ANSYS 部落格
May 2, 2024
模擬強化在路上對軟體定義車輛的連線
瞭解 Aptiv 和 Infineon 如何使用 Ansys 工具來提供連線系統和超系統，讓軟體定義的車輛成為可能。
如今將現代車輛的特色描述為「有輪子的電腦或智慧型手機」，在汽車界中已顯得有些老套。不過，在電動車持續進化之際，汽車所有功能領域中的先進車內電子與軟體應用程式也隨之激增，而這正好可證實前述比喻。
Aptiv 仰賴 Ansys 工具以啟動車輛安全
那麼，「軟體定義車輛」(SDV) 一詞是什麼意思？SDV 反映了車輛設計的重大轉變，從以硬體為基礎的運作方式，轉為以軟體為基礎的運作方式，這包括透過軟體實作新功能等。為了跟上前述變化的腳步，如 Aptiv 等汽車供應商必須先左移，或是在開發週期中提早且頻繁地進行測試，以確保其產品能如預期安全地運作。
為達此目的，Aptiv 的 ADAS 平台正持續進行改善，以透過持續整合和部署來提升其能力。其也是屬於 Aptiv Smart Vehicle Architecture™ (SVA) 的一部分，此為適用於電氣與電子系統的可擴充方式，能打造功能豐富、高度自動化的車輛。
Aptiv 的 SVA 中心是開放式伺服器平台，Aptiv 形容其作用如同車輛的主要「大腦」，所有高效能運算都位於其中，而中央車輛控制器 (CVC)，或可說是車輛的「小腦」，則會轉譯來自大腦的指令。
具體而言，CVC 是負責眾多車輛功能的專用電腦，也是將軟體程式碼轉譯為實體動作的關鍵架構要素。其會將車輛元件之間所有通訊訊號的詳細資料加以排序，然後對軟體應用程式將功能抽象化為服務，以起始這些動作。
Lisa Savage 是 Aptiv 全球產品組織 (GPO) 的功能安全主管，她在產品開發的不同階段中使用 Ansys medini analyze 安全分析軟體，以評估其中涉及的所有 ADAS 和 AD 系統安全。此軟體協助 Savage 瞭解這些安全關鍵電氣和電子以及軟體控制系統應有的運作限制，並配合目前的業界安全分析方法和標準。
Savage 表示：「我使用 Ansys medini 進行許多分析類型的活動。」「從危害分析和風險評估開始，我們使用 medini 來實現我們的工作。但我們也在產品開發階段使用此軟體...包括 (當) 我們試圖找出會導致不必要行為的錯誤類型時，(以及) 會導致不必要行為的條件類型時。在我們達成上述目標後，就能建立需要採行的一切安全防護措施。」
Lisa Savage 是 Aptiv 的功能安全主管，使用 Ansys 軟體執行安全分析。
天線最佳化顯現未來的徵兆
Aptiv 也使用模擬來追蹤隨著時間經過，產品在車輛運作期間的行為，以瞭解並預測團隊尚未進行相關規劃的情境或邊緣案例。這些邊緣案例代表在路上無法預見的風險，而這類風險通常會彼此獨立發生，導致難以記錄。
對 Aptiv 而言，此活動包括分析天線等高頻率電磁裝置。內嵌在雷達感應器中的天線，是用來傳輸會從物體反射的訊號，然後再接收這些傳回的訊號。
模擬可協助 Aptiv 對這類高頻率應用的效能進行測試。
「我們的工作頻率很高，例如 77GHz。」Aptiv 的資深天線設計師 Roshin George 表示。「因此，我認為以這類頻率進行設計或試驗原型 (是) 非常麻煩，或是幾乎不可能的事。如果沒有模擬工具，我認為我們的專案在特定時間內幾乎是不可能 (完成)。這點非常重要。」
若要在未來達成完全自主性，就需要從數千英里遠的這類邊緣案例中擷取大量資料，而這在現實世界中幾乎是不可能的。在模擬環境中工作，讓團隊能執行數百個模擬，以在數分鐘內評估多個已知和未知的變數，節省在路上測量這些原型的麻煩 (和駕駛時間)。
Aptiv SVA「滑板」用於示範該公司的許多技術。
對 Infineon 來說，模擬是一種電氣化
電動車 (EV) 代表 SDV 開發的另一個主要反曲點。電動車平台採用物聯網 (IoT) 來解決運作挑戰。IoT 使用的實體物體均連線至網路、具備資料交換功能，並透過整合的軟體、感應器和其他技術加以啟用。
從傳動系統到座椅調整器，EV 幾乎所有層面都裝載了感應器，負責與中央控制單元通訊，以指派車輛功能。Infineon 是電力系統與 IoT 的市場領導廠商，仰賴 Ansys 的多重物理量生態系統來釐清這類系統的複雜開發作業，並將各種產品的功能最佳化。Infineon 希望能藉此讓客戶更容易利用這些產品。
Infineon Technologies AG 汽車電動車高電壓牽引逆變器應用管理的 Sijia Zhang 使用模擬，以分析負責進行從電池到電動機之 DC 至 AC 電源轉換的牽引逆變器，這些逆變器可讓電動車運轉。這類互動容易受到熱效應的影響，此時模擬技術就大有幫助。
同樣地，對於評估在高溫下的電動車電源模組完整性時，Ansys 軟體也格外有用。本質上，電源模組是組裝至電池組中的一組電池芯。這些模組的熱管理對於確保最佳電池組效率和效能至關重要，這兩者都會影響車輛的行駛距離，或是電動車充電一次可行駛多遠。
「談到冷卻概念，我們需要精確知道電源模組內的溫度，以及電源模組外的溫度，因為溫度越高效能就越高。」Zhang 說道。「……我們現在正在開發新一代碳化矽產品電源模組，且此開發已接近結束；與前一代相比尖峰溫度增加了 25 度。這是很大的增幅，而且是透過從可靠的模擬器獲得更充分且精確的瞭解來達成，而在此案例中，可靠的模擬器就是 Ansys。」
Sijia Zhang，Infineon Technologies AG 汽車電動車高電壓牽引逆變器應用管理
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