最近十年來，整車電子電氣架構(gòu)開發(fā)領域，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)成為保證設計成功的一個必要措施。隨著燃油經(jīng)濟性、環(huán)境保護和道路安全要求的逐步加強，汽車電子電氣架構(gòu)設計中必須要考慮系統(tǒng)整體優(yōu)化，并需要提高開發(fā)效率、縮短開發(fā)時間，此時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現(xiàn)，PREEvision是整車廠中常用的系統(tǒng)架構(gòu)設計及優(yōu)化工具。其功能包括需求開發(fā)、邏輯功能設計、網(wǎng)絡和部件架構(gòu)、電氣系統(tǒng)和線束設計以及拓撲結(jié)構(gòu)設計。該工具涵蓋了從概念原型設計階段到具體詳細設計階段，并支持大型工程團隊的詳細開發(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)設計進行介紹。

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，對標分析，需求開發(fā)，架構(gòu)模型設計、輸出方案設計文件等步驟。

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、風格、預銷售地區(qū)、市場前景等內(nèi)容。此時的車型定位決定了后續(xù)對標工作的車型以及電子電氣系統(tǒng)開發(fā)的復雜程度。

2)對標分析

在對新車型進行開發(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行全面的對標分析，獲取對標車型的相關功能與非功能特性。對標分析包括以下內(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；電子電氣拓撲分析；ECU節(jié)點技術規(guī)范分析；電子電氣成本分析等方面。

對標工作量較大時，對標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計提供藍本和素材。

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結(jié)果，并結(jié)合以往車型的相關數(shù)據(jù)開展。主要包括確定需求規(guī)范與制定評判準則兩方面內(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，并用技術語言描述，制定具體技術需求文檔，形成Excel列表或DOORS文件。

評判準則由公司內(nèi)部相關領域的專家共同制定。評估準則的制定分為兩個方面，一是要確定在對模型進行評估時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。當完成電子電氣架構(gòu)建模之后，根據(jù)該評判標準進行模型評估與變型比較。圖1所示即為評判準則的范例。
 

4)電子電氣架構(gòu)模型設計

整車電子電氣系統(tǒng)開發(fā)過程中，會涉及到需求、功能設計、網(wǎng)絡設計、功能分配、線束設計等多方面內(nèi)容，由不同部門或工程團隊進行共同開發(fā)。為了實現(xiàn)多團隊并行開發(fā)過程中的合理分工與協(xié)作，整個電子電氣架構(gòu)設計需要按照分層設計的思路展開 (如圖2所示)。在模型開發(fā)過程中需要進行不斷的評估優(yōu)化，最終選擇最優(yōu)的設計方案。
 

a)需求定義

該層需要導入需求開發(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)要實現(xiàn)的功能需求和非功能需求，是電子電器架構(gòu)設計的起始點。

b)功能邏輯設計

該層約定整個系統(tǒng)功能的邏輯實現(xiàn)方法。功能網(wǎng)絡層的內(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。當功能網(wǎng)絡層各模塊之間的端口通過信息交互接口連接后，相應模塊就能進行數(shù)據(jù)和控制信息的交換。在功能網(wǎng)絡里，用戶可以看到各功能模塊之間的邏輯關系。

c)硬件系統(tǒng)設計

該層主要包括網(wǎng)絡層、部件層和原理層。網(wǎng)絡層描述各部件之間的邏輯連接方式，例如：總線系統(tǒng)、傳統(tǒng)連接、電源供應和地線連接，這些連接將在隨后的線路原理層進行進一步的細化；部件層描述每個部件內(nèi)部構(gòu)成及其對外接口的詳細信息；線路原理層描述網(wǎng)絡層中邏輯連接的具體實現(xiàn)情況，如具體的導線、線纜連接方式、保險繼電器盒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)等。

d)線束層設計

邏輯和原理性的連接關系在線束層中進行物理實現(xiàn)。該層中可以將線路原理層的連接關系在電線和電纜兩方面進一步細化，將線束特定的屬性添加到模型中。在該層中每段電線（或電纜）及相應的接插件都具有其物理屬性（包括單位長度重量、成本、過流能力等信息）。線束元素將來可以在拓撲結(jié)構(gòu)中形成具體的電線和電纜布局（包括結(jié)合點和對接插頭的布局等）。

e)拓撲層設計

該層描述了電子電氣系統(tǒng)的實際布置情況。設計人員需要根據(jù)實際情況，確定各個部件以及線束的最終安裝位置，需要設定不同安裝位置之間的“線路段”的具體長度。之后便可以得出電子電氣系統(tǒng)中的整個線束的統(tǒng)計長度。

5)輸出設計文件

當確定最優(yōu)的方案之后可以根據(jù)此方案輸出整個系統(tǒng)、子系統(tǒng)以及各部件的設計規(guī)范。將規(guī)范分發(fā)給相關部門以進行具體設計。
 

模型應用及優(yōu)勢

通過分層開發(fā)的電子電氣架構(gòu)模型是一個擁有豐富屬性的系統(tǒng)，針對該模型可以進行多種的應用，基于模型的開發(fā)方式為整車電子電氣開發(fā)帶來了諸多優(yōu)點。

1)開發(fā)工具統(tǒng)一化

傳統(tǒng)的電子電氣架構(gòu)開發(fā)中，基本依靠Excel、Visio、Word等工具，會生成大量的文檔。基于模型的開發(fā)方式則采用統(tǒng)一的開發(fā)工具，將電子電氣系統(tǒng)的相關內(nèi)容都集成到一款工具中，從而形成整體的數(shù)據(jù)庫，保證數(shù)據(jù)一致性。

2)數(shù)據(jù)跟蹤功能

PREEvision工具采用分層開發(fā)的方式來建立電子電氣架構(gòu)的模型，通過超過30種跨越不同技術層面的信息映射方法實現(xiàn)各層面之間的映射聯(lián)系，使得電子電氣架構(gòu)模型形成一個整體，保證了整個模型的一致性，同時能夠進行數(shù)據(jù)跟蹤，快速實現(xiàn)設計更改的同步以及錯誤源的快速定位。

3)一致性檢查

基于模型的方法能夠快速進行一致性檢查，能夠檢驗整個結(jié)構(gòu)的完整性與不一致性；能夠檢驗模型是否滿足總體需求和自定義的需求。在工具支撐下可以快速檢索到不一致的元素，從而使相關問題的解決更為容易。

4)架構(gòu)評估

除了滿足功能需求外，系統(tǒng)架構(gòu)還應盡量符合特定的性能要求?；谀Ｐ偷姆椒軌蚋鶕?jù)指定的評估算法和計算環(huán)境，針對電子電氣模型中各種參數(shù)進行評估。通過架構(gòu)評估能夠得到度量指標的估計值甚至是精確結(jié)果，再將此結(jié)果與預先給定的參考值進行比較，即可對架構(gòu)性能優(yōu)劣程度進行量化評估。

5)變型管理

架構(gòu)開發(fā)過程中，同時設計多個方案，用于比較和選型的方法，稱為“變型”?；谀Ｐ瓦M行開發(fā)能夠容易地將整體模型分解成多個模型部件，并能為模型部件建立多個備選方案，并進行重新整合。通過架構(gòu)評估的功能可以有效評估各種方案的優(yōu)劣，并得到可靠的電子電氣系統(tǒng)架構(gòu)模型。

另外基于模型的開發(fā)方式能夠很好的綜合整車的電子系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)，能夠?qū)φ嚨碾娮与姎膺M行全局優(yōu)化；電子電氣模型非常容易再次利用，利于公司的技術積累。

本文小結(jié)

基于模型的電子電氣架構(gòu)開發(fā)方法一般采用的開發(fā)流程為：確定車型市場定位，車型對標分析，需求開發(fā)，架構(gòu)模型設計、輸出方案設計文件等步驟?；谀Ｐ偷拈_發(fā)方法能夠采用統(tǒng)一的工具，很好的保證模型數(shù)據(jù)的一致性，能夠進行便捷的變型管理，能夠提供快速自動的評估計算，使得整車廠的電子電氣架構(gòu)開發(fā)工作變得更加快速便捷。