乘用車整車電氣系統開發的新趨勢及實現方式

吳斌

摘 要：電子信息技術的快速發展帶動了各行各業的發展。汽車制造行業對于電子信息技術結合最深的是車載電子電器。在乘用車的電子電氣設備尤其是安全設備與智能設施的發展中出現了各種各樣的新的問題，需要技術人員進行研究探討。本文從整車電子電氣架構以及軟件與硬件的分離與模塊化，通過對電子器件功能的加速開發，對整車電氣系統的發展趨勢與具體實現措施進行探討，希望對于汽車制造業的發展帶來一些幫助。

關鍵詞：整車電氣系統；新趨勢；軟件分塊模塊化

引言

在汽車系統中，幾乎全部的電氣元件都由同一個電瓶供電，因此電氣元件之間構成一個完整系統，相互之間會有一定的影響。因此對于整車電氣系統的設計需要有整體的考慮，避免因為一個部分的失誤造成整體影響，舊有的車載電氣設備互相之間的信號交流不足。而近年來的汽車車載電子產品的種類與實現功能都越來越多，是一個非常具有前景的開發項目，有助于汽車制造業的穩定發展，滿足我國日漸增長的人民對于美好生活的需求，推進我國現代化進程。

1.整車電子電氣架構的開發

電子電氣架構是汽車設計的一項前期開發領域，它基于平臺策略，對于汽車需要配備的各類電氣功能進行收集規劃，為整體設計，對全部功能配備后對實際的功能進行篩選，主要一般應當包含以下內容：對整車功能的定義、對電子器件之間的線路連接、電源的管理等等。

1.1整車電氣功能需求分析

這一階段要進行充分的市場調查，主要利用往期的汽車銷售回饋以及問卷等進行數據收集，對實際的客戶需求，已經出現的問題進行解決討論，還需要對行業未來的發展趨勢做一個大概預計，避免產品短時間內被淘汰。需求分析后，在設計階段應當對于電氣功能進行突破創新，要發現客戶自身沒有意識到的需求進行探索，例如，在實際的車禍事故中，由于疲勞駕駛的事故發生率非常高，在電子器件中加入對駕駛人狀態的檢測系統，判斷駕駛人的身體狀態，對于疲勞駕駛與酒駕等不良駕駛狀態的駕駛員進行提醒，甚至可以與發動裝置連接，對于這一類駕駛員設為禁止駕駛。同時還需要考慮降低生產成本等問題。

1.2功能實現與信號設計

通過實際的考察后得出功能需求進行技術實現，首先對于原有功能以基礎方案為基礎，對于創新點與新增功能進行修正添加。以車身控制器BCM為例，需要實現的功能主要有：控制內外燈具照明、對于雨刷等輔助器件的控制、對于四門的車窗控制以及對于后備箱的控制，還有對于現代汽車最為重要的一項功能，就是壓縮機，也就是空調系統的控制。對于上述功能的實現需要一些關聯系統的輔助，這就體現了電氣系統之間的關聯性。主要的關聯系統有組合開關、組合儀表、雨量燈光的傳感器系統等等。

而為了實現上述功能，需要對信號設計幫助各個系統進行交流協調，通過綜合整車各個系統的功能需求統計分析。對于具體的信號交流，是利用實體硬線連接還是利用網絡總線，這需要對信號的接受方與處理難度進行分析，由于現在的技術需求，硬線連接無法實現多方數據連接，并且一旦需要進行修改需要的成本較大，不利于目前高速發展的汽車行業。網絡模塊的生產成本以及大幅度降低，并且也利于多控制器的信號接收。

1.3整車電氣原理整合設計

在對于實際的具體功能與實現方法還有信號連接方式總結出具體方案后，需要對整體原理進行一個整體設計。主要內容有，基本車型，所用的電器名稱，生產廠家等基本信息，對于連接端口的設置方式，用電器的電壓、額定功率、負載電阻等用電特性，同時還要對一些用電設備的特殊需求進行備注。將各類接口進行編號對接、線束的位置以及保險裝置的配備如保險絲或者安全閥。利用表格記錄并且原理圖講解。

2.模塊化與通用化設計

由于汽車需求的功能越來越豐富，相應的設計開發需要的周期也越來越長，將結構與電氣元件進行分類模塊化，有利于設計過程進行組合嘗試，加快設計創新；而將硬件設計通用化有利于設置統一標準，對于提高行業質量評價體系與用戶的后期維修護理：

2.1結構件模塊化與通用化

不同車型對于汽車的具體結構會有不同的要求，但是在設計可以盡量保證保持核心元件的統一性。在實際設計中，利用具體實現功能的不同進行模塊化設計。例如對于導航系統進行模塊化，雖然各類的導航系統的具體結構不同，但是核心的導航儀器的設備可以做到統一。還有燈具系統都可以設置為結構模塊。而為了更快的做到汽車功能的實現，將功能模塊下的具體電路設計也進行模塊化設計，將電氣電路的輸入、輸出與演算功能進行設計，通過電路模塊實現結構功能。電子功能模塊化設計可以幫助平臺車型之間設計通用化，為汽車設計制造減少設計環節成本。

在對于結構功能以及更加細致的電路模塊化，對應的電路與器件也應當實現通用化，否則無法發揮模塊化的優勢，對于零部件的通用化首先要設置一套具體完善的檢驗標準，在這一方面可以具體借鑒機械零件的通用化與標準化，對于常用的電子元器件、電路板進行統一設計制造，減少廠家加工成本的同時也可以推動電氣結構核心器件的通用化發展。

2.2軟件與硬件的分離

在實際的電氣系統設計中，軟件與硬件可以視作相互獨立的兩部分，也是同等地位的零部件，硬件與軟件的組合為汽車新的功能開發帶來更多可能性。相對硬件而言，軟件的驗證開發時間都短許多，因此在硬件通用化后，減少對于硬件設備的改動，在功能創新方面，以硬件組合與軟件創新為主。例如：對于汽車導航系統的設計，對于基礎硬件實行通用化標準，確保設計質量，而廠家可以在軟件設計上加大創新力度，不斷提高導航系統的穩定性與精確性，增加一些新功能，也可以提高對于信號信息的數據處理速度。并且軟件與硬件分離后，對于汽車一些功能的更新可以以軟件更新為主，減少實際的成本，節省資源。

2.3軟件的分層設計與管理

軟件技術在現代化需求下不斷發展，變得非常復雜，為了方便設計人員進行功能添加與后期矯正，應當對軟件設計進行分層，便于設計與管理。在具體實施上可以按照此前的功能模塊為主要分層節點，利用功能的分層分點的具體實現，在軟件設計方面也可以依照這一功能區分進行分層。依舊以導航系統為例，在汽車電氣系統的開發中將各大系統的軟件設計單獨列出，在導航系統下劃出具體功能，語言系統、信號接收系統、道路狀況匯報等等不同子模塊。而在對這些子模塊的實現中又進行具體細分。通過軟件分層設計可以幫助汽車的電氣系統模塊化的深入推行，實現汽車電氣系統的規模化生產。

3.結語

我國經濟發展達到了一定水平，居民的生活水平也在不斷提高，對于車輛的需求也在不斷增大，而汽車制造除了基礎功能的實現與優化外，最重要的是對電子系統的研發創新，對于汽車的需求更加多樣化。同時通過電子電氣架構的標準化、模塊化、通用化等手段來降低汽車的生產成本，減少開發周期，促進我國汽車行業的發展，也提高我國居民生活質量，增進人民幸福感。

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