探討汽車電子電氣架構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化

【摘 要】本文闡述了汽車電子電氣架構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化的重要性，就此提出了相應(yīng)的建議，以供同行參考。

【關(guān)鍵詞】汽車電子電氣架構(gòu)；設(shè)計；優(yōu)化

0.引言

目前在汽車當(dāng)中逐漸引入了各種現(xiàn)代智能化的網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)航系統(tǒng)，很多更加先進(jìn)的主動以及被動安全技術(shù)，都讓電子電氣架構(gòu)的應(yīng)用逐漸趨于復(fù)雜化，汽車流程在設(shè)計的前期，在電子電氣構(gòu)架的設(shè)計與優(yōu)化方面投入了更多的重視。做好設(shè)計與優(yōu)化工作能夠有效的減輕將近20%的汽車質(zhì)量，降低將近30%的汽車成本，還可以將汽車具有的各種使用性能以及裝備過程中的便捷性在一定程度上進(jìn)行改善。通過建立電子電氣架構(gòu)的開發(fā)平臺，能夠研發(fā)出可以與新車型相互匹配的電子電氣系統(tǒng)，縮短汽車開發(fā)的整個周期，降低開發(fā)過程中所花費的成本。

1.電子電氣架構(gòu)技術(shù)的涵義與未來的發(fā)展趨勢

對于不同的設(shè)計工程師來說，電子電氣構(gòu)架都會對其產(chǎn)生不同的意義，這就要看工程師是從哪個角度來看待這一問題的。在物理構(gòu)架方面，主要是對系統(tǒng)當(dāng)中有實體形狀的一面進(jìn)行處理；在邏輯構(gòu)架方面，主要是針對系統(tǒng)當(dāng)中沒有實體形狀的一面進(jìn)行處理。到目前為止，兩種構(gòu)架之間的設(shè)計語言都是各自分開的，這就會出現(xiàn)同一個詞不能代表一個意思，造成設(shè)計流程過于復(fù)雜化。

設(shè)計跟優(yōu)化工作需要在設(shè)計流程的前期階段就對電子以及電器系統(tǒng)進(jìn)行定義。工程師需要像構(gòu)筑一幢高樓一樣，對電子電氣構(gòu)架的框架模型進(jìn)行設(shè)計和測算，不斷的將設(shè)計思路進(jìn)行優(yōu)化和校核，最終確保電子電氣系統(tǒng)能夠滿足客戶在各個方面的需求。

目前汽車電子電氣構(gòu)架技術(shù)也有了較大的進(jìn)步，不管是電子元件還是連接器等都逐漸趨于小型化。而且制造工藝以及裝配工藝也不斷的向著自動化的方向發(fā)展，可以進(jìn)一步提高汽車生產(chǎn)的可靠性以及靈活性，確保產(chǎn)品質(zhì)量能夠達(dá)到相關(guān)要求。除此之外，更多的使用功能也逐漸的在汽車的生產(chǎn)中加入進(jìn)去，這就豐富了汽車在電子化方面的內(nèi)容，但是卻能有效的將電氣化的容量維持在原來的水平上。

2.對汽車電子電氣架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計與優(yōu)化所遵循的指導(dǎo)思想

對汽車電子電氣構(gòu)架進(jìn)行設(shè)計和優(yōu)化可以說是一種能力，也就是說要把電子電器具有的各種功能以及所有的器件等都全部整合到一個系統(tǒng)里面。除此之外，還需要充分考慮到電子以及電器目前的市場價格以及包裝情況等，而且各個部件之間的最佳性價比的構(gòu)架也是可以不斷變化的。

3.標(biāo)準(zhǔn)汽車電子電氣架構(gòu)系統(tǒng)

通常電子電氣構(gòu)架從宏觀方面來說會表現(xiàn)為兩種形式，一種是物理架構(gòu)，另一種是邏輯架構(gòu)；而在微觀上來說主要是通過每一個電子電器件當(dāng)中的集成或者是分布兩種形式進(jìn)行汽車的電子電氣架構(gòu)。

3.1集成式汽車電子電氣架構(gòu)系統(tǒng)

這種形式的電子電氣架構(gòu)系統(tǒng)一般會有較高的集成度，能夠?qū)讉€不同的系統(tǒng)具備的功能都集成起來。集成式的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在啟動需要的價格比較低，簡單便捷，更容易實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化；劣勢主要表現(xiàn)在包裝以及裝配的過程中操作較為復(fù)雜，而且靈活性比較差。

3.2分布式汽車電子電氣架構(gòu)系統(tǒng)

這種形式的電子電氣架構(gòu)的應(yīng)用主要是從結(jié)構(gòu)上來表現(xiàn)的，根據(jù)每個系統(tǒng)的具體功能進(jìn)行劃分。分布式的主要優(yōu)勢表現(xiàn)在包裝的體積比較小，具有較高的靈活性，更容易實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化；劣勢主要表現(xiàn)在啟動的價格比較高，在設(shè)計過程中也較為復(fù)雜。

4.汽車電子電氣架構(gòu)在設(shè)計與優(yōu)化過程中所使用的工具

4.1數(shù)據(jù)庫的使用

（1）在基準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫里面，主要包括了全球范圍里比較著名的各大汽車生產(chǎn)廠商以及各個檔次車型當(dāng)中的一些非常詳細(xì)的關(guān)于汽車電子電氣構(gòu)架相關(guān)信息。

（2）市場趨勢數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容主要有目前正在研發(fā)當(dāng)中的比較具有前瞻性的技術(shù)以及產(chǎn)品。

（3）解決方案數(shù)據(jù)庫在以上兩大數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，通過分析和評估之后最終提供的最佳汽車電子電氣架構(gòu)信息。

4.2對電子電氣系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計與優(yōu)化時所采用的工具

合適的設(shè)計與優(yōu)化工具能夠?qū)崿F(xiàn)各種需求的結(jié)構(gòu)化，便于管理工作的展開。所以我們可以選擇一些比較先進(jìn)的例如PREEvision這樣的設(shè)計工具，主要是因為這些工具能夠支持?jǐn)?shù)據(jù)庫、可以重復(fù)的使用已經(jīng)設(shè)計好的結(jié)果、能夠連接到有圖形化的用戶等。

主要功能主要包括以下幾個：（1）可以對電子以及電器進(jìn)行定義；（2）可以根據(jù)各個子系統(tǒng)的特點建立相應(yīng)的功能模塊；（3）對電子以及電器件在汽車內(nèi)所處的物理位置進(jìn)行定義；（4）確保電子電器件跟通信網(wǎng)絡(luò)是相互連接的；（5）計算電子以及電器件所花費的成本；（6）能夠更方便的輸出電子電器當(dāng)中的BOM表以及方塊圖等。

4.3通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計與優(yōu)化工具

可以使用VECTOR或者M(jìn)ENTOR公司先進(jìn)的、成熟的通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計與優(yōu)化工具，對整車拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、負(fù)載率、延遲時間等進(jìn)行設(shè)計與優(yōu)化，以滿足目標(biāo)電子電氣架構(gòu)的邏輯要求。

4.4整車線束設(shè)計與優(yōu)化工具

可以使用UG或者CATIA等先進(jìn)的、成熟的線束設(shè)計與優(yōu)化工具，對整車線束的安裝走向、包裝捆扎、配線結(jié)合點位置等進(jìn)行設(shè)計與優(yōu)化，以滿足目標(biāo)電子電氣架構(gòu)的物理要求。

5.電子電氣架構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化的流程

針對汽車電子電氣架構(gòu)的設(shè)計與優(yōu)化，遵循目前國際上通用的標(biāo)準(zhǔn)的“V”模式開發(fā)流程，目前，長安汽車已經(jīng)基本建立了基于此文的汽車電子電氣架構(gòu)平臺以及設(shè)計和優(yōu)化流程，并且在研車型都遵循于此。

第1階段是整車需求定義。主要是結(jié)合新車型的市場定位、對比車型的各種數(shù)據(jù)以及客戶的特殊需求，經(jīng)過分析與評估，制定新車型的整車需求，定義各個子系統(tǒng)的需求（包含電子電器系統(tǒng)），同時制定驗證整車需求是否被實現(xiàn)的測試規(guī)范與方法。

第2階段是系統(tǒng)／架構(gòu)設(shè)計。主要是根據(jù)電子電器系統(tǒng)的需求，制定系統(tǒng)級電子電氣架構(gòu)的解決方案，定義電子電氣架構(gòu)中物理架構(gòu)和邏輯架構(gòu)的需求，同時制定驗證系統(tǒng)／架構(gòu)設(shè)計目標(biāo)是否被實現(xiàn)的測試規(guī)范與方法。

第3階段是電子電器件設(shè)計。主要是根據(jù)物理架構(gòu)和邏輯架構(gòu)的需求，制定各個電子電器件的解決方案，定義電子電器件硬件、軟件、機(jī)械的需求，同時制定驗證電子電器件設(shè)計目標(biāo)是否被實現(xiàn)的測試規(guī)范與方法。

第4階段是電子電器件開發(fā)。主要是根據(jù)電子電器件硬件、軟件、機(jī)械的需求，開發(fā)各個電子電器件，此項工作由零部件供應(yīng)商完成。同時零部件供應(yīng)商根據(jù)自己的測試規(guī)范與方法，驗證是否滿足主機(jī)廠的電子電器件硬件、軟件、機(jī)械的需求。

第5階段是電子電器件設(shè)計驗證。根據(jù)相應(yīng)的測試規(guī)范與方法，驗證電子電器件設(shè)計目標(biāo)是否被實現(xiàn)。

第6階段是系統(tǒng)／架構(gòu)設(shè)計驗證。根據(jù)相應(yīng)的測試規(guī)范與方法，驗證系統(tǒng)／架構(gòu)設(shè)計目標(biāo)是否被實現(xiàn)。

第7階段是整車需求目標(biāo)驗證。根據(jù)相應(yīng)的測試規(guī)范與方法，驗證整車需求目標(biāo)是否被實現(xiàn)。

6.結(jié)語

目前，國外許多的汽車生產(chǎn)廠商都有自己的汽車電子電氣架構(gòu)平臺以及設(shè)計和優(yōu)化流程，并且所有車型的設(shè)計開發(fā)都遵循于此，而國內(nèi)對此項技術(shù)的研發(fā)還處于起步階段，沒有足夠的重視。如果我們不加速研發(fā)并建立自己的汽車電子電氣架構(gòu)平臺以及設(shè)計和優(yōu)化流程，那么在當(dāng)今競爭激烈的汽車環(huán)境中，產(chǎn)品開發(fā)周期、開發(fā)成本、性能與品質(zhì)都將面臨著極大的挑戰(zhàn)。因此，筆者建議我國的汽車生產(chǎn)廠商應(yīng)在汽車電子電氣架構(gòu)平臺設(shè)計與優(yōu)化方面加大資金投入與研發(fā)力度，這樣將十分有利于提高我國汽車品牌的競爭力和影響力。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

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