Bedeutung der thermischen Simulation im Automobilelektronikdesign
Heutzutage nehmen die elektronischen Funktionen in Autos zu und werden bald den Wert mechanischer Funktionen übersteigen. Elektronische Funktionen werden auch zu den wichtigsten Wettbewerbselementen von Modellen. Die Einschränkungen bei der pünktlichen Lieferung von Modellen sind nicht mehr das mechanische Design, sondern Elektronik und Software. Daher sollten wir diese elektronischen Komponenten nicht nur schnell entwerfen, sondern auch dafür sorgen, dass sie eine hohe Leistung und Qualität aufweisen und den Zuverlässigkeitsstandard erfüllen.
Die Hauptwärmequelle elektronischer Geräte ist ihr Halbleiterchip (IC). Diese Chips sind sehr temperaturempfindlich, was das thermische Design zu einer Herausforderung macht. Überhitzung führt dazu, dass der Chip vorzeitig ausfällt. Mit der Zunahme der Funktionen treten die damit verbundenen Wärmeableitungsprobleme immer mehr in den Vordergrund, was zu einem potenziell einschränkenden Faktor bei der Entwicklung elektronischer Geräte geworden ist. Für Schlüsselgeräte sind geeignete Kühlstrategien erforderlich, um Überhitzung und Ausfall zu vermeiden.
Ein gutes Wärmemanagement sollte bereits in der Konzeptphase des Entwicklungsprozesses entworfen werden. Diese Produkte sind oft komplexe Systeme und erfordern die Zusammenarbeit mehrerer Designabteilungen mit unterschiedlichem Hintergrund: IC- und FPGA-Ingenieure, PCB-Layout-Ingenieure, Fertigungsingenieure, Softwareentwickler, Zuverlässigkeitsingenieure, Maschinenbaudesigner, Marketing-, Hochfrequenz- und Hochgeschwindigkeits-Elektroingenieure, usw. In der Konzeptphase müssen Entscheidungen bezüglich der Machbarkeit des Produkts getroffen werden. Es geht darum, „kann die vom System erzeugte Wärmeenergie entsprechend dem gegebenen Raum, der Größe, der gewünschten Leistung und Funktion effektiv verwaltet werden?
Maschinenbau- oder Wärmedesigningenieure können auf einfache Weise konzeptionelle Modelle von IC, PCB und Chassis erstellen und diese dann simulieren, um zu sehen, ob sie Wärme effektiv ableiten können. Wenn dies der Fall ist, kann die Auslegung unter dem Gesichtspunkt des Wärmemanagements erfolgen. Wenn es dem Personal einer anderen Konstruktionsabteilung unmöglich ist, nach der Konzeptphase fortzufahren, müssen sie möglicherweise die Funktionsspezifikationen, Größenspezifikationen, verwendeten Geräte oder einige andere Faktoren des Systems ändern. Wenn das Problem jedoch im nachfolgenden Entwicklungsprozess gefunden und neu gestaltet wird, steigen die Kosten erheblich.
Mit der neuesten thermischen Simulationssoftware kann der Konstrukteur Front-End-Analysen durchführen, den Trend erfassen, das Problem schnell lösen, verschiedene Schemata schnell lösen und vergleichen, um größere Projektfortschritte zu erzielen und die Arbeit effektiv zu ergänzen von Vollzeit-Analysten in der späteren Verifizierungsphase des Projekts. Im Vergleich zu herkömmlicher CFD-Software kann die Simulationszykluszeit von einigen Wochen auf einige Tage oder einen Tag verkürzt werden. Designer können eine Vielzahl von Designschemata vergleichen, um wettbewerbsfähigere und zuverlässigere Produkte zu entwickeln, und kürzere Simulationszykluszeiten können die Markteinführung von Produkten beschleunigen.
