汽車電子電氣架構需求分析及優化研究

匡小軍，唐香蕉，李桂偉，蘇文勝，梁 權，唐鳳敏

（1.上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007；2.中國汽車技術研究中心，天津 300300）

隨著汽車行業競爭的日益激烈以及市場對汽車需求的不斷增加，汽車企業面臨著巨大的機遇與挑戰。為了更好地適應市場多樣化的需求，汽車企業一方面必須竭力縮短汽車產品研發周期，另一方面還要滿足汽車產品配置多樣化的要求，這導致了越來越復雜的汽車電子電氣系統以及增加的設計難度。鑒于以上狀況，電子電氣架構開發理論應運而生。本文詳細闡述了汽車電子電氣架構發展的必要性、架構開發的需求分析、架構管理及優化工具的運用以及架構開發評估方法。

1 汽車電子電氣架構開發的必要性

汽車行業快速發展的今天，汽車功能在變得豐富以及人性化的同時，伴隨著電子器件數量越來越多，器件之間的邏輯交互越來越復雜。面對電子器件如此之多，邏輯如此之復雜的電子電氣系統，傳統的汽車產品研發方式已經難以滿足當今的需要。與此同時，汽車行業平臺化和模塊化的最新發展使得電子電氣架構開發的重要性和必要性越來越突出。

汽車電子電氣架構是一種重要的方法論，是在汽車產品開發前期，對產品或平臺宏觀層面的統籌規劃，這其中包括產品需求規劃、總線通信拓撲規劃、整車空間規劃和線束布置規劃等。成功的電子電氣架構可以有效降低汽車研發成本，減輕電子電氣系統質量，縮短產品研發周期，并確保最佳的車輛性能。

2 汽車電子電氣架構需求分析

電子電氣架構需求定義屬于架構開發的早期階段，為了保障電子電氣架構設計得更合理，工作實施更科學，架構開發人員必須從客戶需求、行業發展趨勢、目標市場、法規需求等幾個方面廣泛地收集并分析需求因素。在此基礎之上，才能夠保證后續架構平臺開發的全面性、前瞻性。

2.1 客戶需求分析

客戶需求分析是架構開發需求分析的重要部分。由于架構開發最終的產品是直接面向消費者的，如果汽車企業在架構開發之初就全面了解客戶的需求，那么架構衍生出來的產品才能更容易被廣大消費者所接受和喜歡。同時由于架構開發需要具有前瞻性，也就是架構開發不僅要能適應當時的客戶需求，而且要能夠滿足未來幾年可能出現的一些需求，那么架構開發人員在客戶需求分析時，就應該站在一定的時間維度上，進行統籌分析。

2.2 行業發展趨勢分析

對汽車市場整體發展趨勢以及零部件供應商技術研究方向進行分析，從中挖掘出未來幾年可能出現的技術需求，保障架構開發工作時刻與市場發展趨勢相統一。這樣不僅能有效補充架構開發需求的內容，而且能從架構層面對行業資源進行合理的規劃和使用。

2.3 目標市場需求分析

架構開發不能是無邊界的，即不可能將行業及市場上所有的需求均納入架構開發范圍來考慮，因此在進行架構需求分析時需要限定一定的范圍。目標市場需求分析就很好地滿足了這一要求。基于目標市場的需求分析，使得架構需求分析更具針對性。為了在目標市場中做好需求分析，汽車企業必須明確目標市場，對市場進行詳盡的研究，并以此為基礎對未來市場進行全面科學的評估。

2.4 法規需求分析

法規需求分析是架構需求分析最基礎、最重要的任務。為了保障汽車產品的安全性和規范性，一些國際組織和不同國家均會從宏觀層面提出一些強制性或推薦性的法規要求。如果汽車企業生產的某一款車型預計在不同國家上市銷售，那么該汽車產品必須嚴格遵守銷售當地的法律法規，因此在架構開發需求分析階段，必須全面分析目標國家和地區市場的法律法規需求。結合上述三方面的需求分析結果，形成完整統一的架構開發需求數據庫。

3 架構需求管理及優化工具運用

3.1 數據庫

架構需求分析完成之后，需要對需求數據進行統一管理。將客戶需求數據、目標市場需求數據和法規需求數據進行統一管理，形成基準數據庫。通過應用數據庫的數據分析和處理功能，架構開發人員能在滿足客戶需求和市場需求的情況下，制定出更科學更優化的車型配置，以滿足市場多樣化的車型配置需求。通過將行業發展趨勢數據存入市場發展數據庫，并不斷對數據庫進行優化，使得架構開發能時刻與行業發展相同步，確保架構工作的前瞻性。

3.2 架構管理及優化工具

由于電子電氣架構開發是一項龐大的系統工程，因此選擇合適的設計優化工具尤為重要。例如，市場上比較主流且成熟的電子電氣系統設計與優化工具PREEvision軟件，該軟件可以實現圖形化的用戶接口、支持數據庫、設計結果可以重復使用，同時支持電子電氣架構設計的修改和再學習。

除了PREEvision架構軟件之外，不同領域的優化設計工具均需要選擇相應的專業軟件來實現。例如，在進行通信網絡設計的時候可以選擇VECTOR或者MENTOR公司先進且成熟的通信網絡設計及優化軟件對整車拓撲結構、負載率、延遲時間等進行設計與優化；在進行整車線束設計的時候可以選擇UG或者CATIA軟件對線束布置、包裝捆扎等進行優化。

4 電子電氣架構開發評估

有效的電子電氣架構開發評估體系是確保架構開發更加科學合理的重要手段。對于架構開發的評估，行業內一般從3個大的層面入手：首先架構開發必須能滿足用戶使用需求及未來可能的需求變化；其次架構開發能實現開發成本最優化的目的；再次就是在兼顧用戶需求、開發成本最優化的同時，能夠滿足汽車本身性能配置的要求。

因此，合理地評估汽車電子電氣架構需要從以下幾方面出發：①是否實現硬件成本優化，降低開發成本；②平臺是否具有良好的沿用性以及平臺公用性；③電子電氣架構是否具有可制造性；④電子電氣架構是否具有可維護性和可靠性；⑤電子電氣架構是否具有靈活性和擴展性；⑥是否考慮車輛其他性能要求，如車輛燃油經濟性和整車質量等。在完成上述6個方面的綜合考慮和評估之后，才能最終確定電子電氣架構最優化的方案。

5 結束語

在實際的電子電氣架構開發過程中，除上述討論的內容外，架構開發人員還應該制定并遵循一套完整的架構開發流程。目前國際上比較通用的開發流程為“V”模型開發流程。將“V”模型開發流程、需求管理、解決方案管理和設計優化工具等相結合，實現架構開發的設計與優化。本文著重對架構開發的需求開發進行研究，保障開發完成的架構在滿足市場需求的同時能進一步提高車輛的各項性能，進而對汽車行業的發展起到促進作用。