汽車電子電氣架構設計及優化措施

黃寶健

(東風柳州汽車有限公司， 廣西 柳州 545005)

汽車電子電氣架構設計及優化措施

黃寶健

(東風柳州汽車有限公司， 廣西 柳州 545005)

結合個人在汽車電子工作上的實踐研究經驗，對汽車電子電氣架構設計系統需求展開分析，提出了實現系統需求的電子電氣架構設計以及優化汽車電子電氣架構設計的具體措施，以期為同行在設計工作上做出有益的參考借鑒。

汽車電子；電氣架構；設計；優化

1 對汽車電子電氣架構系統需求的分析

對汽車而言，對其電子電氣架構進行科學合理的設計，往往能夠降低汽車20%左右的總重量，并且降低30%左右的生產成本。所以，做好汽車電子電氣架構的設計工作具有十分重要的現實意義。要想做好電子電氣架構的科學合理化設計，就必須對汽車電子電氣系統的需求進行分析，搭建電子電氣架構整體平臺，從而在這個平臺的基礎上對電子電氣系統進行研究。在這個過程中，對已有需求，往往是通過工程管理工具進行導入。其中對部分已有需求，需要設計工作者根據市場特性，在設計過程中充分考慮功能性、非功能性方面的需求。一般來講，汽車電子電氣架構系統需求主要包括以下兩個方面。

第一，對電子電氣架構系統的可操作性需求進行分析。對電子電氣架構系統可操作性需求進行分析的根本目的，就是為了能夠滿足諸如商業、客戶等用戶的系統外部需求，從而確保汽車電子電氣架構系統在設計與開發工作的開展過程中，能夠滿足所有的外部需求。一般來講，在汽車電子電氣架構系統可靠性需求的分析上，主要包括以下幾個方面：首先，在多種操作情況下，對電子電氣架構系統的具體需求進行分析。其次，做好系統性能需求的分析以及相應的量化工作，最為根本的目的就是為了驗證與分析該程度能夠滿足客戶功能需求的實際程度。再次，制定假象示例分析圖示，進而對一些在特殊使用情況下才能夠出現的潛在需求與潛在功能進行分析。最后，對多模式下，制定電子電器系統功能需求，確定功能需求的運行狀態，尤其是當硬件出現故障時的運行狀態。

第二，對電子電氣架構功能性需求的分析。對汽車電子電氣架構的功能性需求分析，其實質的目標就是通過對系統內部需求的分析，來滿足用戶對系統外部的需求。因此，對汽車電子電氣架構設計的過程中，做好其架構系統功能性需求的分析具有十分重要的現實意義。但是，在無法確保完整性以及需求正確性的前提條件下，往往應該構建一個功能性需求模型，并對此需求模型加以分析，從而提高對外部完整性以及正確性的確定。在功能性需求模型的構建過程中，首先應該假設所有的需求分析都是完整且正確的。尤其是有的時候會發現功能性需求模型中所表示的一些行為，恰恰是真正需求完成的功能部分，此時則需要對功能需求模型進行相應的修正，并且由相關負責人來決定該系統的最終特征，構建一個動態的建模過程。以此，通過功能需求模型的構建彌補電子電氣架構功能性需求分析上所存在的不足，制定更加合理化的行為方式，從而確保對其的功能分析更加系統、全面。

2 對汽車電子電氣架構系統需求實現的分析

第一，要在已經確定的系統約束基礎上，對可行的電子電氣架構方案進行舉例，如，對ECU數量的確定，對ECU通信方式的確定。而系統的主要約束則集中在對ECU可用資源以及可用的架構方案上。

第二，對多種功能的切實需求，要做好相應的分配工作。

第三，對非功能性需求，要做好相應的分配工作。

第四，做好對安全性、可靠性的分析，確保安全性與可靠性的切實執行。

第五，應該為電子電氣架構構建多個備選設計方案，并且對每一個設計方案的綜合性能指標逐一進行分析與評估。同時搭建電子電氣架構的評估方案。

3 對汽車電子電氣架構的具體優化措施

第一，對數據庫進行優化。對數據庫進行優化，要從三個方面入手。首先是對標準數據庫進行優化。要確保標準數據庫中，應該包含全球范圍內所有的汽車生產廠家以及多個檔次車型的所有詳細的電子架構設計信息內容。其次是對市場發展趨勢數據庫進行優化。確保市場發展趨勢數據庫內包含了全球范圍內的所有的汽車生產廠商以及零部件生產廠商在電子電氣架構設計方案的研究資料與實際設計樣品。最后是對解決方案數據庫的優化。在確保上述兩種數據庫準確且完善的基礎上，與電子電氣架構設計數據庫進行對比，最終搭建解決方案數據平臺，并通過系統的分析與詳細的評估形成最終的解決方案數據庫。

第二，對電子電氣系統使用適當的設計與優化工具。這是因為只有對電子電氣系統使用恰當的設計與優化工具，才能夠做好電子電氣架構的優化與管理工作，才能夠確定對應的配置設置。所以，在對電子電氣架構進行設計的過程中，應該選擇一些較為成熟且先進的電子電氣設計與優化工具，如，PREE vision等，其最為顯著的優勢就在于它具有圖形化的用戶接口以及數據庫支持系統，并且可以對設計結果進行重復利用，還具備電子電氣構建再次修改以及再次學習的功能。

第三，選用成熟的通信網絡設計與優化工具。在通過網絡設計與優化工具的選擇上，可以選擇較為成熟的通信網絡設計與優化工具，如，VECTOR公司所生產的工具，進而對整車進行結構拓撲設計優化，負載率設計優化，從而確保電子電氣架構的目標邏輯要求能夠得以滿足。

4 設計并優化汽車電子電氣架構的具體流程

眾所周知，當前國際通用的開發模式普遍為V型開發流程。因此，可以結合其他設計程序，就汽車電子電氣架構的整體設計與優化流程分為六個程序。

第一，定義汽車的功能需求。也就是說在此階段必須要結合市場對汽車的實際需求以及相關客戶的具體需求，對這些數據進行統計、整理與分析，從而初步對整車需求進行分析、評估與定義，尤其是對電子電氣系統需求進行定義，從而制定出一個符合市場行情需求的電氣測試規范。

第二，制定整個電子電氣系統的架構設計。應該根據電子電氣系統的實際需求，對各個系統下級的電氣加工解決方案進行制定，并且做好整車電子電氣架構方案中的物理與邏輯架構的設計工作。

第三，做好電子電器件的具體設計。應該根據上一個環節對電子電氣架構方案的物理與邏輯設計，來具體確定電子電器件的解決方案，尤其是做好電子電氣系統中可能會需要用到的電氣器件、軟件、機械等相關需求的設計工作，從而對應形成測試規范與操作規范。

第四，開發電子電器件以及相關設備。此階段主要是指對電子電器件的開發研究應該按照所設計系統的硬件、軟件、機械系統的相關需求進行，且這部分工作主要應該是由零件供應商進行完成。這里需要注意的是，零件供應商在進行此階段工作時，必須要結合自身的測試規范，對電子器件進行驗證，以確保電子器件能夠切實滿足汽車廠商對硬件、軟件、機械系統的相關需求。

第五，驗證整車系統架構的設計方案。在驗證過程中，要確保相對應的測試規范切實適用于整車電子電氣架構方案的驗證工作。

第六，驗證整車電子電氣架構設計目標的可信性，從而確保電子電氣架構設計需求目標能夠得以實現。

5 結語

本文對汽車電子電氣架構設計及優化展開了探討，提出了當前汽車電子電氣架構設計的系統需求，需求實現以及具體的設計優化建議，希望能夠為廣大同行在今后的設計工作上能夠提供一些有益的參考建議與全新的工作思路，從而讓汽車這種應用最為廣泛的交通工具在舒適性與安全性上都能夠得到有效的提升，滿足人們現實需求的同時，進一步促進汽車行業的健康、穩定發展。

[1] 倪斌.汽車電子電氣架構設計與優化研究[J].電子技術與軟件工程，2013，(17)：124-126.

[2] 馮香枝，胡朝峰，張海濤.基于PREEvision的汽車電子電氣架構設計[J].汽車電器，2013，(10)：187-188.

Design of electrical and electronic structure of automobile and optimization measures

HUANG Bao-jian

(Liuzhou Dongfeng Automobile Co., Ltd., Liuzhou 545005, China)

Based on the practical research experience of automotive electronics, this paper analyzes the requirements of automotive electronic and electrical architecture design system, and puts forward specific measures to realize the electrical and electronic structural design of the system and optimization measures, hoping to make useful reference for the design work.

Automotive electronics; Electrical architecture; Design; Optimization

2016-09-23

黃寶健(1988-)，男，助理工程師，學士。

U463

B

1674-8646(2016)24-0034-02