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工程师

用数字孪生来预测汽车电子设备的性能

数字孪生已经给汽车设计和制造带来了革命性的变化,但如果将这种方法应用到零部件层面,又会发生什么? Molex 莫仕的工程师团队目前正在开发产品数字孪生,并利用虚拟世界来预先确定零部件的性能和使用寿命。

作者:Sridhar Mukthineni
预测工程经理

阅读时间:3 分钟

数字孪生——功能齐全的 3D 虚拟汽车复制品——为汽车设计和制造带来了革命性的变化。现在,Molex 莫仕的工程师团队正在开发电子元件级的产品数字孪生,以便在虚拟世界中设计、优化和验证电子产品,从而预先确定其性能和使用寿命。“虚拟验证连接器”将成为现代汽车设计的关键,为汽车原始设备制造商和一级供应商提供有用信息,帮助他们节约成本、降低召回风险,并最大限度地减少耗时的物理测试和修改。

改进汽车设计

利用产品数字孪生来设计汽车,为汽车制造商带来多项优势。产品数字孪生是物理产品的虚拟呈现,可对产品制造后的功能与性能进行预测,包括从生产到现场故障或报废的整个过程。

在设计过程的每一步,汽车制造商都可以使用数字孪生来模拟汽车的运行,以便在投钱生产之前发现并解决问题。工程师可以从仿真模型中获得数据,从而对一系列因素进行性能验证,包括结构完整性、重量、封装尺寸优化、额定电流、热管理、信号完整性、EMI/EMC、高压考虑因素、人体工程学装配和可维护性要求。此外,还可以使用更少的物理原型对新创意进行测试。  

可共享的 3D 模型还能加强协作。不同的团队可以同时合作,使用不断更新的统一信息源来创建和修改相关系统,并保持同步。虽然数字预测建模并不能完全取代物理测试,但它可以减少产品验证所需的物理测试量。

随着高级驾驶员辅助系统 (ADAS) 等大趋势逐渐成为现实,具备这些能力已变得至关重要。Molex 莫仕在产品数字孪生能力方面加大投入,以实现这些尖端技术和敏捷流程。因为在瞬息万变的汽车行业中,有能力去适应和创新的企业才能蓬勃发展。否则,必将走向衰落。  

从汽车到零部件

虚拟汽车模型的成功为 Molex 莫仕的工程师带来了重大机遇,他们看到了虚拟汽车模型在电气连接器设计中的应用潜力。 

当消费者要求的功能需要更多的软件嵌入式控制时,这个想法就显得非常有吸引力,因为这涉及到运行从驾驶辅助和安全自动化到个性化娱乐和车厢设置等各种功能。由于所有这些功能都需要新的电子控制单元 (ECU) 和电缆,汽车制造商已经没有足够的空间,汽车的重量也在不断增加。因此,设计改革势在必行,而有什么能比逼真的虚拟模型更适合创新和将产品投入生产呢? 

去年,Molex 莫仕的工程团队着手构建了一个高保真的数字孪生系统,可准确预测和验证连接器的额定电流,准确率高达 95%。传统上,制造商需要进行大量的物理产品测试或使用替代数据来验证产品。但物理测试大约需要 14 周的时间,而客户根本不想等那么久。此外,代用数据的误差可能高达 60-70%,这给采用带来了巨大风险。

凭借产品数字孪生,工程师可以与制造商合作,根据需要调整和验证规格,并获得准确的结果。  

除了验证额定电流外,该模型还能衡量临时电流尖峰的影响。将其与可靠性科学模型相结合,可以预测不同规格下的产品寿命——这是降低保修成本和召回率的关键因素。他们还在寻找优化可制造性的方法。 

利用从数字孪生获取的额定电流和机械功能知识,工程师可以探讨设计空间效率,并提出解决方案来解决制造商的空间和重量问题。在一个名为 MX-DaSH 的试点项目中,Molex 莫仕的团队在线束中使用了节省空间的分区结构,并设计了小型化混合连接器,从而更高效地传输传统信号和高速信号。在一个线对设备解决方案实例中,将 14 个信号连接器合而为一,为整个车辆的电子控制单元 (ECU) 和计算机提供极其紧凑的连接。 

助力未来交通

对于 Molex 莫仕而言,MX-DaSH 只是一个开端。在未来几年中,工程师们计划通过扩展和改进机械、密封、热和电气功能领域的能力,为电气连接器打造最全面的产品数字孪生技术。这可以与可靠性科学相结合,为连接器制定可公布的使用寿命规格。所有这些因素都是汽车制造商最关心的问题。

展望未来,他们今天所汲取的经验可能会远远超出汽车行业的应用范围,以至于改善各地物联网产品的连接器设计和可靠性。

通过与 Molex 莫仕合作,汽车行业的工程师可以获得尖端的产品数字孪生技术,缩短产品开发时间,提高车辆设计的可靠性,从而在激烈的竞争中保持领先地位。

 

 

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