智能汽車電子電氣架構綜述

李澤宇

【摘? 要】隨著技術的不斷發展，汽車“四化”，智能化、網聯化、電動化及共享化，正引領汽車行業發生重要變革，汽車功能越來越多樣、復雜，電子電氣架構也在不斷變革之中，逐漸從分布式架構到集成式架構演進。電子電氣架構是由車企所定義的一套整合方式。該架構能把汽車中的各類傳感器、ECU（電子控制單元）、線束拓撲和電子電氣分配系統完美地整合在一起，完成運算、動力和能量的分配，實現整車的各項智能化功能。本文主要分析智能汽車電子電氣架構綜述。

【關鍵詞】汽車;電子電氣架構;設計工作;優化措施

引言

隨著汽車電動化、智能化、網聯化、共享化的發展，汽車電子設備的數量正處于指數級增長的態勢。汽車電子電氣架構的設計優化可以使汽車成本降低、性能提升、效率提高。本文將簡要介紹汽車電子電氣架構的演變和發展，總結近年來主流汽車電子電氣架構在智能汽車中的應用，為汽車產業和學術界在智能化、電動化、網聯化、共享化的四化發展中構建汽車電子電氣架構提供參考。

1、汽車電子電氣架構概述

汽車電子電氣架構為車輛底層框架打下堅實基礎。如今的汽車底盤架構不僅僅是機械架構，為實現輔助駕駛功能和其它智能化功能整車上需要安裝大量的感應器、傳感器以及控制器，還需要大量線束將它們連接起來。汽車電子電氣架構的重要性就顯現出來了，汽車電子電氣架構將汽車上的各類傳感器、感應器、控制器和線束硬件和汽車上的軟件有機結合起來，使車輛的架構達到簡化的同時，還能夠提高運行效率。汽車電子電氣架構會隨著汽車功能的增多而隨之演變。汽車電子電氣架構的開發包括需求定義、邏輯功能架構設計、軟件/服務架構設計、硬件架構設計、線束設計不同層面的開發。這些開發組成了汽車電子電氣架構開發的完整流程，需要多個部門的配合才能完成。通過這一完整開發流程，汽車整體的效率地得到了提升，布線的減少降低了造車的成本，車輛功能增多的同時保證了整車電子系統運行的穩定性。

2、電子電氣架構發展面臨的選擇路線

在分布式階段，車輛的每個功能都由另一個單一的電子控制單元（Ecu）控制，一輛車輛通常用數百個ECU分布。在集成階段，ADAS、車身控制、多媒體等功能可以實現域的局部集中處理;teslas的誕生給消費者帶來了終極的性能和卓越的體驗。對于業內電子電氣工程師來說，沖擊不僅是汽車電子電氣體系結構的創新，也是未來發展的必然趨勢。現實情況是，許多車輛制造商仍在使用分布式電子電氣體系結構。隨著汽車智能程度的提高，ECU的增長將會破滅。當這種分布式控制設備體系結構無限期擴展時，它面臨著巨大的挑戰。例如，控制設備的計算能力可能不協調和冗馀，導致大量浪費;分布式體系結構需要大量內部通信，客觀上導致線束成本顯著增加，同時增加了安裝難度。針對新趨勢，一些車輛制造商和供應商也開始思考汽車自動化、電氣化和聯網的智能電子電氣體系結構設計。一個Bofu提出了一個將“腦”和“神經”相結合的智能電子電氣體系結構。其中，安全網關處理器、自動運行處理器和構成“腦”的中央處理單元負責處理所有操作，包括自動運行、娛樂系統和信息系統所需的操作。“超級超人”需要大量的數據傳輸和能量傳輸。Amberford將“神經系統”的概念引入體系結構：一是數據傳輸系統負責數據傳輸的神經系統;另一種是能量傳輸系統，甚至在能量傳輸系統中設置了備份系統，以確保車輛在運行期間不會失去能量。

3、汽車電子電氣架構設計優化措施

3.1優化數據庫

在設計汽車電子電氣架構的過程中，設計人員需要綜合用戶的感受，如果一些功能不符合實際需求，將會引發用戶不良體驗，這種設計缺乏實際意義，也無法保障汽車企業的綜合效益。設計人員需要優化數據庫，當前汽車發展趨勢為智能化，因此在設計汽車電子電氣架構的過程中，需要提高智能化水平，為人們提供優質的服務。優化數據庫，可以充分利用數據技術，在實際應用階段，促使汽車電子系統可以準確反應不同的情況，優化用戶的體驗感，進一步提升汽車電子系統的智能化。在優化數據庫的過程中，設計人員需要綜合人們的行為習慣，此外需要分析道路情況，促使汽車可以應對各種突發情況。在現代社會發展過程中，數據發揮著重要的作用，有利于全面分析人們的需求和使用習慣。充分優化數據庫，可以提高設計工作的便捷性，同時可以促進汽車智能化發展。

3.2電器故障檢測完善措施

在檢查電器故常的過程中，操作人員需要開啟和關閉電器，分析電流消耗情況。檢測電器功率的過程中，需要檢測汽車輸出電流，如果電流值符合標準，可以順利開啟或者關閉電器。因為在開啟或者關閉電器的過程中會產生瞬間電流，因此需要延長檢測時間，根據時間長度檢測輸出電流，確定電器消耗的點流量。判斷電力消耗的過程中需要結合電流平均值，確定電器實際功率。在車輛電子故障檢測階段，需要檢測車輛電子控制部分，主要使用汽車診斷口完成上述工作。工作人員可以利用分直接診斷方式檢測故障，傳感器和執行器可以準確傳遞數據信息，同時利用ECU落實故障診斷工作，如果數據不合理，可以確定ECU發生了故障。

3.3優化簡易域融合控制器

在架構開發的早期階段，智能駕駛的功能依賴于多個主動安全相關控制器。智能駕駛中的主動安全功能一般分為：低速停車功能、盲點監測功能、車道輔助功能、防撞功能和巡航控制功能。這些功能由不同的控制器實現，如RSM、CSM、RCR和APA。早期技術解決方案隨著汽車電子架構的發展，功能域的概念進入了大眾的視野，主動安全的相關功能最終將整合到一個大規模的域控制器中。主動域控制器可以通過外部攝像頭或傳感器采集車輛的外部環境信息，對外部環境信息進行統一決策，然后通過CAN總線/LVDS將相關處理信息發送給相關控制器。域控制器融合后，可以有效減少總部件的體積，降低總布局的難度。降低車輛線束和網絡信號的復雜性。同時，域控制器有利于車輛輕量化，可以提高車輛質量，方便后續故障定位和車輛維修。

結束語

汽車行業正在經歷從傳統汽車向智能汽車過渡的階段，汽車電子電氣架構也正處于分布式向集中式過渡的時期。從汽車廠家的發展方向可以看出，現在用戶對于汽車的追求已經不再滿足于動力性、駕駛平順性、燃油經濟性等傳統汽車性能。各個廠家研發設計的汽車電子電氣架構在結構上雖有些區別，但是發展的趨勢是相同的。未來汽車必定是聚焦智能化、電動化、網聯化、共享化方向發展，隨著汽車上電子元件數量的增多，汽車電子電氣架構的重要性顯得越發重要。

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