应用六西格玛设计DFSS进行新能源汽车电子产品....

  应用六西格玛设计DFSS进行新能源汽车电子产品开发

    节约能源与环境保护是当今时代不断倡导的理念，因此，在新能源汽车电子产品开发领域，六西格玛设计（designforsixsigma，6sigma）因其在产品质量、成本、市场和开发中所具有的显著优势，以及其卓越的设计理念和超前的研究方法，早已被全世界多个汽车企业所接受并广泛采用，成效斐然。

    一、六西格玛设计方法的概况

    到目前为止，IDDOV流程是业界较为推崇也是应用最为广泛的六西格玛设计程序，它是由“识别、定义、开发、优化、验证”五个步骤组成的，具体到新能源汽车的设计中，各个程序又有其具体含义。

    （1）识别是指在设计新能源汽车电子产品时，要首先确定设计的产品所具有的功能属性，并充分验证识别出的功能是否切实可行。

    （2）定义是指在设计新能源汽车电子产品时，要对产品的功能特性、电路接口进行进一步细分和确定，将所有预料到的动态或者瞬态情况进行全面考虑。

    （3）开发是指具体电路的设计以及元器件型号的选取不是盲目进行的，要依照实际的需求来确定并进行合理选择。

    （4）优化一是指产品优化；二是指设计过程的优化。

    （5）验证是通过某种手段比如市场调研、客户咨询等方式来了解设计的产品是否与顾客的最初期望相符合。

    二、六西格玛设计实例

   1.识别

    整车所要求的全温度范围在零下40摄氏度与85摄氏度之间，在这个温度范围内的理想工作电压在8伏到16伏之间，但是为了使CAN总线能够正常接收及发送信号，电压值必须在6伏到16伏之间，在这个电压下微调控器以及接收器等硬件才能正常工作。

    2.定义

    电路的原理图中的核心器件是稳压器，它通过二极管从蓄电池获得电压，然后作为CAN收发器和微控制器的电源，而微控制器复位信号的来源也是稳压器的复位输出信号。

    电源电路中的功能函数，在该电路中，涉及到的中间变量主要有：稳压器输出的电压及其复位信号，二极管的输出的电压。上述变量在各自的干扰因子及控制因子的控制下工作。为了使CAN保持正常的通讯功能，必须保证两个因变量（用Y表示）：稳压器的复位信号及输出电压满足所示的条件，对应的自变量（用X表示）需要满足所示的条件。

    说明：：稳压器输出电压；：稳压器复位电压；：二极管前向压降；：稳压器压降。

   3.开发

   CAN收发器和微控制器由于其更换成本比较高，所以一般不会对其进行更换，从另一个角度来讲，在驱动能力相同的情况下，目前所用的稳压器已经拥有了最低的压降。所选用的二极管用极限分析法分析其是否能够满足在6伏到16伏电压之间维持CAN的正常工作。选用的元器件及其参数如下：二极管型号为:BAT240A，那么可以得到：该值大于下限值4.75伏，且，因此本设计所用的二极管符合要求。

   4.优化

    上步骤的极限设计虽然与整车需求相符合，但是实际应用中耗费的成本比较高，而选用六西格玛设计方法能够在满足上述需求的情况下降低成本，因此这种方法对设计进行优化优于极限设计法。首先对于二极管的选取，本设计方法选用的ISR154―400的成本比BAT240A低，根据相关计算可以得到在三个不同温度下和的值。依照上面的分析可知，由此得知，本优化方法选择的ISR154―400符合整车需求。给出了同三个温度下的验证结果。

   5.验证

    根据以上步骤的分析以样品验证，得出稳压器输出的（其值为2.43），复位信号（其值为4.15），由数据可以看出二者的均在2之上，因此符合整车的需求。

    六西格玛设计中选用的ISR154―400每个的成本要比极限法中选用的稳压器成本低0.109美元，据此计算每年可以节约成本1100美元。假设，在其余控制器和项目建设中也使用该二极管，则每年会为企业节约大量的成本。

    三、新能源汽车电子产品DFSS设计结论

    本研究的六西格玛设计方法既能够降低产品的生产成本，又能设计出符合顾客需求的产品，该设计方法体现出的优越性与新能源汽车电子产品设计的特点相符合，因此，六西格玛设计在国内新能源汽车电子产品开发的全面推广指日可待。