0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

意法半导体电热模拟器TwisterSIM守护汽车安全

意法半导体中国 来源:意法半导体中国 2024-01-11 13:43 次阅读

在设计和部署适应恶劣汽车环境的先进解决方案时,设计人员需要用户友好、快捷且对硬件要求较低的交互式模拟仿真工具。采用分布式智能能够释放系统性能,但对系统韧性和实时反馈能力提出了要求。

在汽车行业,设计人员需要解决、减少和预防一些可能导致发动机控制模块(ECM)或其他电子控制单元(ECU)等关键部件损坏的严重问题。这些系统故障可能带来事故或其他安全隐患。

为了应对这些危险,汽车厂商采用了各种保护措施,例如,保险丝、断路器和过压保护装置,以及防止关键部件过热的热管理技术。

准确的模拟工具有助于提前发现潜在的问题,让工程师能够对设计进行必要的修改或调整,第一时间防止这些问题发生。

此外,模拟实验还可以优化电气系统的设计,确保其能够处理可能遇到的最大电流和电压,让汽车系统变得更安全可靠。

全面的模拟功能至关重要

在下一代汽车的研发中,工程师在配电方面面临诸多挑战,需要采用分布式智能方法来同步解决几个关键因素:

车辆韧性

能效

可持续性

对意外事故、恶劣天气、设备故障等不可预见情况的承受能力对车辆韧性至关重要。能效在降低功耗、碳排放和保养费用方面发挥着关键作用,同时有助于提高整车性能和可靠性。可持续性是降低车辆对环境的影响和促进低碳的关键因素。

为了实现这些目标,工程师必须使用经过全面模拟实验验证的创新的解决方案和概念,以开发出满足行业需求的先进汽车系统,并提供更安全、更可靠、更可持续、更愉悦的驾驶体验。配电系统所用的智能功率开关管是复杂的电子元器件,需要经过电热模拟实验,才能保证最佳性能。

分析功率开关的电气行为,包括开关管的高电压电流的处理能力、响应时间,以及检测和隔离故障的能力,都离不开电模拟实验。另一方面,分析开关在操作过程中产生的热量需要做热模拟实验,因为热量会影响开关的性能和可靠性。通过做电热模拟实验,工程师可以优化智能开关的设计,确保其满足设计的性能要求,同时保持安全的工作温度。采用模拟验证方法可以提高配电系统的能效、可靠性和安全性,同时确保系统实现合理有效的保护机制和诊断功能。

1. 了解产品信息

为了确保做出最佳选择,必须在用户友好、可定制的交互式环境中做模拟实验,这样才能快速了解智能开关的行为。第一步是确定哪些产品符合电气要求。

意法半导体的电热模拟器TwisterSIM是实现此目的的理想工具,为选择VIPower产品专门设计,包括智能高低边驱动器,以及用于电机控制的全桥拓扑。该模拟工具可以从列表中准确选择候选器件,并提供基本的产品信息。因此,设计人员可以快速轻松地评估不同的智能开关的性能,并选择最适合特定用途的开关,如图1所示。

0d795850-b044-11ee-8b88-92fbcf53809c.png

▲图1:VIPower智能驱动器预选

根据电源电压、器件拓扑、通道数量、负载类型和特性、电源类型、环境温度和PCB功率耗散面积等各种输入数据,该模拟器可以提供有关预计最大结温(TJMAX)的宝贵信息,进行快速有效的产品预选。

这些信息至关重要,有助于为每个通道选择合适的通态电阻(RON),并确保工作状态下的热预算满足器件的绝对最大额定值。

2. 深入了解性能

为了研究驱动器的电热行为,模拟器生成一个原理图电路,电路中包含预选器件以及分别与电池和负载连接的输入/输出电路(图2)。

0d8d00c6-b044-11ee-8b88-92fbcf53809c.png

▲图2:VIPower驱动器模拟实验的电路图

其中:

✦VBATT是电池电压;

✦VIN是微控制器的输入电压;

✦RLINE_IN和RLINE_OUT是驱动器输入和输出端的电线寄生电阻。

在开始模拟之前,需要先执行定义步骤,自定义项目参数。在此阶段,设计人员确定电路图中元件的参数值和模拟设置。

电路图中元件的参数值对于确定电路的行为至关重要,必须仔细选型,确保电路符合性能规格要求。

模拟设置是定义设计者想要通过模拟实验再现并分析哪些工作状况,例如,设计人员可能想要检查电路中的电压和电流波形,确定功耗或评估电路的热行为。

通过自定义项目参数,设置模拟变量,设计人员可以确保模拟结果准确反映电路的行为,并提供优化设计所需的信息(图3)。

0d9e7180-b044-11ee-8b88-92fbcf53809c.png

▲图3:模拟定义过程

用TwisterSIM进行模拟实验的一大好处是,可以在模拟过程中实时显示模拟结果。此功能允许设计人员在模拟过程中监视电路的工作行为,并快速识别出问题或需要改进的地方。

模拟结果的实时显示可以帮助设计者提高设计优化的效率和效果,例如,当模拟结果显示电路消耗过多电流或温度上升过快时,设计人员可以快速调整电路参数,立即看到参数变化对模拟结果的影响。

此功能可以节省时间和资源,因为设计人员不必等到模拟结束,就能快速发现并解决问题。TwisterSIM的实时显示模拟结果可以提高设计优化的效率和效果,从而提高配电系统的能效、可靠性和安全性。

3. 按需定制模拟结果

0dae2256-b044-11ee-8b88-92fbcf53809c.png

▲图4:根据数据可视化定制曲线和图表

工程师可以修改模拟参数、数据和可视化图形,以满足他们的特定需求,做出知情决策,并获得最佳结果。该模拟器为分析和优化VIPower电路提供了多种工具,例如,热图、电流电压波形,以及功耗分析,如图4所示。

设计人员可以用TwisterSIM设计开发高效且具有韧性的驱动器,让其具有有效的诊断和保护功能,具体实现方法是优化设计的性能和可靠性,降低热应力或电应力引起的失效风险,集成错误再现和极限参数记录等功能。此外,这种设计方法还可以降低线束尺寸和重量,从而减少车辆的碳足迹。

危急场景

在恶劣的汽车生态系统中,特别是重复短路事件可能导致热关断(TSD)的情况,考虑实现热保护机制是至关重要的。

在这种情况下,驱动器会尝试通过功率限制保护措施(最大电流和热滞循环)重新启动系统,并保持TSD模式,直到过热问题消除。

TwisterSim也有这种特定的控制功能,以高边驱动器VND9012AJ(采用VIPower M0-9技术研制的智能功率开关)为例,TwisterSim可以准确地再现开关的工作情况,然后将模拟结果与实验数据进行比较,如图5所示。

0dbfd4c4-b044-11ee-8b88-92fbcf53809c.png

▲图5:VND9012AJ在重复短路事件情况下的模拟结果与实验数据的比较

其中:

✦IOUT是驱动器的输出电流;

✦Dt是指模拟结果与实测数据中的TSD事件之间的时间差。

模拟结果表明,TwisterSIM是一种高效的工具,可以精确地模拟和仿真热保护机制的限流和热关断(TSD)触发情况。

输出电流值的模拟数据误差小于2%,而TSD发生时间误差约为0.8ms。这证明 TwisterSIM在现实条件下预测系统行为的正确率很高。

结论

随着下一代汽车时代的到来,工程师面临着研发先进解决方案的挑战,部署分布式智能可以让系统释放强大的性能。为了实现这一目标,新设计必须优先考虑能效和韧性,功能全面的模拟工具对于确保准确性和有效性至关重要。

通过充分利用TwisterSIM的功能,开发者可以优化新的VIPower驱动器设计,获得最高的性能和可靠性,同时最大限度地降低热应力或电应力引起的失效风险,为绿色低碳的可持续发展铺平道路。







审核编辑:刘清

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 驱动器
    +关注

    关注

    52

    文章

    8090

    浏览量

    145782
  • 电机控制
    +关注

    关注

    3523

    文章

    1848

    浏览量

    268142
  • 意法半导体
    +关注

    关注

    31

    文章

    3095

    浏览量

    108470
  • 电源电压
    +关注

    关注

    2

    文章

    982

    浏览量

    23913
  • tsdb
    +关注

    关注

    0

    文章

    3

    浏览量

    2735

原文标题:意法半导体电热模拟器TwisterSIM :下一代汽车安全的守护神

文章出处:【微信号:STMChina,微信公众号:意法半导体中国】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    半导体下一代汽车微控制的战略部署

    汽车的开发。下面就让半导体微控制、数字IC和射频产品部(MDRF)总裁Remi EL-OUAZZANE揭秘ST下一代
    的头像 发表于 11-07 14:09 102次阅读

    第六届半导体工业峰会2024

    ▌2024ST工业峰会简介 第六届半导体工业峰会2024 即将启程!在为期一整天的活动中,您将探索
    发表于 10-16 17:18

    半导体与吉利汽车签署SiC长期供应协议,共推新能源汽车创新

    近日,全球半导体行业的领军企业半导体(简称ST)与国内汽车及新能源汽车制造巨头吉利
    的头像 发表于 06-07 18:12 2325次阅读

    半导体推出汽车级惯性模块

    半导体近日发布了ASM330LHBG1汽车三轴加速度计和三轴陀螺仪模块,并配套安全软件库,为汽车
    的头像 发表于 05-17 10:33 439次阅读

    半导体推出了汽车级惯性模块ASM330LHBG1

    近期,半导体推出了汽车级惯性模块ASM330LHBG1,集成三轴MEMS加速度计和三轴MEMS陀螺仪模块及安全软件库,为
    的头像 发表于 05-14 09:04 600次阅读
    <b class='flag-5'>意</b><b class='flag-5'>法</b><b class='flag-5'>半导体</b>推出了<b class='flag-5'>汽车</b>级惯性模块ASM330LHBG1

    汽车半导体需求放缓,半导体调降2024营收

    半导体公司在最新发布的2024年第一季度财报中显示,由于汽车半导体市场的需求减弱及消费电子产品的需求萎缩,公司不得不下调了全年的营收预期
    的头像 发表于 04-29 11:51 393次阅读
    <b class='flag-5'>汽车</b><b class='flag-5'>半导体</b>需求放缓,<b class='flag-5'>意</b><b class='flag-5'>法</b><b class='flag-5'>半导体</b>调降2024营收

    长城汽车芯动半导体半导体在深圳签署战略合作协议

    近日,长城汽车芯动半导体半导体在深圳签署战略合作协议,长城汽车零部件董事长郑立朋、芯动
    的头像 发表于 03-14 10:25 436次阅读

    半导体电热模拟器TwisterSIM :下一代汽车安全守护

    在设计和部署适应恶劣汽车环境的先进解决方案时,设计人员需要用户友好、快捷且对硬件要求较低的交互式模拟仿真工具。采用分布式智能能够释放系统性能,但对系统韧性和实时反馈能力提出了要求。在汽车行业,设计人
    的头像 发表于 02-19 12:23 797次阅读
    <b class='flag-5'>意</b><b class='flag-5'>法</b><b class='flag-5'>半导体</b><b class='flag-5'>电热</b><b class='flag-5'>模拟器</b><b class='flag-5'>TwisterSIM</b> :下一代<b class='flag-5'>汽车</b><b class='flag-5'>安全</b>的<b class='flag-5'>守护</b>神

    德州仪器、半导体发布悲观指引

    的悲观指引。据悉,两大巨头均表达了对2024年工业和汽车芯片成长的担忧。德州仪器声称,目前半导体行业市场的形势恶化,业绩展望报告体现出环境的疲软,客户正在再平衡库存。 而最近几年重点仰赖工业和汽车芯片市场的
    的头像 发表于 01-29 11:24 519次阅读

    半导体电热模拟器 TwisterSIM :下一代汽车安全守护

    作者: Giusy Gambino, Alessio Brighina, Francesco Giuffre’, Filippo Scrimizzi 半导体意大利卡塔尼亚公司 在设计和部署适应
    的头像 发表于 01-23 16:57 409次阅读
    <b class='flag-5'>意</b><b class='flag-5'>法</b><b class='flag-5'>半导体</b><b class='flag-5'>电热</b><b class='flag-5'>模拟器</b> <b class='flag-5'>TwisterSIM</b> :下一代<b class='flag-5'>汽车</b><b class='flag-5'>安全</b>的<b class='flag-5'>守护</b>神

    半导体与致瞻科技就SiC达成合作!

    今日(1月18日),半导体在官微宣布,公司与聚焦于碳化硅(SiC)半导体功率模块和先进电力电子变换系统的中国高科技公司致瞻科技合作,为致瞻科技电动
    的头像 发表于 01-19 09:48 773次阅读
    <b class='flag-5'>意</b><b class='flag-5'>法</b><b class='flag-5'>半导体</b>与致瞻科技就SiC达成合作!

    半导体与理想汽车共筑电动汽车未来

    半导体(简称ST),作为全球领先的半导体公司,服务于多重电子应用领域,近日与新能源汽车领域的佼佼者理想
    的头像 发表于 01-04 14:36 788次阅读

    半导体碳化硅助力理想汽车加速进军高压纯电动车市场

      点击上方  “ 半导体中国” , 关注我们 ‍‍‍‍‍‍‍‍ 服务多重电子应用领域、全球排名前列的半导体公司
    的头像 发表于 12-22 08:20 591次阅读
    <b class='flag-5'>意</b><b class='flag-5'>法</b><b class='flag-5'>半导体</b>碳化硅助力理想<b class='flag-5'>汽车</b>加速进军高压纯电动车市场

    康普携手半导体实现安全简便的物联网设备Matter配置

    半导体STM32 连接产品线经理Nathalie Vallespin表示:“作为CSA的推动者,
    的头像 发表于 11-30 16:40 615次阅读

    半导体为Ellipse提供能量收集安全微控制

    半导体(STMicroelectronics)为Ellipse提供能量收集安全微控制,以增强银行卡支付的
    的头像 发表于 11-14 16:10 596次阅读