汽车电子电气架构设计及优化措施

黄宝健

(东风柳州汽车有限公司， 广西 柳州 545005)

汽车电子电气架构设计及优化措施

黄宝健

(东风柳州汽车有限公司， 广西 柳州 545005)

结合个人在汽车电子工作上的实践研究经验，对汽车电子电气架构设计系统需求展开分析，提出了实现系统需求的电子电气架构设计以及优化汽车电子电气架构设计的具体措施，以期为同行在设计工作上做出有益的参考借鉴。

汽车电子；电气架构；设计；优化

1 对汽车电子电气架构系统需求的分析

对汽车而言，对其电子电气架构进行科学合理的设计，往往能够降低汽车20%左右的总重量，并且降低30%左右的生产成本。所以，做好汽车电子电气架构的设计工作具有十分重要的现实意义。要想做好电子电气架构的科学合理化设计，就必须对汽车电子电气系统的需求进行分析，搭建电子电气架构整体平台，从而在这个平台的基础上对电子电气系统进行研究。在这个过程中，对已有需求，往往是通过工程管理工具进行导入。其中对部分已有需求，需要设计工作者根据市场特性，在设计过程中充分考虑功能性、非功能性方面的需求。一般来讲，汽车电子电气架构系统需求主要包括以下两个方面。

第一，对电子电气架构系统的可操作性需求进行分析。对电子电气架构系统可操作性需求进行分析的根本目的，就是为了能够满足诸如商业、客户等用户的系统外部需求，从而确保汽车电子电气架构系统在设计与开发工作的开展过程中，能够满足所有的外部需求。一般来讲，在汽车电子电气架构系统可靠性需求的分析上，主要包括以下几个方面：首先，在多种操作情况下，对电子电气架构系统的具体需求进行分析。其次，做好系统性能需求的分析以及相应的量化工作，最为根本的目的就是为了验证与分析该程度能够满足客户功能需求的实际程度。再次，制定假象示例分析图示，进而对一些在特殊使用情况下才能够出现的潜在需求与潜在功能进行分析。最后，对多模式下，制定电子电器系统功能需求，确定功能需求的运行状态，尤其是当硬件出现故障时的运行状态。

第二，对电子电气架构功能性需求的分析。对汽车电子电气架构的功能性需求分析，其实质的目标就是通过对系统内部需求的分析，来满足用户对系统外部的需求。因此，对汽车电子电气架构设计的过程中，做好其架构系统功能性需求的分析具有十分重要的现实意义。但是，在无法确保完整性以及需求正确性的前提条件下，往往应该构建一个功能性需求模型，并对此需求模型加以分析，从而提高对外部完整性以及正确性的确定。在功能性需求模型的构建过程中，首先应该假设所有的需求分析都是完整且正确的。尤其是有的时候会发现功能性需求模型中所表示的一些行为，恰恰是真正需求完成的功能部分，此时则需要对功能需求模型进行相应的修正，并且由相关负责人来决定该系统的最终特征，构建一个动态的建模过程。以此，通过功能需求模型的构建弥补电子电气架构功能性需求分析上所存在的不足，制定更加合理化的行为方式，从而确保对其的功能分析更加系统、全面。

2 对汽车电子电气架构系统需求实现的分析

第一，要在已经确定的系统约束基础上，对可行的电子电气架构方案进行举例，如，对ECU数量的确定，对ECU通信方式的确定。而系统的主要约束则集中在对ECU可用资源以及可用的架构方案上。

第二，对多种功能的切实需求，要做好相应的分配工作。

第三，对非功能性需求，要做好相应的分配工作。

第四，做好对安全性、可靠性的分析，确保安全性与可靠性的切实执行。

第五，应该为电子电气架构构建多个备选设计方案，并且对每一个设计方案的综合性能指标逐一进行分析与评估。同时搭建电子电气架构的评估方案。

3 对汽车电子电气架构的具体优化措施

第一，对数据库进行优化。对数据库进行优化，要从三个方面入手。首先是对标准数据库进行优化。要确保标准数据库中，应该包含全球范围内所有的汽车生产厂家以及多个档次车型的所有详细的电子架构设计信息内容。其次是对市场发展趋势数据库进行优化。确保市场发展趋势数据库内包含了全球范围内的所有的汽车生产厂商以及零部件生产厂商在电子电气架构设计方案的研究资料与实际设计样品。最后是对解决方案数据库的优化。在确保上述两种数据库准确且完善的基础上，与电子电气架构设计数据库进行对比，最终搭建解决方案数据平台，并通过系统的分析与详细的评估形成最终的解决方案数据库。

第二，对电子电气系统使用适当的设计与优化工具。这是因为只有对电子电气系统使用恰当的设计与优化工具，才能够做好电子电气架构的优化与管理工作，才能够确定对应的配置设置。所以，在对电子电气架构进行设计的过程中，应该选择一些较为成熟且先进的电子电气设计与优化工具，如，PREE vision等，其最为显著的优势就在于它具有图形化的用户接口以及数据库支持系统，并且可以对设计结果进行重复利用，还具备电子电气构建再次修改以及再次学习的功能。

第三，选用成熟的通信网络设计与优化工具。在通过网络设计与优化工具的选择上，可以选择较为成熟的通信网络设计与优化工具，如，VECTOR公司所生产的工具，进而对整车进行结构拓扑设计优化，负载率设计优化，从而确保电子电气架构的目标逻辑要求能够得以满足。

4 设计并优化汽车电子电气架构的具体流程

众所周知，当前国际通用的开发模式普遍为V型开发流程。因此，可以结合其他设计程序，就汽车电子电气架构的整体设计与优化流程分为六个程序。

第一，定义汽车的功能需求。也就是说在此阶段必须要结合市场对汽车的实际需求以及相关客户的具体需求，对这些数据进行统计、整理与分析，从而初步对整车需求进行分析、评估与定义，尤其是对电子电气系统需求进行定义，从而制定出一个符合市场行情需求的电气测试规范。

第二，制定整个电子电气系统的架构设计。应该根据电子电气系统的实际需求，对各个系统下级的电气加工解决方案进行制定，并且做好整车电子电气架构方案中的物理与逻辑架构的设计工作。

第三，做好电子电器件的具体设计。应该根据上一个环节对电子电气架构方案的物理与逻辑设计，来具体确定电子电器件的解决方案，尤其是做好电子电气系统中可能会需要用到的电气器件、软件、机械等相关需求的设计工作，从而对应形成测试规范与操作规范。

第四，开发电子电器件以及相关设备。此阶段主要是指对电子电器件的开发研究应该按照所设计系统的硬件、软件、机械系统的相关需求进行，且这部分工作主要应该是由零件供应商进行完成。这里需要注意的是，零件供应商在进行此阶段工作时，必须要结合自身的测试规范，对电子器件进行验证，以确保电子器件能够切实满足汽车厂商对硬件、软件、机械系统的相关需求。

第五，验证整车系统架构的设计方案。在验证过程中，要确保相对应的测试规范切实适用于整车电子电气架构方案的验证工作。

第六，验证整车电子电气架构设计目标的可信性，从而确保电子电气架构设计需求目标能够得以实现。

5 结语

本文对汽车电子电气架构设计及优化展开了探讨，提出了当前汽车电子电气架构设计的系统需求，需求实现以及具体的设计优化建议，希望能够为广大同行在今后的设计工作上能够提供一些有益的参考建议与全新的工作思路，从而让汽车这种应用最为广泛的交通工具在舒适性与安全性上都能够得到有效的提升，满足人们现实需求的同时，进一步促进汽车行业的健康、稳定发展。

[1] 倪斌.汽车电子电气架构设计与优化研究[J].电子技术与软件工程，2013，(17)：124-126.

[2] 冯香枝，胡朝峰，张海涛.基于PREEvision的汽车电子电气架构设计[J].汽车电器，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

黄宝健(1988-)，男，助理工程师，学士。

U463

B

1674-8646(2016)24-0034-02