基于PREEvision 的汽車電子電氣架構設計介紹

王永輝

（比亞迪汽車工業有限公司，廣東 深圳 518118）

引言

最新中國汽車電子行業戰略研究報告顯示，汽車行業正通過創新競爭觸發消費者的更換周期，其中90%的創新和趨勢來自電子領域的智能化、互聯化、節能化。這背后的主要驅動力來自于：消費者日益“挑剔”的需求及行業競爭的需要；IT 行業新進入者得“滲透”與“攪局”；ADAS 主動安全及自動駕駛的遠景；車聯網的長期宏偉規劃；法律法規的日益嚴苛。

在這強大動力的驅使下，電子控制單元的數量呈指數級上升，整車系統的功能、線束、網絡拓撲架構、模塊之間的交互信號變得越來越復雜，電子電氣的成本壓力也越來越大。因此，亟需專業的電子電氣架構工具來規范與優化電子電氣的開發流程和應對電子電氣架構復雜化問題，完成架構的量化評估工作。

本文主要研究基于Vector 公司的PREEvision 軟件，完成自上而下的開發，通過基于模型的開發方式，介紹需求層、邏輯架構層、軟件架構層、部件網絡層、通信層、電路原理層、線束層、幾何拓撲層結構的設計流程。

1 基于PREEvision 的電子電氣架構設計流程

PREEvision 工具是德國Vector 公司的一個自上而下的電子電氣架構開發工具，其核心的技術是基于模型的開發，層與層之間相關滲透和便于用于評估的算法工具。作為電子電氣系統架構的設計開發工具，整合了電子電氣架構設計的所有內容，包括了需求層、邏輯架構層、軟件架構層、部件網絡層、通信層、電路原理層、線束層、幾何拓撲層的層級結構。

1.1 需求層

需求層主要工作是定義Requirements（功能詳細的說明）、Customer Feature（特性列表）。根據該層工作，完成需求管理定義，管理整車平臺需求、特性描述車輛的特征。需求層的定義是整車電子電氣架構開發設計的輸入與目標，其意義非常重大，對該部分需求的獲取主要通過客戶需求分析、標桿車型分析、發展趨勢分析幾個方面綜合考慮，來完成整車功能定義。

PREEvision允許用戶自定義需求層次結構和描述描述系統內的相互關系，同時也兼容第三方工具，可實現DOORS、EXCEL 等格式的需求文件的導入與導出功能（文件需有固定格式）。

1.2 邏輯架構層

邏輯架構層主要工作是描述實現需求的抽象的邏輯關系。將需求層定義的功能特性分解到邏輯模塊（傳感器、控制器、執行器）中，然后創建基于功能的通信關系（邏輯塊之間通過邏輯信號交互）。進行邏輯建模時，需要考慮功能邏輯的最小分解單位，不同產品線可重用邏輯層模型。然后根據需求定義，建立各模塊邏輯架構圖。建立好邏輯架構圖后，能夠完成需求和邏輯模塊的雙向追蹤。在邏輯架構模型圖中通過每一個功能與需求層Feature 的映射關系，實現邏輯功能需要的輸入輸出信息的交互接口建模。

1.3 軟件架構層

軟件架構層和邏輯架構層搭建、編輯的方法類似，邏輯架構層關注系統功能實現的所有邏輯關系，軟件架構層關注系統實現過程中軟件相關的邏輯關系。相比邏輯架構層，軟件架構層主要新增軟件接口定義、數據類型等AUTOSAR 相關元素。當然，基于PREEvision 搭建的軟件架構與其他AUTOSAR 專業工具（Matlab/Simulink、 DaVinci）能夠實現無縫對接，通過軟件組件arxml 描述文件導入到上述工具中能夠完成軟件功能接口和底層基礎軟件的配置。

1.4 部件網絡層

部件網絡層的主要工作是描述各部件之間的邏輯連接方式，例如總線系統、傳統連接、電源供應和地連接。部件網絡層反映了系統的實際部件。

1.5 通信層

通信層的主要工作是信號路由（將邏輯模塊、軟件模塊分給ECU 實現和自動生成總線、硬件信號）和整車通信矩陣設計。基于PREEvision 工具，能夠實現LDF、DBC 和FIBEX文件的導入導出、計算和評估總線性能（包括負載率、報文延遲）。

1.6 電路原理層

電路原理層的主要工作是整車電氣原理設計，包括電源分配、接地點分配、保險和繼電器的內部連接和電平衡。基于PREEvision 工具，創建電氣原理圖，描述電源供應的細節。該層次是對部件網絡層的細化，將部件上的端口轉化成部件的針腳，將各種連接轉化成硬線來反映部件連接關系的原理。

1.7 線束層

線束層完成的主要工作是線束原理設計和評估，在電路原理層的基礎上對部件添加針腳型號和接插件型號，對線束添加線型和分離插槽。包括線束接插件和Pin 設計、線束選型和通過信矩陣完成線束成本與重量的評估。基于PREEvision 中Metrics 的二次開發，也能完成支持專業線束工具的數據交互。

1.8 幾何拓撲層

幾何拓撲層的主要工作是整車電器布置原理設計。設計人員根據實際情況，繪制車身輪廓模型，并將線束層ECU 布置到車身安裝位置上。然后，執行線束路由，確定整車線束的布置方式。這樣就可以得到整個線束的近似長度，得到用戶需求的幾何拓撲圖。

按照以上設計完成后，能夠將PREEvision 各個層次之間通過映射關系相互聯系起來，快速進行一致性檢驗。

2 總結

本文介紹了基于PREEvision 工具的汽車電子電氣架構的設計，能夠保證整車電子電氣設計的一體性、可追蹤性和數據的一致性。更重要的是，能夠進行架構的量化評估，為整車電子電氣架構的平臺化發展奠定了基礎。