模拟和电气系统设计助力赛车设计进入快车道

电气与机械领域的对话

电气模拟软件是电气计算机辅助设计原理的核心，就像机械模拟是机械计算机辅助设计的基础一样。两种环境适当结合就可以交流信息和监督彼此的工作。

再回头看赛车设计时没有考虑线束空间的情况，互动的电气计算机辅助设计和机械计算机辅助设计环境可以防止代价高昂的误解。随着汽车设计的不断进步，电气计算机辅助设计旨在与机械计算机辅助设计互相沟通，参与线束数字模拟(DMU)的开发。这种模拟在新兴的汽车3D机械图表现方式上占有了一席之地，为线束提供了适当优先的空间选择。机械和电气工程师可以在各自子系统中同时工作，跟踪彼此的进度并在必要时做出大家都可以看得到的折中。跨领域建模，就如同其称谓一样，可以使不同的流程保持同步。

重要的是，电气计算机辅助设计并非仅限于经验丰富的设计专家的复杂工具。在2010年的英国北安普敦郡学生方程式汽车大赛上，来自意大利米兰理工大学 (Politecnico di Milano) 的一个车队派上场的完全合规的单座赛车就是完全由该校的工程专业学生借助 Mentor Graphics VeSys 2.0 电气设计工具包而开发的。比赛从构造、性能以及成本和销售计划等方面对每辆车进行评定——所有这些方面都是可以通过整合良好的电气计算机辅助设计环境来改进的。

电气计算机辅助设计优化帮助设计人员找到平衡

模拟可帮助勇于创新的车队遵循一种历史悠久的设计方法——有时也叫"试凑法"——而且能够按时准备好接受测试的车辆。

设计人员发现，模拟工具可以在几天内就完成手动记录、绘图和原型制作等老方法需要几周才能完成的工作。几周时间完全可以用来研究更多改进，比如减轻重量和减少成本，特别是在每次重复只需要几小时而不是几天的时候。这个过程就叫"优化"，那些希望在最短时间内取得最佳效果的赛车设计人员应该会对它感兴趣。

下图就是一种优化过程，它之所以被称为"蜘蛛图"的原因是显而易见的。它从六个关键的成本和性能指标出发，对同一个系统设计的五个版本进行比较。其妙处在于每个版本的一个变量或所有六个变量可以是各不相同的。

在这种假设情况下，E版本设计（以紫线表示）几乎在每个坐标上的指标都很出色，只是线束中包含的接头比其它版本都要多。这是可接受的吗？"蜘蛛图"没有给出答案，但是它为工程师提供了相关信息帮助其做出明智的选择。

图2：由电气计算机辅助设计应用程序生成的"蜘蛛网"优化图对多种线束设计方案的关键变量进行比较

走向赛道前的最后思考

利用模拟和电气系统设计优化一定能帮助车队造出制胜的赛车吗？不一定。但是模拟确实给工程师留出了更多时间来思考更多创意和方法、试验新创意同时符合紧迫的设计日程安排。这可能正是打造冠军级赛车所具备的优势。

作者：Phil Davies

明导国际，集成电气系统部门产品经理