也就意味着汽车内部的散热件越多,对热的管理在汽车整个设计当中是非常重要的一个课题。第二个部分我们运用的比较多的是关于车灯的设计,无论是传统的车灯,还是新的LED的车灯,我们后面会看到一些应用。关于新的电动车的电池热量的管理等等。第一个案例我们看到的是硬件,这个硬件本身可以对IGBT进行一个不损坏的内部节温的设施,可以测出在整个IGBT内部,包括IC内我们可以看到它在不同层的材料上面,它的节温值,它的热阻会是怎么样的,我们的热分析软件,它可以去仿真,在一个汽车的车灯,汽车车灯的整个过程当中,我们可以看到的是,特别多的能够去解决车灯前大灯的结雾的情况,这是我们看到一个需求点比较多的应用。汽车散热器这是一个非常直接的和散热有关的应用。我们的仿真软件是可以非常直观的去看出来在散热器的架构里面,在汽车工作的现状下,它在每一个不同的工作点上现状是怎么样的。我们这边可以看到一个树状的彩色条,蓝色是温度低,红色是温度高我们的仿真系统,当你把相关条件输入之后,在计算机上就可以看到哪些点是温度比较高的点,在设计的环境当中我们就可以怎么样调整这些内部的结构,以保证这些最高点的温度不超过我们设计的标准。在以往不使用仿真软件的情况下,绝大多数分析的方法我们就必须要去做不同的样机,每次去测试这个试验的结果,有了这个仿真软件之后,就不用每次都去做样机,去改进,这样就可以远远降低设计成本,缩短设计的时间。

关于新的电动车电池组的一个冷却可靠性分析,新能源汽车是一个非常热门的话题,在新能源汽车里面电池的发热问题也会是一个非常重要的问题,我们根据分析,在整个电池组里面,哪些点的问题会是比较高的,我们在结构设计的时候,我们就可以去考虑在这样一些温度特别高的区域,我们怎么去考虑放一些类似像风扇或者是降温的方法来降低某一个特定区域的温度特别升高的现象,以控制这个温度是在我们可允许接受的范围内。GPS也是,GPS是一个单独的产品,我们分析GPS在单独的环境下它内部的温度怎么样,比如某一个芯片的温度,或者是某一个GPS板的温度会不会超过我们允许的问题。排气管和歧管,是带有热量的,我们可以分析在工作的过程当中,排气管和歧管因为温度过高引起的质量问题。全球有很多我们的用户,我们发现有很多用户也在做他们的技术报告,像哈曼,上汽等等,这些都是我们在全球和国内的一些用户。

最后一个部分,我要来介绍一下我们的CFD的一个软件,我们知道传统的CFD软件需要非常强大的技术背景的人才能去熟悉,还需要非常好的流体力学的背景,才能来使用这个CFD软件,所以传统的CFD软件是为专业人员设计,Mentor  Graphics公司不是为专业的人员来开发设计的我们是为机械设计工程师或者是结构设计工程师专门设计的一款可以用于纯流体分析的软件。它的好处,一个是非常便于使用,第二个它会极大的缩短整个流体仿真的周期,通常的情况下设计流程是结构工程师出了产品设计之后,需要把这个工程图交给一个CFD的专家去进行流体的分析,如果说CFD专家发现有热的问题,就要退回来给结构工程师进行改进,然后结构工程师完成之后又要交给CFD专家去分析,所以这样流程就非常长,还有两人之间的沟通所产生的问题。而我们软件是嵌入到CFD软件里面,我们直接在它的界面上打开我们的软件之后,它就会自动的帮你去计算整个流体地分析,你就可以很快的得出一个方向性的设计方案。在全球的应用结果告诉我们说,我们的CFD软件能够满足通常意义上的流体分析,当然一些特别复杂的系统会存在一些问题,因为计算量太大会出现一些情况,但80%以上都能满足。我们的经验告诉我们,传统的CFD软件,如果你去设计一款产品,基本上一个CFD分析周期需要12个星期来完成某一个构件的设计工作,我们能够把这个时间缩短一半,大概6个星期左右就能完成一个机械部件的设计和分析工作,所以你的理论周期可以缩短一半的时间。

Mentor  Graphics不仅仅是一个提供强大产品的公司,另外一个因为我们在全球有很多的用户,所以我们支持的是全球最高端,最先进的用户,所以我们能够和全球最先进的技术同步发展,所以我们所谓网络的在线支持是全球化的,中国的用户也能够得到美国、欧洲的工程师的信息支持,所以我们的客户不仅仅是得到了我们的产品,同时也是得到了我们在全球的前沿技术的最新的一些信息。谢谢大家!

关键字:Mentor  王宏  流体仿真工具  热测试工具  汽车设计

编辑:马悦 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2012/0723/article_5680.html
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