Ứng dụng trong lĩnh vực Điện - Điện Tử

Gần như một nửa giá trị của các ô tô thế hệ kế cận được kỳ vọng mang đến từ các thiết bị điện tử tích hợp và các thành phần cơ điện tử. Các nhà sản xuất trong lĩnh vực này đang sử dụng các thiết bị điện tử tiên tiến vào thiết bị kiểm soát an toàn, động cơ phức tạp và các bộ truyền động điện/lai điện cũng như trong thiết kế hệ thống định vị, hệ thống âm thanh và hệ thống chiếu sáng sử dụng đèn LED. Kết quả là, các kỹ sư điện tử ô tô phải đối mặt với hàng loạt các thách thức trong bài toán thiết kế.

Các kỹ sư phải thiết kế những sản phẩm hoạt động được trong điều kiện làm việc khắc nghiệt như: những dao động về độ ẩm và sự thay đổi nhiệt độ lớn trong khoảng từ 50 độ C xuống đến âm 20 độ C. Ngoài ra, các sản phẩm cũng cần có tuổi thọ cao. Ngành công nghiệp ô tô bị chi phối bởi những tiêu chuẩn về tính an toàn và độ bền cao. Và cuối cùng là những hạn chế về khối lượng một cách nghiêm ngặt do nhu cầu giảm việc tiêu hao nhiên liệu.

Bộ sản phẩm của ANSYS là công cụ lý tưởng được sử dụng trong thiết kế hệ thống cơ điện và điện tử của ô tô.

Các công cụ mô phỏng kỹ thuật cho sản phẩm tốt nhất làm giảm sự phụ thuộc vào mẫu thử nghiệm thông qua mô phỏng ảo. Bộ sản phẩm của ANSYS phát triển mạnh mẽ hơn, tạo điều kiện giao tiếp, kết nối giữa nhiều ngành kỹ thuật. Đối với ngành công nghiệp ô tô, đây chính là sáng kiến quan trọng cho việc xúc tiến chu trình thiết kế và giảm thiểu nguy cơ thu hồi sản phẩm.

Chiều sâu và chiều rộng vượt trội là nền tảng của các sản phẩm của ANSYS, cho phép các nhóm và các cá nhân tiến hành mô phỏng đa môi trường và đa cấp độ một cách toàn diện. Kết quả cuối cùng là một mẫu thiết kế đã được tối ưu hóa hiệu năng và độ bền trong môi trường hoạt động khắc nghiệt – và nó cũng xem xét nghiêm ngặt đến yêu cầu hạn chế về khối lượng sản phẩm trong ngành công nghiệp này.

ANSYS cung cấp cho các nhà thiết kế điện tử ô tô hàng loạt các công cụ mô phỏng giúp giải quyết các vấn đề đa vật lý trong bài toán thiết kế thành phần lẫn hệ thống.

Thấp tần và cơ điện

Các công cụ mô phỏng hệ thống cơ điện và thiết bị thấp tần là rất cần thiết trong các ứng dụng gồm có xe điện (sử dụng hoàn toàn năng lượng điện) và xe lai (sử dụng một phần năng lượng điện), điện tử công suất, các bộ cảm biến và các bộ truyền động. Để giải quyết những vấn đề cố hữu này, ANSYS đã đưa ra công cụ mô phỏng điện từ tần số thấp - ANSYS Maxwell - và công cụ mô phỏng hệ thống cơ điện tử ANSYS Simplorer. Người dùng còn có thể kết hợp Simplorer với các bộ giải điện từ, cơ học và chất lỏng 3D để thiết kế các hệ thống ô tô phức tạp bao gồm chi tiết các thành phần cơ điện.

Cơ học và cơ nhiệt

Đối với mô phỏng cơ học và cơ nhiệt, ANSYS cung cấp một giải pháp toàn diện cho việc tiến hành các phân tích kết cấu, gồm có các gói ANSYS Mechanical và ANSYS Structural để phục vụ cho các phân tích ứng suất và độ bền cơ học. Bộ công cụ cơ học kết cấu bao gồm các phần bổ sung đầy đủ cho các yếu tố tuyến tính và phi tuyến tính cũng như hoàn thiện các ứng xử, quy luật vật liệu trong phương pháp phần tử hữu hạn Phần mềm ANSYS Fatigue có thể được sử dụng để mô phỏng hiệu suất của sản phẩm dưới điều kiện tải theo chu kỳ dự kiến thông qua tuổi thọ dự kiến của sản phẩm. ANSYS cũng đưa ra một chuỗi hoàn chỉnh các bộ giải tường minh (explicit) và không tường minh (implicit), cho phép các kỹ sư mô phỏng ứng suất và biến dạng cơ học – chẳng hạn như thông qua việc thử nghiệm va đập tường minh – những vấn đề phát triển trong suốt các giai đoạn va chạm và rung lắc.

Quản lý nhiệt

Trong việc giải quyết các vấn đề liên quan đến pin, các kỹ sư áp dụng công nghệ tính toán động lực học dòng chảy ( CFD

Computational Fluid Dynamics (CFD) - Tính toán động lực học chất lưu (chất lỏng, chất khí), là một nhánh của cơ học chất lưu sử dụng phân tích số và cấu trúc dữ liệu để phân tích và giải quyết các vấn đề liên quan đến dòng chất lưu.

Ansys Fluent và Ansys CFX là hai trong số các phần mềm mô phỏng CFD hàng đầu thế giới của hãng Ansys.

) tiên tiến từ phần mềm ANSYS Fluent để kiểm tra quá trình điện hóa và phát triển các giải pháp làm mát pin hiện đại.

Các ứng dụng quản lý nhiệt khác đòi hỏi cần có công nghệ ANSYS Icepak. Phần mềm này có thể được sử dụng cho mô phỏng CFD

Computational Fluid Dynamics (CFD) - Tính toán động lực học chất lưu (chất lỏng, chất khí), là một nhánh của cơ học chất lưu sử dụng phân tích số và cấu trúc dữ liệu để phân tích và giải quyết các vấn đề liên quan đến dòng chất lưu.

Ansys Fluent và Ansys CFX là hai trong số các phần mềm mô phỏng CFD hàng đầu thế giới của hãng Ansys.

ở cấp độ bó mạch, bảng mạch hoặc cấp độ hệ thống, bao gồm có đối lưu tự nhiên và đối lưu cưỡng bức và truyền nhiệt bức xạ. Các nhà phát triển sản phẩm có thể kết hợp các hiệu ứng như hiện tượng nung thuần trở trong các lớp nền của bảng mạch hoặc trong các bó mạch – hoặc thông qua các tính toán gần đúng trong bộ giải CFD

Computational Fluid Dynamics (CFD) - Tính toán động lực học chất lưu (chất lỏng, chất khí), là một nhánh của cơ học chất lưu sử dụng phân tích số và cấu trúc dữ liệu để phân tích và giải quyết các vấn đề liên quan đến dòng chất lưu.

Ansys Fluent và Ansys CFX là hai trong số các phần mềm mô phỏng CFD hàng đầu thế giới của hãng Ansys.

hoặc thông qua truyền dữ liệu phân bố công suất có được từ mô phỏng trên công cụ SIwave – công cụ mô phỏng tính bảo toàn tín hiệu và năng lượng của ANSYS.

Quản lý nhiệt trong động cơ sử dụng ANSYS Icepak

Điện từ cao tần

Để khảo sát điện từ trường ở tần số cao, ANSYS đưa ra phần mềm ANSYS HFSS và ANSYS Designer RF. Các kỹ sư có thể sử dụng những công cụ này để tiến hành mô phỏng điện từ trường 3D và mô phỏng mạch RF đối với các angten, hệ thống GPS và nhiều ứng dụng thiết kế không dây đa dạng khác. Trong lĩnh vực bảo toàn năng lượng và tín hiệu (SI/PI) cũng như phân tích nhiễu loạn và tương thích ( EMI

ElectroMagnetic Interference (EMI) - là nhiễu điện từ hay giao thoa điện từ, là nhiễu do nguồn bên ngoài tạo ra ảnh hưởng đến mạch điện bởi cảm ứng điện từ, ghép tĩnh điện hoặc dẫn điện. Sự nhiễu loạn có thể làm giảm hiệu suất của mạch hoặc thậm chí làm nó ngừng hoạt động. Trong trường hợp đường dẫn dữ liệu, những tác động này có thể từ tăng tỷ lệ lỗi đến mất toàn bộ dữ liệu.

/ EMC

ElectroMagnetic Compatibility (EMC) - là khả năng tương thích điện từ, là khả năng của thiết bị và hệ thống điện hoạt động có thể chấp nhận được trong môi trường điện từ của chúng, bằng cách hạn chế việc phát, truyền và nhận năng lượng điện từ không chủ ý có thể gây ra các tác động không mong muốn như nhiễu điện từ (

EMI

ElectroMagnetic Interference (EMI) - là nhiễu điện từ hay giao thoa điện từ, là nhiễu do nguồn bên ngoài tạo ra ảnh hưởng đến mạch điện bởi cảm ứng điện từ, ghép tĩnh điện hoặc dẫn điện. Sự nhiễu loạn có thể làm giảm hiệu suất của mạch hoặc thậm chí làm nó ngừng hoạt động. Trong trường hợp đường dẫn dữ liệu, những tác động này có thể từ tăng tỷ lệ lỗi đến mất toàn bộ dữ liệu.

) hoặc thậm chí là hư hỏng vật lý trong thiết bị hoạt động. Mục tiêu của EMC là hoạt động chính xác của các thiết bị khác nhau trong một môi trường điện từ chung. Nó cũng là tên được đặt cho nhánh liên quan của kỹ thuật điện.

), các công nghệ ANSYS SIwave và ANSYS DesignerSI cho phép phân tích chính xác trường điện từ với việc mô phỏng mạch và hệ thống trên nền tảng thiết kế duy nhất.

Quản lý công suất (trong mạch điện tử)

Việc tăng cường sử dụng các mạch điện tử được tích hợp cho các hệ thống chỉ dẫn, giải trí, kiểm soát độ an toàn đã tạo ra những thách thức rất lớn trong việc thiết kế mạch tích hợp (IC) và mạch hệ thống on-chip (SoC) để sản xuất ra các thiết bị điện tử đáp ứng được đồng thời nhiều yếu tố: chi phí - hiệu suất - độ tin cậy. Ngoài ra, với sự gia tăng sử dụng bo mạch điện tử thì quản lý công suất cũng đóng vai trò quan trọng hơn trong việc nâng cao độ tin cậy và tuổi thọ của ô tô.

Để giải quyết vấn đề quản lý công suất, các bộ phận vi điều khiển nói riêng và hệ thống chip điều khiển nói chung đòi hỏi mức điện áp thấp để đảm bảo sự hoạt động tin cậy và nhất quán. Một giải pháp giúp giải quyết vấn đề này chính là công cụ thiết kế vi mạch tiên tiến - PowerArtist, một ngôn ngữ chuyển giao thanh ghi (RTL) phân tích công suất nền tảng tối ưu hóa từ phần mềm bổ sung của ANSYS – Apache Design. Giải pháp này cho phép các đội ngũ thiết kế có được những hiểu biết sâu sắc hơn về công suất tiêu thụ của mạch ngay từ những bước đi đầu tiên đồng thời nó cũng cho phép tiến hành kỹ thuật tối ưu hóa công suất. Các công nghệ độc quyền của PowerArtist – PowerArtist Calibrator and Estimator (PACE) và RTL Power Model (RPM) – giúp cho các nhà thiết kế giảm được công suất tiêu thụ nhưng vẫn đảm bảo tính năng của hệ thống cung cấp điện. Việc phân tích điện năng, giảm công suất tiêu thụ và tối ưu hóa thiết kế ngay từ những bước đầu sẽ giúp cho việc đáp ứng yêu cầu về chi phí năng lượng, tăng hiệu suất sử dụng năng lượng dễ dàng hơn.

Hệ thống bo mạch điện tử có thể cản trở các hoạt động khác do gây ra nhiễu điện tử ( EMI

ElectroMagnetic Interference (EMI) - là nhiễu điện từ hay giao thoa điện từ, là nhiễu do nguồn bên ngoài tạo ra ảnh hưởng đến mạch điện bởi cảm ứng điện từ, ghép tĩnh điện hoặc dẫn điện. Sự nhiễu loạn có thể làm giảm hiệu suất của mạch hoặc thậm chí làm nó ngừng hoạt động. Trong trường hợp đường dẫn dữ liệu, những tác động này có thể từ tăng tỷ lệ lỗi đến mất toàn bộ dữ liệu.

) – Nhiễu có thể ảnh hưởng đến độ bền của sản phẩm. Phương pháp toàn diện là thiết kế có dựa trên phân tích bo mạch – vi mạch – hệ thống và xem xét đến các ảnh hưởng của mạch tích hợp đến nhiễu điện từ trên toàn hệ thống. Tính năng chống nhiễu của vi mạch đầy đủ và nền tảng sign-off của RedHawk phân tích hoạt động của thành phần và mô phỏng các kích thích điện từ mà chúng gây ra thông qua mô hình phát thải vi mạch (CEM). Sentinel-PSI và ANSYS SIwave sử dụng mô hình phát thải vi mạch này để tiến hành phân tích giao thoa điện từ ở cấp độ hệ thống, đảm bảo rằng thiết kế hệ thống này sẽ đáp ứng được sự phân bố trường điện từ trường gần và xa và cũng đảm bảo rằng hệ thống điện hoàn chỉnh cuối cùng là tuân thủ các tương thích điện từ EMC

ElectroMagnetic Compatibility (EMC) - là khả năng tương thích điện từ, là khả năng của thiết bị và hệ thống điện hoạt động có thể chấp nhận được trong môi trường điện từ của chúng, bằng cách hạn chế việc phát, truyền và nhận năng lượng điện từ không chủ ý có thể gây ra các tác động không mong muốn như nhiễu điện từ (

EMI

ElectroMagnetic Interference (EMI) - là nhiễu điện từ hay giao thoa điện từ, là nhiễu do nguồn bên ngoài tạo ra ảnh hưởng đến mạch điện bởi cảm ứng điện từ, ghép tĩnh điện hoặc dẫn điện. Sự nhiễu loạn có thể làm giảm hiệu suất của mạch hoặc thậm chí làm nó ngừng hoạt động. Trong trường hợp đường dẫn dữ liệu, những tác động này có thể từ tăng tỷ lệ lỗi đến mất toàn bộ dữ liệu.

) hoặc thậm chí là hư hỏng vật lý trong thiết bị hoạt động. Mục tiêu của EMC là hoạt động chính xác của các thiết bị khác nhau trong một môi trường điện từ chung. Nó cũng là tên được đặt cho nhánh liên quan của kỹ thuật điện.

.