新能源汽车电子产品开发中DFSS设计方法的应用

2014-05-11吴玮玮

陕西教育·高教版 2014年5期

吴玮玮

节约能源与环境保护是当今时代不断倡导的理念，因此，在新能源汽车电子产品开发领域，DFSS（design for six sigma，6 sigma）因其在产品质量、成本、市场和开发中所具有的显著优势，以及其卓越的设计理念和超前的研究方法，早已被全世界多个汽车企业所接受并广泛采用，成效斐然。

DFSS设计方法的概况

到目前为止，IDDOV流程是业界较为推崇也是应用最为广泛的DFSS设计程序，它是由“识别、定义、开发、优化、验证”五个步骤组成的，具体到新能源汽车的设计中，各个程序又有其具体含义。

（1）识别是指在设计新能源汽车电子产品时，要首先确定设计的产品所具有的功能属性，并充分验证识别出的功能是否切实可行。

（2）定义是指在设计新能源汽车电子产品时，要对产品的功能特性、电路接口进行进一步细分和确定，将所有预料到的动态或者瞬态情况进行全面考虑。

（3）开发是指具体电路的设计以及元器件型号的选取不是盲目进行的，要依照实际的需求来确定并进行合理选择。

（4）优化一是指产品优化；二是指设计过程的优化。

（5）验证是通过某种手段比如市场调研、客户咨询等方式来了解设计的产品是否与顾客的最初期望相符合。

设计实例

本文将DFSS设计引入新能源汽车电子产品的开发中，按照上文提出的设计程序对产品生产过程进行详细说明。

1.识别

整车所要求的全温度范围在零下40摄氏度与85摄氏度之间，在这个温度范围内的理想工作电压在8伏到16伏之间，但是为了使CAN总线能够正常接收及发送信号，电压值必须在6伏到16伏之间，在这个电压下微调控器以及接收器等硬件才能正常工作。

2.定义

图1 电源电路原理图

图1为电路的原理图。图中的核心器件是稳压器，它通过二极管从蓄电池获得电压，然后作为CAN收发器和微控制器的电源，而微控制器复位信号的来源也是稳压器的复位输出信号。具体功能图详见图2。

如图3为电源电路中的功能函数，在该电路中，涉及到的中间变量主要有：稳压器输出的电压及其复位信号，二极管的输出的电压。上述变量在各自的干扰因子及控制因子的控制下工作。为了使CAN保持正常的通讯功能，必须保证两个因变量（用Y表示）：稳压器的复位信号及输出电压满足表1所示的条件，对应的自变量（用X表示）需要满足表2所示的条件。说明：稳压器输出电压；稳压器复位电压；：二极管前向压降：稳压器压降。

图2 电源电路功能图

图3 功能函数图

表1 因变量满足的条件

表2 自变量满足的条件

3.开发

CAN收发器和微控制器由于其更换成本比较高，所以一般不会对其进行更换，从另一个角度来讲，在驱动能力相同的情况下，目前所用的稳压器已经拥有了最低的压降。所选用的二极管用极限分析法分析其是否能够满足在6伏到16伏电压之间维持CAN的正常工作。选用的元器件及其参数如下：二极管型号为，那么可以得到：，因此本设计所用的二极管符合要求。

4.优化

上步骤的极限设计虽然与整车需求相符合，但是实际应用中耗费的成本比较高，而选用DFSS设计方法能够在满足上述需求的情况下降低成本，因此这种方法对设计进行优化优于极限设计法。首先对于二极管的选取，本设计方法选用的ISR154—400的成本比BAT240A低，根据相关计算可以得到如表3所示在三个不同温度下和的值。依照上面的分析可知，由此得知，本优化方法选择的ISR154—400符合整车需求。表4给出了同表3三个温度下的验证结果。

表3 和的