汽車電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化措施

黃寶健

(東風(fēng)柳州汽車有限公司， 廣西 柳州 545005)

汽車電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化措施

黃寶健

(東風(fēng)柳州汽車有限公司， 廣西 柳州 545005)

結(jié)合個(gè)人在汽車電子工作上的實(shí)踐研究經(jīng)驗(yàn)，對(duì)汽車電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)需求展開分析，提出了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)需求的電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)以及優(yōu)化汽車電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)的具體措施，以期為同行在設(shè)計(jì)工作上做出有益的參考借鑒。

汽車電子；電氣架構(gòu)；設(shè)計(jì)；優(yōu)化

1 對(duì)汽車電子電氣架構(gòu)系統(tǒng)需求的分析

對(duì)汽車而言，對(duì)其電子電氣架構(gòu)進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，往往能夠降低汽車20%左右的總重量，并且降低30%左右的生產(chǎn)成本。所以，做好汽車電子電氣架構(gòu)的設(shè)計(jì)工作具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。要想做好電子電氣架構(gòu)的科學(xué)合理化設(shè)計(jì)，就必須對(duì)汽車電子電氣系統(tǒng)的需求進(jìn)行分析，搭建電子電氣架構(gòu)整體平臺(tái)，從而在這個(gè)平臺(tái)的基礎(chǔ)上對(duì)電子電氣系統(tǒng)進(jìn)行研究。在這個(gè)過程中，對(duì)已有需求，往往是通過工程管理工具進(jìn)行導(dǎo)入。其中對(duì)部分已有需求，需要設(shè)計(jì)工作者根據(jù)市場(chǎng)特性，在設(shè)計(jì)過程中充分考慮功能性、非功能性方面的需求。一般來講，汽車電子電氣架構(gòu)系統(tǒng)需求主要包括以下兩個(gè)方面。

第一，對(duì)電子電氣架構(gòu)系統(tǒng)的可操作性需求進(jìn)行分析。對(duì)電子電氣架構(gòu)系統(tǒng)可操作性需求進(jìn)行分析的根本目的，就是為了能夠滿足諸如商業(yè)、客戶等用戶的系統(tǒng)外部需求，從而確保汽車電子電氣架構(gòu)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)與開發(fā)工作的開展過程中，能夠滿足所有的外部需求。一般來講，在汽車電子電氣架構(gòu)系統(tǒng)可靠性需求的分析上，主要包括以下幾個(gè)方面：首先，在多種操作情況下，對(duì)電子電氣架構(gòu)系統(tǒng)的具體需求進(jìn)行分析。其次，做好系統(tǒng)性能需求的分析以及相應(yīng)的量化工作，最為根本的目的就是為了驗(yàn)證與分析該程度能夠滿足客戶功能需求的實(shí)際程度。再次，制定假象示例分析圖示，進(jìn)而對(duì)一些在特殊使用情況下才能夠出現(xiàn)的潛在需求與潛在功能進(jìn)行分析。最后，對(duì)多模式下，制定電子電器系統(tǒng)功能需求，確定功能需求的運(yùn)行狀態(tài)，尤其是當(dāng)硬件出現(xiàn)故障時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)。

第二，對(duì)電子電氣架構(gòu)功能性需求的分析。對(duì)汽車電子電氣架構(gòu)的功能性需求分析，其實(shí)質(zhì)的目標(biāo)就是通過對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部需求的分析，來滿足用戶對(duì)系統(tǒng)外部的需求。因此，對(duì)汽車電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，做好其架構(gòu)系統(tǒng)功能性需求的分析具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。但是，在無法確保完整性以及需求正確性的前提條件下，往往應(yīng)該構(gòu)建一個(gè)功能性需求模型，并對(duì)此需求模型加以分析，從而提高對(duì)外部完整性以及正確性的確定。在功能性需求模型的構(gòu)建過程中，首先應(yīng)該假設(shè)所有的需求分析都是完整且正確的。尤其是有的時(shí)候會(huì)發(fā)現(xiàn)功能性需求模型中所表示的一些行為，恰恰是真正需求完成的功能部分，此時(shí)則需要對(duì)功能需求模型進(jìn)行相應(yīng)的修正，并且由相關(guān)負(fù)責(zé)人來決定該系統(tǒng)的最終特征，構(gòu)建一個(gè)動(dòng)態(tài)的建模過程。以此，通過功能需求模型的構(gòu)建彌補(bǔ)電子電氣架構(gòu)功能性需求分析上所存在的不足，制定更加合理化的行為方式，從而確保對(duì)其的功能分析更加系統(tǒng)、全面。

2 對(duì)汽車電子電氣架構(gòu)系統(tǒng)需求實(shí)現(xiàn)的分析

第一，要在已經(jīng)確定的系統(tǒng)約束基礎(chǔ)上，對(duì)可行的電子電氣架構(gòu)方案進(jìn)行舉例，如，對(duì)ECU數(shù)量的確定，對(duì)ECU通信方式的確定。而系統(tǒng)的主要約束則集中在對(duì)ECU可用資源以及可用的架構(gòu)方案上。

第二，對(duì)多種功能的切實(shí)需求，要做好相應(yīng)的分配工作。

第三，對(duì)非功能性需求，要做好相應(yīng)的分配工作。

第四，做好對(duì)安全性、可靠性的分析，確保安全性與可靠性的切實(shí)執(zhí)行。

第五，應(yīng)該為電子電氣架構(gòu)構(gòu)建多個(gè)備選設(shè)計(jì)方案，并且對(duì)每一個(gè)設(shè)計(jì)方案的綜合性能指標(biāo)逐一進(jìn)行分析與評(píng)估。同時(shí)搭建電子電氣架構(gòu)的評(píng)估方案。

3 對(duì)汽車電子電氣架構(gòu)的具體優(yōu)化措施

第一，對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行優(yōu)化。對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行優(yōu)化，要從三個(gè)方面入手。首先是對(duì)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行優(yōu)化。要確保標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫中，應(yīng)該包含全球范圍內(nèi)所有的汽車生產(chǎn)廠家以及多個(gè)檔次車型的所有詳細(xì)的電子架構(gòu)設(shè)計(jì)信息內(nèi)容。其次是對(duì)市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行優(yōu)化。確保市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)數(shù)據(jù)庫內(nèi)包含了全球范圍內(nèi)的所有的汽車生產(chǎn)廠商以及零部件生產(chǎn)廠商在電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)方案的研究資料與實(shí)際設(shè)計(jì)樣品。最后是對(duì)解決方案數(shù)據(jù)庫的優(yōu)化。在確保上述兩種數(shù)據(jù)庫準(zhǔn)確且完善的基礎(chǔ)上，與電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行對(duì)比，最終搭建解決方案數(shù)據(jù)平臺(tái)，并通過系統(tǒng)的分析與詳細(xì)的評(píng)估形成最終的解決方案數(shù)據(jù)庫。

第二，對(duì)電子電氣系統(tǒng)使用適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)與優(yōu)化工具。這是因?yàn)橹挥袑?duì)電子電氣系統(tǒng)使用恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)與優(yōu)化工具，才能夠做好電子電氣架構(gòu)的優(yōu)化與管理工作，才能夠確定對(duì)應(yīng)的配置設(shè)置。所以，在對(duì)電子電氣架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)該選擇一些較為成熟且先進(jìn)的電子電氣設(shè)計(jì)與優(yōu)化工具，如，PREE vision等，其最為顯著的優(yōu)勢(shì)就在于它具有圖形化的用戶接口以及數(shù)據(jù)庫支持系統(tǒng)，并且可以對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行重復(fù)利用，還具備電子電氣構(gòu)建再次修改以及再次學(xué)習(xí)的功能。

第三，選用成熟的通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與優(yōu)化工具。在通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與優(yōu)化工具的選擇上，可以選擇較為成熟的通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與優(yōu)化工具，如，VECTOR公司所生產(chǎn)的工具，進(jìn)而對(duì)整車進(jìn)行結(jié)構(gòu)拓?fù)湓O(shè)計(jì)優(yōu)化，負(fù)載率設(shè)計(jì)優(yōu)化，從而確保電子電氣架構(gòu)的目標(biāo)邏輯要求能夠得以滿足。

4 設(shè)計(jì)并優(yōu)化汽車電子電氣架構(gòu)的具體流程

眾所周知，當(dāng)前國際通用的開發(fā)模式普遍為V型開發(fā)流程。因此，可以結(jié)合其他設(shè)計(jì)程序，就汽車電子電氣架構(gòu)的整體設(shè)計(jì)與優(yōu)化流程分為六個(gè)程序。

第一，定義汽車的功能需求。也就是說在此階段必須要結(jié)合市場(chǎng)對(duì)汽車的實(shí)際需求以及相關(guān)客戶的具體需求，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、整理與分析，從而初步對(duì)整車需求進(jìn)行分析、評(píng)估與定義，尤其是對(duì)電子電氣系統(tǒng)需求進(jìn)行定義，從而制定出一個(gè)符合市場(chǎng)行情需求的電氣測(cè)試規(guī)范。

第二，制定整個(gè)電子電氣系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)。應(yīng)該根據(jù)電子電氣系統(tǒng)的實(shí)際需求，對(duì)各個(gè)系統(tǒng)下級(jí)的電氣加工解決方案進(jìn)行制定，并且做好整車電子電氣架構(gòu)方案中的物理與邏輯架構(gòu)的設(shè)計(jì)工作。

第三，做好電子電器件的具體設(shè)計(jì)。應(yīng)該根據(jù)上一個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)電子電氣架構(gòu)方案的物理與邏輯設(shè)計(jì)，來具體確定電子電器件的解決方案，尤其是做好電子電氣系統(tǒng)中可能會(huì)需要用到的電氣器件、軟件、機(jī)械等相關(guān)需求的設(shè)計(jì)工作，從而對(duì)應(yīng)形成測(cè)試規(guī)范與操作規(guī)范。

第四，開發(fā)電子電器件以及相關(guān)設(shè)備。此階段主要是指對(duì)電子電器件的開發(fā)研究應(yīng)該按照所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件、軟件、機(jī)械系統(tǒng)的相關(guān)需求進(jìn)行，且這部分工作主要應(yīng)該是由零件供應(yīng)商進(jìn)行完成。這里需要注意的是，零件供應(yīng)商在進(jìn)行此階段工作時(shí)，必須要結(jié)合自身的測(cè)試規(guī)范，對(duì)電子器件進(jìn)行驗(yàn)證，以確保電子器件能夠切實(shí)滿足汽車廠商對(duì)硬件、軟件、機(jī)械系統(tǒng)的相關(guān)需求。

第五，驗(yàn)證整車系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計(jì)方案。在驗(yàn)證過程中，要確保相對(duì)應(yīng)的測(cè)試規(guī)范切實(shí)適用于整車電子電氣架構(gòu)方案的驗(yàn)證工作。

第六，驗(yàn)證整車電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)目標(biāo)的可信性，從而確保電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)需求目標(biāo)能夠得以實(shí)現(xiàn)。

5 結(jié)語

本文對(duì)汽車電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化展開了探討，提出了當(dāng)前汽車電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)需求，需求實(shí)現(xiàn)以及具體的設(shè)計(jì)優(yōu)化建議，希望能夠?yàn)閺V大同行在今后的設(shè)計(jì)工作上能夠提供一些有益的參考建議與全新的工作思路，從而讓汽車這種應(yīng)用最為廣泛的交通工具在舒適性與安全性上都能夠得到有效的提升，滿足人們現(xiàn)實(shí)需求的同時(shí)，進(jìn)一步促進(jìn)汽車行業(yè)的健康、穩(wěn)定發(fā)展。

[1] 倪斌.汽車電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化研究[J].電子技術(shù)與軟件工程，2013，(17)：124-126.

[2] 馮香枝，胡朝峰，張海濤.基于PREEvision的汽車電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)[J].汽車電器，2013，(10)：187-188.

Design of electrical and electronic structure of automobile and optimization measures

HUANG Bao-jian

(Liuzhou Dongfeng Automobile Co., Ltd., Liuzhou 545005, China)

Based on the practical research experience of automotive electronics, this paper analyzes the requirements of automotive electronic and electrical architecture design system, and puts forward specific measures to realize the electrical and electronic structural design of the system and optimization measures, hoping to make useful reference for the design work.

Automotive electronics; Electrical architecture; Design; Optimization

2016-09-23

黃寶健(1988-)，男，助理工程師，學(xué)士。

U463

B

1674-8646(2016)24-0034-02