Optimizing Automotive Engine Control Modules with IoT: A Delphi Case Study

技术

传感器 - 触觉传感器
传感器 - 红外传感器

适用行业

汽车
电子产品

适用功能

产品研发

用例

现场人员安全管理

挑战

德尔福是移动电子和交通部件领域的全球领导者，在其汽车发动机控制模块 (ECM) 的设计中面临着重大挑战。 ECM 使用截锥体形状的硅橡胶垫片，以确保不同组件之间的热接触或电接触。这些垫片将集成电路 (IC) 压在金属散热器上，以提供传导热传递路径来冷却电路。确定垫片施加的力对于模块的设计至关重要。力度不足将无法充分冷却 IC 或正确固定它，从而导致因过热或过度冲击和振动而过早失效。相反，由于 ECM 外壳和印刷电路板的限制，力不能设置得太高。挑战在于准确地表示弹性体材料，以便设计垫片以提供对电路板的最佳作用力。

关于客户

德尔福是移动电子和交通部件及系统技术领域的世界领先者。该公司在世界各地设有多家子公司，总部位于密歇根州特洛伊、巴黎、东京和巴西圣保罗。德尔福的两个业务部门——动力、推进、热力和内饰部门以及电子和安全部门——为复杂的客户需求提供全面的产品解决方案。该公司拥有约 186,000 名员工，在 41 个国家运营 172 个全资制造基地、42 个合资企业、53 个客户中心和销售办事处以及 34 个技术中心。德尔福电子和安全部门每天生产约 100 万个集成电路，使其成为美国最大的客户 IC 内部制造商之一。

解决方案

德尔福利用 ANSYS Structural 准确地表示弹性体材料，因此可以设计垫片以提供对电路板的最佳作用力。 FEA 模型的 Mooney-Rivlin 材料常数源自实验，其中垫片样本被压缩，并通过 ANSYS 中的曲线拟合命令和宏导出最终的力-偏转曲线。 FEA 模型是通过以非常高的精度重现测量数据来开发和验证的。然后使用这些 FEA 模型准确预测新垫片的力-偏转曲线，并为已使用的垫片建立曲线。 ANSYS 接触单元在这些模型中特别有用，可以表示垫片和 PCB 之间的面对面接触。此外，还开发了 ANSYS 参数化设计语言 (APDL)，用于对垫片进行建模并提取产品工程师感兴趣的 FEA 结果数据，并以表格形式呈现此信息。

运营影响

The use of ANSYS Structural and the development of the ANSYS Parametric Design Language (APDL) resulted in a significant improvement in the design process of Delphi's engine control modules. The ability to accurately predict force-deflection curves for new spacers as well as establish curves for spacers already in use has allowed engineers to develop optimal designs that extend the life of ECMs in harsh environmental conditions present in automotive applications. The development of a C++ graphical user interface to collect the dimensional data from a product engineer and to execute the model has also streamlined the design process, making it more accessible to product engineers without any experience in FEA tools.

数量效益

Predicted the force-deflection for the compressed spacers in less time than previous methods
Achieved greater accuracy in force-deflection prediction than previous methods of linear estimation
Developed an automated tool that allows product engineers – without any experience in FEA tools – to use the power of the technology