Ansys博客
May 2, 2024
仿真加强路况与软件定义汽车的联系
了解安波福（Aptiv）和英飞凌（Infineon）如何利用Ansys工具提供互联系统（以及系统的系统），从而使“软件定义汽车”成为可能。
如今，将汽车描述为“车轮上的计算机或智能手机”，在汽车行业已并不新鲜。不过，随着电动汽车的不断发展，先进的车载电子设备和软件应用在汽车所有功能领域激增，使得这些类比愈显贴切而令人信服。
这样的转变，主要归因于高级驾驶辅助系统（ADAS）技术的普及以及电气化和自动驾驶应用的进步。一切都依靠多个传感器来提供更安全、更无缝的用户体验，并通过涉及数英里的电路和数十亿行代码的连接和车载通信框架来增强用户体验。
听起来很复杂？确实如此。值得庆幸的是，向更简化的电气/电子（E/E）汽车平台的转变，正在为逐渐实现无缝的驾驶体验铺平道路。
在最新一集《Driven by Simulation仿真驱动》纪录片中，您将看到汽车供应商安波福和英飞凌如何使用Ansys工具开发软件定义汽车技术。
观看最新一集《Driven by Simulation仿真驱动》在线纪录片。
安波福依靠Ansys工具确保车辆安全行驶
那么，软件定义汽车（SDV）是什么意思？SDV反映了车辆设计的重大转变，从基于硬件的操作转向基于软件的操作，包括通过软件实现新的功能和特性。为了跟上这些变化，需要像安波福这样的汽车供应商实现“设计左移”，或在开发周期早期经常进行测试，以确保其产品能够安全地按预期运行。
为此，安波福的ADAS平台将持续改进，以通过持续集成和部署来增强其功能。该平台也是安波福智能汽车架构™（SVA）的一部分，SVA是一种可扩展的电气和电子系统方法，可实现功能丰富的高度自动驾驶汽车。
安波福SVA的核心是一个开放式服务器平台，安波福将其描述为汽车的主要“大脑”（所有高性能计算就在这里进行），以及中央汽车控制器（CVC），即汽车的“小脑”（负责翻译来自大脑的命令）。
具体而言，CVC是一台专门负责多种车辆功能的计算机，也是将软件代码转化为物理操作的关键架构。它可以整理车辆组件之间的所有通信信号的细节，然后将功能抽象化为软件应用的服务，以启动这些操作。
Lisa Savage是安波福全球产品组织部（GPO）的功能安全负责人，她在产品开发的各个阶段都使用Ansys medini analyze安全分析软件来评估所有ADAS和AD系统的安全性。该软件可帮助Savage了解这些安全关键型电气、电子和软件控制系统的运行范围，与当前的行业安全分析方法和标准保持一致。
Savage表示：“我使用Ansys medini进行大量的分析类活动，因此，从危险分析和风险评估开始，我们就使用medini来开展工作。此外，我们也会在产品开发阶段使用该工具……比如当我们试图确定哪些类型的故障，以及哪些类型的条件会导致不必要的行为。一旦我们确定了这些因素，我们就可以制定所需的任何保障措施。”
安波福的功能安全负责人Lisa Savage使用Ansys软件进行安全分析。
天线优化预示未来
安波福还利用仿真技术来跟踪车辆运行过程中的产品行为，以了解和预测团队尚未计划的场景或极端情况。这些极端情况代表了道路上不可预见的风险，但它们往往是相互孤立的，因此很难对其进行分类。
对于安波福而言，这项工作包括对天线等高频电磁设备进行分析。他们利用嵌入在雷达传感器中的天线传输从物体反射的信号，然后再接收这些信号。
仿真可帮助安波福测试此类高频应用的性能。
安波福高级天线设计师Roshin George表示：“我们面向高频率开展工作，例如77GHz。 因此，在这些频率下进行设计或尝试原型非常麻烦，或者几乎不可能。我认为，如果没有仿真工具，我们的项目就很难在规定时间内完成，而这一点非常重要。”
要在未来实现全自动驾驶，就需要从数千英里的极端情况中捕获大量数据，而这在现实世界中几乎是不可能的。在仿真环境中工作，使该团队能够在几分钟内运行数百次仿真，以评估多个已知和未知变量，从而省去在道路上测量这些原型的繁杂工作和时间。
安波福智能车辆架构（SVA）“滑板底盘（skateboard）”展示了该公司的许多技术。
对英飞凌而言，仿真正在实现电气化
电动汽车（EV）是SDV开发的另一个重要转折点。电动汽车平台采用物联网（IoT）来解决运营挑战。物联网使用的物理对象能够与网络连接、进行数据交换，并通过集成软件、传感器和其他技术实现。
从传动系统到座椅调节器，电动汽车的各个方面几乎都装有与中央控制单元通信的传感器，以实现车辆功能。作为功率系统和物联网领域的市场领导者，英飞凌依靠Ansys的多物理场生态系统，对这些系统的开发复杂性进行分类，并优化各种产品的功能。因此，英飞凌希望使客户更容易访问这些产品。
英飞凌科技公司汽车事业部电动汽车高压牵引逆变器应用管理部人员Sijia Zhang，利用仿真来分析牵引逆变器，该逆变器负责从电池到电机的直流-交流电源转换，从而启动电动汽车。这样的相互作用容易受到热效应的影响，而这正是仿真能够提供极大帮助的地方。
同样，在评估电动汽车电源模块在高温条件下的完整性方面，Ansys软件也具有不可估量的价值。电源模块本质上是将电池组装成电池组。这些模块的热管理对于确保最佳电池组效率和性能至关重要，这两者都会影响车辆的行驶里程，即电动汽车一次充电后可以行驶的距离。
Sijia Zhang表示：“在冷却概念方面，我们需要准确了解电源模块内部的温度以及电源模块外部的温度，因为温度越高，性能就越好……我们现在正在研发新一代碳化硅产品电源模块，并且研发工作已接近尾声，与上一代产品相比，我们将峰值温度提高了25度。这是一个很大的进步，这是通过可靠的仿真软件也就是Ansys，提供更好、更准确的理解来实现的。”
Sijia Zhang，英飞凌科技公司汽车事业部电动汽车高压牵引逆变器应用管理人员
不要错过我们的最后一集
观看最新一集《Driven by Simulation仿真驱动》纪录片时，请点击通知按钮，这样您就可以了解该系列最后一集纪录片何时上线。在第10集中，您将了解到泰格豪雅保时捷电动方程式车队如何在赛前、赛中和赛后利用仿真来优化电动传动系统的性能。此外，UGRacing还将分享他们如何使用Ansys工具赢得格拉斯哥大学Formula Student竞赛。