基于模型的整車電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)

最近十年來，整車電子電氣架構(gòu)開發(fā)領(lǐng)域，基于模型的開發(fā)方法已經(jīng)被廣泛接受，甚至被作為首選的開發(fā)方法，目前已經(jīng)成為保證設(shè)計(jì)成功的一個(gè)必要措施。隨著燃油經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境保護(hù)和道路安全要求的逐步加強(qiáng)，汽車電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)中必須要考慮系統(tǒng)整體優(yōu)化，并需要提高開發(fā)效率、縮短開發(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(xiàn)，PREEvision是整車廠中常用的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化工具。其功能包括需求開發(fā)、邏輯功能設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)和部件架構(gòu)、電氣系統(tǒng)和線束設(shè)計(jì)以及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。該工具涵蓋了從概念原型設(shè)計(jì)階段到具體詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，并支持大型工程團(tuán)隊(duì)的詳細(xì)開發(fā)和系統(tǒng)規(guī)范制定工作。本文依托該工具對基于模型的整車電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹。

開發(fā)流程

為了能夠保證電子電氣架構(gòu)體系的質(zhì)量，電子電氣架構(gòu)開發(fā)需要按照一定的流程進(jìn)行開發(fā)，電子電氣架構(gòu)開發(fā)流程主要包括：確定車型市場定位，對標(biāo)分析，需求開發(fā)，架構(gòu)模型設(shè)計(jì)、輸出方案設(shè)計(jì)文件等步驟。

1)市場定位

市場企劃部或車型戰(zhàn)略部通過市場調(diào)研，分析待開發(fā)車型的市場表現(xiàn)，調(diào)研銷售人群需求，根據(jù)當(dāng)前市場狀況及對未來市場的評估，確定待開發(fā)車型的定位、外形、風(fēng)格、預(yù)銷售地區(qū)、市場前景等內(nèi)容。此時(shí)的車型定位決定了后續(xù)對標(biāo)工作的車型以及電子電氣系統(tǒng)開發(fā)的復(fù)雜程度。

2)對標(biāo)分析

在對新車型進(jìn)行開發(fā)之前，一般需要選擇一款或幾款企業(yè)內(nèi)部的既有車型以及市場表現(xiàn)較好的競爭對手車型進(jìn)行全面的對標(biāo)分析，獲取對標(biāo)車型的相關(guān)功能與非功能特性。對標(biāo)分析包括以下內(nèi)容：電子電氣特性配置；功能需求規(guī)范；車輛駕駛與操作的測量；CAN總線測量；供電系統(tǒng)分析；電子電氣拓?fù)浞治?；ECU節(jié)點(diǎn)技術(shù)規(guī)范分析；電子電氣成本分析等方面。

對標(biāo)工作量較大時(shí)，對標(biāo)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(biāo)數(shù)據(jù)保存到企業(yè)數(shù)據(jù)庫中，比如PREEvision所提供的電子電氣系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。對標(biāo)分析的結(jié)果，可用于分析現(xiàn)有車型的不足、提出新的功能需求并為新車型的設(shè)計(jì)提供藍(lán)本和素材。

3)需求開發(fā)

需求開發(fā)的工作需要結(jié)合車型市場定位與對標(biāo)結(jié)果，并結(jié)合以往車型的相關(guān)數(shù)據(jù)開展。主要包括確定需求規(guī)范與制定評判準(zhǔn)則兩方面內(nèi)容。

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

評判準(zhǔn)則由公司內(nèi)部相關(guān)領(lǐng)域的專家共同制定。評估準(zhǔn)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(quán)重。當(dāng)完成電子電氣架構(gòu)建模之后，根據(jù)該評判標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行模型評估與變型比較。圖1所示即為評判準(zhǔn)則的范例。

4)電子電氣架構(gòu)模型設(shè)計(jì)

整車電子電氣系統(tǒng)開發(fā)過程中，會(huì)涉及到需求、功能設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、功能分配、線束設(shè)計(jì)等多方面內(nèi)容，由不同部門或工程團(tuán)隊(duì)進(jìn)行共同開發(fā)。為了實(shí)現(xiàn)多團(tuán)隊(duì)并行開發(fā)過程中的合理分工與協(xié)作，整個(gè)電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)需要按照分層設(shè)計(jì)的思路展開 (如圖2所示)。在模型開發(fā)過程中需要進(jìn)行不斷的評估優(yōu)化，最終選擇最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。

a)需求定義

該層需要導(dǎo)入需求開發(fā)的工作成果——需求規(guī)范，也可以直接將需求開發(fā)的工作在此階段開展。該層用來描述電子電氣系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能需求和非功能需求，是電子電器架構(gòu)設(shè)計(jì)的起始點(diǎn)。

b)功能邏輯設(shè)計(jì)

該層約定整個(gè)系統(tǒng)功能的邏輯實(shí)現(xiàn)方法。功能網(wǎng)絡(luò)層的內(nèi)容包括邏輯傳感器、功能塊、邏輯執(zhí)行器等功能模塊，以及各功能模塊之間的信息交互接口。當(dāng)功能網(wǎng)絡(luò)層各模塊之間的端口通過信息交互接口連接后，相應(yīng)模塊就能進(jìn)行數(shù)據(jù)和控制信息的交換。在功能網(wǎng)絡(luò)里，用戶可以看到各功能模塊之間的邏輯關(guān)系。