电子产品世界

由于一些司法管辖区对电动汽车 （EV） 补贴的支持摇摆不定，竞争激烈，提高电动汽车的可制造性是电子设计工程师的一项重要责任。

随着电动汽车生产规模的扩大以及消费者对提高质量、可靠性和成本效益的需求，这也是一个及时关注的领域。战略必须解决组件集成、装配简化、诊断支持和符合汽车标准等不同领域。

可制造性设计 （DFM） 基础知识

制造设计 （DFM） 的目标是优化设计，以便于组装、测试和批量生产的一致性。它首先关注一些经典的最佳实践。

首先，尽可能减少零件数量。例如，在芯片和模块中采用更高级别的集成度可以减少布线和连接器，而且成本也可能更低。当机会出现时，在给定车辆内或整个产品线中标准化组件。这可能需要时间、计划和纪律，但它在采购、库存等方面也有明显的好处。如果可能，以通用封装和电压为目标，以进一步简化采购和组装。

采用模块化设计也可以提高可制造性，包括易于更换的 PCB 或控制模块（例如，用于 BMS、逆变器或信息娱乐系统）。基岩PCB设计还应尽可能支持自动化组装。例如，确保一致的焊盘尺寸、组件方向和基准点可以帮助自动表面贴装技术 （SMT） 机器以最佳速度运行，同时将出错的可能性降至最低。

工程实践在减少返工的可能性方面也发挥着作用，而返工总是一个代价高昂的提议。需要避免的可能问题包括有风险、紧密封装的高压走线、容易受到热应力影响的元件的边缘放置或埋孔。

埋孔是一把双刃剑，可以制作更复杂的 PCB，但由于需要额外的钻孔和电镀步骤，可能会增加制造成本。它们还可以在电路板内创建热集中点。此外，埋孔的纵横比（深度与直径）需要仔细考虑，以避免结构弱点或连接问题。

可测试性设计 （DFT） 如何帮助提高可制造性？

您可以而且应该进行可靠性设计，但测试是无可替代的。在 PCB 和系统级别使测试变得简单、快速和可靠，使测试更具成本效益和有用性。这可以与其他可制造性作相结合，例如在PCB设计中观察焊盘尺寸、元件方向和基准点的想法。

EBM的

在此简化的 PCB 图中，显示了测试设计 （DFT） 功能，例如内置测试点和可访问连接器以及内置自检和边界扫描功能。

同样，实施可分段测试的子系统，其中可以独立测试大型系统的各个组件或部分，也会有所帮助。例如，这可以对逆变器、充电器或高压电池接口进行隔离测试。

电子测试中的错误报告是指用于识别和传达测试过程中检测到的错误的机制。这与 BIST 是分开的——错误报告是一个包含各种方法的更广泛的概念，而 BIST 是一种专注于自检功能的特定实现，例如诊断故障代码 （DTC）、校验和和看门狗验证。

装配设计 （DFA） 如何提高可制造性？

DFM 的另一个角度是装配设计 （DFA），它侧重于确保组件和子系统易于组装，同时最大限度地减少工具和人为错误。这归结为许多常识性做法，包括：

• 使用键控连接器和防极性接口来防止接线错误。

• 除非结构上必要，否则消除手工焊接，优先考虑表面贴装而不是通孔组件。

• 最大限度地降低线束的复杂性，例如，尽可能使用柔性 PCB 或母线代替分立布线。

• 在车辆集成之前，对子系统（例如集成了冷却和高压隔离的 PCB）进行预组装和测试，以减少后期返工。

• 集成被动冷却设计（例如，散热器兼容布局）以降低系统复杂性。

成本和可靠性优化在 DFM 中处于什么位置？

DFM 的一个目标是在不影响质量或性能的情况下降低材料和生产成本。其他优化策略可以包括：

• 指定具有长生命周期和稳健认证（AEC-Q100、ISO 16750）的汽车级组件。

• 选择具有多种来源的组件以降低供应链风险。

• 尽早执行热和 EMI 仿真可以减少昂贵的后期重新设计。

一些最终的 DFM 考虑因素包括保持整个电动汽车环境的视图。确保您符合 EMI/EMC 标准，并预测需要滤波、屏蔽、分离高压和低压域以及接地。

您还可以在电子控制单元 （ECU） 中嵌入诊断和故障安全逻辑，以实现预测性维护以及安全性和设计中的固件可升级性。最后，可持续性和与可持续发展相关的不断增长的监管要求使得在 DFM 工作中考虑拆卸和回收考虑因素是谨慎的。可能很难深入了解产品的生命周期，但这是一个必要的考虑因素。

关键词： 电动汽车 可制造性