汽車產業中的MATHCAD應用

1.MATHCAD誰在用

從PTC官方的兩份文件（Mathcad – Use Cases for Automotive，Mathcad Customer References）之中，可以看出汽車行業內的用戶：



我在網上能夠找到一些非電子的案例使用比如：Ex 5 Mass Balance Air & Fuel for Gasoline Auto Engine to Obtain Exhaust Gas Flow Rate

電子方面的使用在一些論文之中比較多：

1.Automotive Powertrain DC/DC Converter with 25kW/dm3 by using SiCDiodes
High Efficiency Power Supply using new SiC devices

更有Delphi的專門的PPT介紹：

Statistics and Reliability in Automotive Electronics Design
Modeling & Automotive System Design

2.Mathcad在什么階段用？

從項目開發時間來看，PTC自己的文檔之中給出了一個統計學的結果：



從以上的這張圖來看，主要在質量管控（這應該是使用它的統計和分析的功能）；概念設計、系統設計和細節設計三個階段，以及后期的驗證和測試的輔助工作階段，這部分內容就是我以前用的非常多的。

從使用的方法來看，其實本質上用的還是差異分析的方法來設計出來一個相對合理的結果，特別需要注意的是，狹義的最壞分析（WC）僅僅是其中一種方法。我在查閱很多的文檔的時候，也可以把WC分為一個廣義的WC方法（有點等同于容差分析）是包含極值分析法、RSS和蒙特卡洛三種，至于DOE這又是另外一個故事了。



3.曾經寫過的文章

這里還是把以前的文章都翻出來，有助于整體的理解并保持一致。

a.電路分析文檔的注意點
b.電路分析文檔格式和Mathcad資源
c.使用MATHCAD進行電路分析的小技巧_1
d.使用MATHCAD進行電路分析的小技巧_2
e.容差分析與最壞分析、設計閾度與最壞分析、最壞分析由來和內容 (Worst Case Analysis)

4.新的構思

由于在國內的特殊情況，使得老板覺得設計越快越好、成本越低越好、過程越簡單越好和人員越少越好，如果都要完成這幾個目標，我覺得那中國的工程師就比國外同行強幾個檔次了，這顯然是不可能的。能做的，就是在使用足夠的軟件工具的基礎上，進行質量和成本的預測。想要節約返工費用、BOM費用和測試費用，就是需要對設計的內容進行徹底的軟件評估，使用MATHCAD可以做這個事情。對一個汽車電子模塊而言，大概能做以下的事情：

1.概念設計的時候，去驗證系統的拓撲，主要是電路拓撲，這點在未來的汽車功率化過程之中尤為關鍵。個人覺得充電機（AC-DC）、轉換器（DC-DC）、逆變器（Inverter）和高壓分配器（Power Distribute）幾個部件，拓撲是決定產品的特性的首要因素。

2.細節設計，選了芯片之后，完成原理圖，導出BOM的各個參數，然后就需要在MATHCAD中進行各個功能部分的電路的設計工作，需要能夠搞定從BOM的 EXCEL中提取數據的功能，這個非常重要，可以保證在后期設計之中，不會出現元件變化而分析文件出現差異和脫離的情況出現。

3.結果傳遞，由于各個模塊內容相關關聯，所以需要進行各個文件之間的結果匯總和傳遞。這點MATHCAD之中有個比較完善的EXCEL導入和導出功能。

4. 實驗驗證前的分析工作：如果想要做個耐久和高溫實驗，由于樣件是通過一定順序進行測試的（我看到EDN有位網友在抱怨做了跌落實驗之后做別的實驗，其實你只要設定好實驗分組和流程圖，完全可以杜絕這樣的情況），可以開辟一組實驗結果估計的文件，將各個文件的條件輸入后進行結果預計，這樣可以避免出現不必要的樣件炮灰和測試費用浪費的情況發生。當然，估計僅僅是估計，實驗的作用就是實踐，這是不能避免的。