基于模型的整車(chē)電子電氣架構設計

最近十年來(lái)，整車(chē)電子電氣架構開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，基于模型的開(kāi)發(fā)方法已經(jīng)被廣泛接受，甚至被作為首選的開(kāi)發(fā)方法，目前已經(jīng)成為保證設計成功的一個(gè)必要措施。隨著(zhù)燃油經(jīng)濟性、環(huán)境保護和道路安全要求的逐步加強，汽車(chē)電子電氣架構設計中必須要考慮系統整體優(yōu)化，并需要提高開(kāi)發(fā)效率、縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間，此時(shí)基于模型的方法就變得非常重要。采用這種方法必須要借助工具才能實(shí)現，PREEvision是整車(chē)廠(chǎng)中常用的系統架構設計及優(yōu)化工具。其功能包括需求開(kāi)發(fā)、邏輯功能設計、網(wǎng)絡(luò )和部件架構、電氣系統和線(xiàn)束設計以及拓撲結構設計。該工具涵蓋了從概念原型設計階段到具體詳細設計階段，并支持大型工程團隊的詳細開(kāi)發(fā)和系統規范制定工作。本文依托該工具對基于模型的整車(chē)電子電氣架構設計進(jìn)行介紹。

開(kāi)發(fā)流程

為了能夠保證電子電氣架構體系的質(zhì)量，電子電氣架構開(kāi)發(fā)需要按照一定的流程進(jìn)行開(kāi)發(fā)，電子電氣架構開(kāi)發(fā)流程主要包括：確定車(chē)型市場(chǎng)定位，對標分析，需求開(kāi)發(fā)，架構模型設計、輸出方案設計文件等步驟。

1)市場(chǎng)定位

市場(chǎng)企劃部或車(chē)型戰略部通過(guò)市場(chǎng)調研，分析待開(kāi)發(fā)車(chē)型的市場(chǎng)表現，調研銷(xiāo)售人群需求，根據當前市場(chǎng)狀況及對未來(lái)市場(chǎng)的評估，確定待開(kāi)發(fā)車(chē)型的定位、外形、風(fēng)格、預銷(xiāo)售地區、市場(chǎng)前景等內容。此時(shí)的車(chē)型定位決定了后續對標工作的車(chē)型以及電子電氣系統開(kāi)發(fā)的復雜程度。

2)對標分析

在對新車(chē)型進(jìn)行開(kāi)發(fā)之前，一般需要選擇一款或幾款企業(yè)內部的既有車(chē)型以及市場(chǎng)表現較好的競爭對手車(chē)型進(jìn)行全面的對標分析，獲取對標車(chē)型的相關(guān)功能與非功能特性。對標分析包括以下內容：電子電氣特性配置；功能需求規范；車(chē)輛駕駛與操作的測量；CAN總線(xiàn)測量；供電系統分析；電子電氣拓撲分析；ECU節點(diǎn)技術(shù)規范分析；電子電氣成本分析等方面。

對標工作量較大時(shí)，對標成果包含的信息很多，一般不采用文檔的形式保管，而是將對標數據保存到企業(yè)數據庫中，比如PREEvision所提供的電子電氣系統數據庫中。對標分析的結果，可用于分析現有車(chē)型的不足、提出新的功能需求并為新車(chē)型的設計提供藍本和素材。

3)需求開(kāi)發(fā)

需求開(kāi)發(fā)的工作需要結合車(chē)型市場(chǎng)定位與對標結果，并結合以往車(chē)型的相關(guān)數據開(kāi)展。主要包括確定需求規范與制定評判準則兩方面內容。

確定需求規范首先需要收集客戶(hù)的需求以及法律法規的要求，初步確定整體的功能需求；其次收集其他車(chē)型參考信息，如果是改型項目，可以參照已有車(chē)型的需求文件，如果是全新車(chē)型，可以參考對標車(chē)型的需求信息；再次需要將客戶(hù)需求和法規要求具體化，并用技術(shù)語(yǔ)言描述，制定具體技術(shù)需求文檔，形成Excel列表或DOORS文件。

評判準則由公司內部相關(guān)領(lǐng)域的專(zhuān)家共同制定。評估準則的制定分為兩個(gè)方面，一是要確定在對模型進(jìn)行評估時(shí)需要考慮的各方面影響因素，二是要確定各影響因素所占的權重。當完成電子電氣架構建模之后，根據該評判標準進(jìn)行模型評估與變型比較。圖1所示即為評判準則的范例。

4)電子電氣架構模型設計

整車(chē)電子電氣系統開(kāi)發(fā)過(guò)程中，會(huì )涉及到需求、功能設計、網(wǎng)絡(luò )設計、功能分配、線(xiàn)束設計等多方面內容，由不同部門(mén)或工程團隊進(jìn)行共同開(kāi)發(fā)。為了實(shí)現多團隊并行開(kāi)發(fā)過(guò)程中的合理分工與協(xié)作，整個(gè)電子電氣架構設計需要按照分層設計的思路展開(kāi) (如圖2所示)。在模型開(kāi)發(fā)過(guò)程中需要進(jìn)行不斷的評估優(yōu)化，最終選擇最優(yōu)的設計方案。

a)需求定義

該層需要導入需求開(kāi)發(fā)的工作成果——需求規范，也可以直接將需求開(kāi)發(fā)的工作在此階段開(kāi)展。該層用來(lái)描述電子電氣系統要實(shí)現的功能需求和非功能需求，是電子電器架構設計的起始點(diǎn)。

b)功能邏輯設計

該層約定整個(gè)系統功能的邏輯實(shí)現方法。功能網(wǎng)絡(luò )層的內容包括邏輯傳感器、功能塊、邏輯執行器等功能模塊，以及各功能模塊之間的信息交互接口。當功能網(wǎng)絡(luò )層各模塊之間的端口通過(guò)信息交互接口連接后，相應模塊就能進(jìn)行數據和控制信息的交換。在功能網(wǎng)絡(luò )里，用戶(hù)可以看到各功能模塊之間的邏輯關(guān)系。