冗余設計的案例
新型電子電氣架構的思考
表1：功能安全等級對應的資源成本矩陣
對于四種不同的架構類型，最終所對應的成本是不一樣的：
無冗余設計
D-CC：成本最低
D-VC：成本相對于D-CC高，但差距不是很大，增加了大約2.9%
Z-VC和Z-CC：成本相對于域控架構，增加了28%左右
有冗余設計
D-CC：依然是成本最低
D-VC：成本第二，但和D-CC差距就拉大了，增加了大約29%
Z-CC：成本相對于D-VC增加的不是很明顯，增加了6%
Z-VC：成本比前三者大了許多， 相對于Z-CC，增加了21%左右
首先有個前提就是，區域架構是必須要引進冗余設計，而域控架構一般無需引進過多的冗余設計。因此對于成本這塊，應該拿有冗余設計的區域架構和無冗余設計的域控架構進行比較，這樣就可以得出最終我們想要的成本數據：區域架構Z-VC在域控架構D-CC的基礎上，成本增加了63%之多。
另外，以上是我們的硬件成本，但其實從軟件成本上，我們依然可以進一步得到一些結論，本身域控架構是在分布式架構的基礎上，增加了很多資源，比如域控制器增加了多顆MPU芯片，全都運載了以太網協議棧，部分域控制器還采用Adaptive AUTOSAR協議棧，因此域控制器的成本相對于分布式架構已經是質的飛越了。那區域架構還在域控制器的基礎上，不斷增加冗余。
展開 自動駕駛線控制動冗余方案黃金組合——ESC和eBooster
作者 |
一驥絕塵
出品 |
焉知
自動駕駛與自動冗余
自動駕駛汽車的核心是冗余設計，這是業界達成的共識。
冗余設計并不是工業領域的新名詞，飛機上的冗余設計已經非常成熟。大家都知道，飛機在高空運行的過程就是自動駕駛，機長是可以出去泡咖啡的。飛機的自動駕駛是怎么保證的呢？一方面要求關鍵部件的可靠性足夠高，另一方面則依賴于冗余設計，比如飛機裝備兩臺發動機系統，保證在一個發動機系統故障以后另一個仍能支持飛機安全降落。冗余設計在飛機上到處可見，比如兩個獨立運行的主控ECU，兩套獨立的供電系統等等。
回到汽車上，在SAE J3016對汽車自動駕駛分級標準基礎上可以進行進一步歸類：
輔助駕駛汽車 （包含Level1 / Level2）
自動駕駛汽車 （包含Level3 / Level4 / Level5）
SAE J3016對汽車自動駕駛分級標準
輔助駕駛汽車和自動駕駛汽車最大的區別在于系統故障導致事故的責任方的不同：
對于輔助駕駛，當系統出現故障以后，只要正確向駕駛員報告了故障，接下來能否脫險全看駕駛員的水平，出了事故責任方在駕駛員，汽車廠家是沒有責任的。
對于自動駕駛，系統在出現故障之后，需要系統來自己操作避免事故（自動駕駛等級越高，駕駛員可以越晚介入接管甚至是完全不用接管），出了事故是汽車廠家的責任而不是駕駛員的責任。
基于此，自動駕駛汽車也需要和和飛機一樣通過冗余設計才能在解放駕駛員的同時保證出現故障時系統仍能夠接管直至進入安全狀態。
展開 談安全系統設計中的冗余技術
在實際系統的設計中，往往不僅僅采用單一的技術，而是多種冗余技術相結合。同時，冗余技術在于它對隨機故障的檢測有效性，與異構多樣化相結合，實際使用可以提高對系統性故障的檢測能力。
文章來源：薄說安全
影響硬件可靠性的因素
最壞的設計方法是考慮所有元件的公差，并取其最不利的數值核算電路每一個規定的特性。如果這一組參數值能保證電路正常工作，那么在公差范圍內的其他所有元件值都能使電路可靠地工作。
在設計應用系統電路時，還要根據元器件的失效特征及其使用場所采取相應的措施，對容易產生短路的部件以串聯方式復制，對容易產生開路的部分以并聯方式復制。
(2)元器件選擇。在確定元器件參數之后，還要確定元器件的型號，這主要取決于電路所允許的公差范圍。由于制造工藝所限，有些元器件參數的公差范圍可能較大，如電容器電容量等。另外，元件或器件的額定工作條件包括多個方面(如電流、電壓、頻率、機械參數以及環境溫度等)，設計時要考慮參數裕量，并在運行時盡量保證接近元器件的設計工作溫度。
(3)結構設計。結構可靠性設計是硬件可靠性設計的最后階段。結構設計時，首先應注意元器件及部件的安裝方式，其次是控制系統工作環境的條件(如通風、除濕、防塵等)。
(4)噪聲抑制。噪聲對模擬電路的影響會直接影響系統精度，噪聲對數字電路也會造成誤動作。因此，在工程設計中必須采用噪聲抑制和屏蔽措施。對于模擬應用系統，可在電源端增加一些低通濾波電路來抑制由電源引入的干擾；對于數字系統，通常采用濾波器和接地系統；同時，在整體結構布局時應注意元器件的位置和信號線的走向。對于電磁干擾、電場干擾可采用電磁屏蔽、靜電屏蔽來隔離噪聲，也可采用接地、去耦電容等措施來減少噪聲的影響。
(5)冗余設計。硬件冗余設計可以在元件級、子系統級或系統級上進行，必然增加硬件和成本。因此，設計時應仔細權衡采用硬件冗余的利弊關系。在計算機控制系統中，主要采用控制單元冗余和控制系統冗余來提高系統硬件可靠性。
3.
展開 
02驅動鈦絲（SMA）的應用（2）鏡頭光圈
例3：電壓波動補償設計
我們可以通過RC采樣和差分采樣的方式，獲得供電系統的電壓波動信息，消除，單片機的采樣誤差，做到精準定位驅動控制。
【電阻和位移的關系】
鈦絲的電阻值和驅動位移量可以理解為線性關系。
我們可以將鈦絲的電阻值劃分成所需要的分量，分量越多，精度越高，對單片機的精度要求也更高。
然后將鈦絲的驅動位移量劃分同樣的分量，其兩者的分量就一一對應上了。
例如：0.03mm線徑鈦絲長度68mm。
奧氏體電阻值：91.4Ω
馬氏體電阻值：81.8Ω
我們將其劃分為16分，17級，假設最大位移量是5%，我們把這5%劃分為同級數。
然后結合我們的恒流驅動電路，就可以得出鈦絲的監控反饋電壓值和驅動的位置對應關系。
【冗余設計】
財哥說鈦絲中提到的建議，我們有必要做冗余設計，這樣才能保證我們驅動的可靠性，同時降低我們的設計師的工作難度。
溫度和位移冗余，我們可以簡單的認為是砍掉上述17級當中的頭尾，滿足我們驅動的3.5%~4%的范圍即可。
【驅動電流和保持電流】
鈦絲的驅動電流和保持電流是不一樣的，其核心在于對流系數的問題，也就是對流散熱的問題。
這個問題雖然有公式能夠滿足我們的理論計算，但是這個差值區間非常的大，財哥建議我們在實際的產品中來做實驗獲取。
假如：空氣的對流系數從20-200不等，相差10倍。
0.03mm線徑鈦絲長度68mm。
假定對流系數是200（w/（mm2.k），我們帶入對流計算公式
假定對流系數是20（w/（mm2.k），我們帶入對流計算公式
這直接影響到了我們的所需驅動電流和保持電流。
展開 汽車頻道每周內容合集Q4
5、自動駕駛線控制動冗余方案黃金組合——ESC和eBooster
作者：
駕駛哥
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1816635
冗余設計并不是工業領域的新名詞，飛機上的冗余設計已經非常成熟。大家都知道，飛機在高空運行的過程就是自動駕駛，機長是可以出去泡咖啡的。飛機的自動駕駛是怎么保證的呢？一方面要求關鍵部件的可靠性足夠高，另一方面則依賴于冗余設計，比如飛機裝備兩臺發動機系統，保證在一個發動機系統故障以后另一個仍能支持飛機安全降落。冗余設計在飛機上到處可見，比如兩個獨立運行的主控ECU，兩套獨立的供電系統等等。
6、視頻：RC1-傳動系統基礎概念設計
作者：
liaoye
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c17631
介紹omax Concept軟件界面，通過模型演示Concept基礎建模分析功能并查看計算報告。
7、文檔：車輛動力學建模方法及基礎
上傳者：
汽車汽車汽車
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/doc/1817460
在車輛動力學研究中，建立系統運動微分方程的傳統方法主要有兩種：一是利用牛頓矢量力學體系的動量定理及動量矩定理，二是利用拉格朗日的分析力學體系。
8、新能源汽車高壓線束安全設計
作者：線束專家
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1816724
電動汽車動力系統結構與傳統汽車差異顯著。
展開 大疆無人機飛行感知技術有什么用途
計算姿態角的融合方法流程
傳感器冗余設計
傳感器冗余設計主要是將多個同種傳感器進行組合，處理方法是首先會剔除數據異常的傳感器，然后再進行傳感器的融合。冗余設計不僅可以提高測量精度也可以提高整套系統的可靠性，在某一個傳感器失效的情況發生時，讓整個系統能夠繼續正常工作。
來源：機器人網
淺談無人機的飛行感知模塊
計算姿態角的融合方法流程
3、傳感器冗余設計
傳感器冗余設計主要是將多個同種傳感器進行組合，處理方法是首先會剔除數據異常的傳感器，然后再進行傳感器的融合。冗余設計不僅可以提高測量精度也可以提高整套系統的可靠性，在某一個傳感器失效的情況發生時，讓整個系統能夠繼續正常工作。
新能源汽車高壓線束安全設計
從蔚來ES8的拆解結果來看，即便是開了10萬公里，所有高壓線束的外觀狀態完好：
高壓接插件的接口位置光潔
高壓銅排的螺栓連接點完好
未發現任何燒蝕或者變黑的痕跡
（高壓銅排螺栓連接點狀態完好）
基于此可以判斷，蔚來ES8在高壓系統耐久安全方面還是做了很多冗余設計的。
注：冗余設計，指產品設計過程中在滿足實際需求的情況下留出余量。合理的冗余設計可極大的提高產品的可靠性，唯一的缺點就是成本更高。
比如實際最大使用電流為100A，但是選用能耐150A的線束。
3.
線束固定可靠
電動汽車高壓用電器遍布車身各處，與之連接的高、低壓線束貫穿車身，形成了類似于人體血管網絡的復雜結構。高、低壓線束的走向不同、粗細不同、工作狀態也不同。
任何一根線束出現問題都有可能像血管出現問題一樣導致心臟受損，從而引發身體不適，嚴重的甚至可能會危及生命。
根據
消防統計數據
，2017年機動車火災約為27136起，其中約占35%的事故是由于電氣火災導致，26%的事故是由于自燃導致，而電氣火災和自燃與線束固定可靠性有很大的關系。
若高、低壓線束固定不可靠，在使用過程中可能發生
磨損
、
干涉
等，存在短路、漏電、發熱起火等安全隱患。
由此可見，在電動汽車的高壓系統耐久安全設計中，
線束固定可靠性
極為關鍵
。
展開 從蔚來ES8看高壓線束安全設計
從蔚來ES8的拆解結果來看，即便是開了10萬公里，所有高壓線束的外觀狀態完好：
高壓接插件的接口位置光潔
高壓銅排的螺栓連接點完好
未發現任何燒蝕或者變黑的痕跡
（高壓銅排螺栓連接點狀態完好）
基于此可以判斷，蔚來ES8在高壓系統耐久安全方面還是做了很多冗余設計的。
注：冗余設計，指產品設計過程中在滿足實際需求的情況下留出余量。合理的冗余設計可極大的提高產品的可靠性，唯一的缺點就是成本更高。
比如實際最大使用電流為100A，但是選用能耐150A的線束。
3.
線束固定可靠
電動汽車高壓用電器遍布車身各處，與之連接的高、低壓線束貫穿車身，形成了類似于人體血管網絡的復雜結構。高、低壓線束的走向不同、粗細不同、工作狀態也不同。
任何一根線束出現問題都有可能像血管出現問題一樣導致心臟受損，從而引發身體不適，嚴重的甚至可能會危及生命。
根據
消防統計數據
，2017年機動車火災約為27136起，其中約占35%的事故是由于電氣火災導致，26%的事故是由于自燃導致，而電氣火災和自燃與線束固定可靠性有很大的關系。
若高、低壓線束固定不可靠，在使用過程中可能發生
磨損
、
干涉
等，存在短路、漏電、發熱起火等安全隱患。
由此可見，在電動汽車的高壓系統耐久安全設計中，
線束固定可靠性
極為關鍵
。
展開 從蔚來ES8看高壓線束安全設計
從蔚來ES8的拆解結果來看，即便是開了10萬公里，所有高壓線束的外觀狀態完好：
高壓接插件的接口位置光潔
高壓銅排的螺栓連接點完好
未發現任何燒蝕或者變黑的痕跡
（高壓銅排螺栓連接點狀態完好）
基于此可以判斷，蔚來ES8在高壓系統耐久安全方面還是做了很多冗余設計的。
注：冗余設計，指產品設計過程中在滿足實際需求的情況下留出余量。合理的冗余設計可極大的提高產品的可靠性，唯一的缺點就是成本更高。
比如實際最大使用電流為100A，但是選用能耐150A的線束。
3.
線束固定可靠
電動汽車高壓用電器遍布車身各處，與之連接的高、低壓線束貫穿車身，形成了類似于人體血管網絡的復雜結構。高、低壓線束的走向不同、粗細不同、工作狀態也不同。
任何一根線束出現問題都有可能像血管出現問題一樣導致心臟受損，從而引發身體不適，嚴重的甚至可能會危及生命。
根據
消防統計數據
，2017年機動車火災約為27136起，其中約占35%的事故是由于電氣火災導致，26%的事故是由于自燃導致，而電氣火災和自燃與線束固定可靠性有很大的關系。
若高、低壓線束固定不可靠，在使用過程中可能發生
磨損
、
干涉
等，存在短路、漏電、發熱起火等安全隱患。
由此可見，在電動汽車的高壓系統耐久安全設計中，
線束固定可靠性
極為關鍵
。
展開 
新能源汽車高壓線束安全設計
從蔚來ES8的拆解結果來看，即便是開了10萬公里，所有高壓線束的外觀狀態完好：
高壓接插件的接口位置光潔
高壓銅排的螺栓連接點完好
未發現任何燒蝕或者變黑的痕跡
（高壓銅排螺栓連接點狀態完好）
基于此可以判斷，蔚來ES8在高壓系統耐久安全方面還是做了很多冗余設計的。
注：冗余設計，指產品設計過程中在滿足實際需求的情況下留出余量。合理的冗余設計可極大的提高產品的可靠性，唯一的缺點就是成本更高。
比如實際最大使用電流為100A，但是選用能耐150A的線束。
3.
線束固定可靠
電動汽車高壓用電器遍布車身各處，與之連接的高、低壓線束貫穿車身，形成了類似于人體血管網絡的復雜結構。高、低壓線束的走向不同、粗細不同、工作狀態也不同。
任何一根線束出現問題都有可能像血管出現問題一樣導致心臟受損，從而引發身體不適，嚴重的甚至可能會危及生命。
根據
消防統計數據
，2017年機動車火災約為27136起，其中約占35%的事故是由于電氣火災導致，26%的事故是由于自燃導致，而電氣火災和自燃與線束固定可靠性有很大的關系。
若高、低壓線束固定不可靠，在使用過程中可能發生
磨損
、
干涉
等，存在短路、漏電、發熱起火等安全隱患。
由此可見，在電動汽車的高壓系統耐久安全設計中，
線束固定可靠性
極為關鍵
。
展開 高壓比例閥的控制回路應如何設計？
四、系統集成與安全冗余
設計不僅是算法的堆砌，更是系統的融合，在回路布局上，應盡量縮短傳感器與閥門之間的管路長度，減少容腔效應帶來的相位延遲，同時必須考慮故障安全（Fail-Safe）機制，諾冠高壓比例閥可選配斷電復位彈簧或雙線圈冗余設計，配合控制回路中的 watchdog 監控，確保在電氣故障時閥門能迅速切斷或保持安全狀態，防止高壓流體失控引發事故。
高壓比例閥控制回路的設計是一項系統工程，需要硬件選型、控制算法與安全機制的完美協同，選擇諾冠（IMI Norgren），您獲得的不僅僅是一個閥門產品，更是一套經過全球數萬個高壓項目驗證的完整流體控制解決方案，無論是復雜的測試臺架還是嚴苛的工業現場，諾冠都能助您實現精準、穩定、高效的高壓控制。
如需獲取具體的選型指南或定制化回路設計方案，歡迎聯系諾冠專業技術團隊，讓我們共同定義高壓控制的未來。
展開 設計仿真 | 生產制造中飛機零部件翻轉裝置的優化設計
由于這些零件不是按人體工程學來設計的，在很大程度上是笨重的，不容易被抓握或翻轉。然而，在將每個部件發送給OEM之前，對其進行測試和認證又是至關重要的。
該公司希望通過設計一種翻轉裝置來實現翻轉過程的機械化，該翻轉裝置可根據測試要求來翻轉測試部件。
2024
解決方案
系統及所有程序安裝完成后進行開發環境設置：
進入Dytran Explorer界面，點擊Tools下的Options按鈕，進入選項窗口，設置編譯環境所需的組件路徑。
設計團隊首先嘗試使用通用的開源軟件來設計一個翻轉裝置，雖然該軟件只有一些基本功能來實現設計概念，但它在一些方面存在不足。因此，最初的方案是基于開源軟件和手工計算設計的，如圖2。它有四個用于翻轉的氣動作動器，兩個用于上下滑動的電機，兩個位于翻轉器兩側的平衡器，以減少作動器負載，以及四個磁性夾具。該設計存在幾個問題，并且不是最佳的。它有太多的作動器，使得制造成本很高。另外它還配備了不必要的冗余電機，這不僅增加了成本，而且還帶來了異步運動的問題。
圖2 第一個設計方案，制造成本太高
然后，設計團隊使用Adams設計了第二個方案，如圖3。Adams是一款多體動力學仿真軟件，驗證和優化機構運動方案非常有效。在本案例中，翻轉裝置運動部件之間使用連接器進行連接，運動施加于平衡器和作動器。此外，在翻板和作動器臂之間施加接觸，以驗證作動器中的力。這有助于確認氣動作動器中的驅動力足以滿足提升測試部件所需的負載要求。
圖3 第二個設計方案，仍有足夠的改進空間
第二個設計方案在許多方面都比第一個方案有明顯的改進。與第一個方案中的兩個電機不同，第二種方案中消除了冗余設計，只有一個電機與齒輪箱一起上下滑動。此外，第二個方案只有兩個用于翻轉的氣動作動器。
展開 詳解丨線控轉向的三個關鍵點
圖片6；圖片來源：清華大學蘇州汽車研究院
如圖6，是智能底盤對線控轉向的指標需求，設計到轉向角的分辨率，轉向角的速度，周期、帶寬都是它的需求，保守助力，比如說常規的乘用車可能是50%基本助力，在有些特定的應用場景，特別是大型車可能是75%的基礎助力。功能安全和預期功能安全也設計到指標需求里面去。
冗余設計
圖片7；圖片來源：清華大學蘇州汽車研究院
如圖7，是滿足L3EPS-PowrPack冗余系統架構，首先是電機，基本上行業都是六相電機，當然也有十二相電機。六相電機可以減輕單個電機電流的負擔，便于更好的設計。當它發生某一項失效，另外電機三相可以正常起作用，還有兩向失效，因為六相電機繞組有兩種布局方式，一種是獨立布置（分邊布置），這樣短路的可能性不是很大。還有一種是交叉布置，這個力矩波動比較小，所以受很多廠家的青睞。
展開 