电子电气架构设计

汽车工程研究院汽车电子电气架构（EEA）设计与评估汽车电子与新能源工程部演讲人：唐风敏V1.0（版本号）2014年06月23日汽车工程研究院、EEA开发流程使用PREEvisionE/E架构开发软件，进行功能逻辑关系、信号路由、功能分配、多方案管理等设计工作。PREEvision主要包括6层内容的设计：需求层：实现功能需求和特性描述管理；功能层：实现需求层功能所需的输入/输出信号及逻辑关系；部件层：对功能逻辑层产生的逻辑在部件中进行功能分配；原理层：对部件连接进行实体线路设计；线束层：定义线束连接和插接器；拓扑层：定义部件和插接器间的位置关系；汽车工程研究院、EEA开发流程STEP步骤1:CaptureRequirements获取开发需求STEP步骤6:SystemTest&Validation系统测试和验证FunctionalReqsSchematicsPowerModingCircuitProtectionDataCommunicationOtherReqsComplexityTechnologyTrendsComponentRe-UseBenchmarkingReliabilityScalabilityFlexibilityPhysicalReqsPackagingOutlinesVehicleBuildSequenceEnvironmentalReqsSTEP步骤2:GenerateAlternativeArchitectures生成可供选择的架构模式Ext.LightEntryWiper/WasherPower-WindowMaster1Master4Master2Master3Master1Master4Master2Master3CockpitHeckTürTürTürTürMotor-raumCockpitHeckTürTürTürTürMotor-raumBodyBodyComputerFunctional功能分散型Centralized集中控制型Zone区域控制型Distributed集散控制型ArchitectureRange电子/电气架构可选范围STEP步骤3:EvaluateAlternatives架构设计方案评估Schematic电气原理图Mechanization实现方案Partitioning功能划分Cost成本Mass重量Packaging布置DFM/DFAEnergy能耗Performance性能Tradeoffs取舍因素STEP步骤4:SelecttheBestAlternative确定最佳方案Cost成本WindowofE/Earchitectures电子电气架构选择空间PossibleArchitectures可能的架构classic,lesscomplexarchitecturesMinimumNetworkHighdegreeofintegrationmodern,flexiblearchitectures:Sub-bustopologyDistributedSystemsSTEP步骤5:GenerateSubsystemandComponentRequirements生成子系统与零部件设计要求汽车工程研究院物理架构设计功能架构设计平台架构策略沿用件竞争车型分析功能需求配置需求法规需求性能需求需求分析功能分配功能安全目标功能实现及接口逻辑架构层模型ASIL等级定义功能安全需求电源模式架构实现添加基础设施网络拓扑电源分配架构线束原理1、EEA开发流程汽车工程研究院架构测试台架功能测试实车功能测试测试矩阵测试用例测试报告架构评估开发架构评估算法评估电子电气架构决策矩阵最终的架构方案及模型工程设计进行系统级别的工程设计系统功能规范通信矩阵硬件接口电路分析1、开发进度-开发流程汽车工程研究院、竞标车型分析配置分析：对竞标车型的功能和售价进行详细的对比分析汽车工程研究院、竞标车型分析架构分析：对竞标车型进行了详细的对标分析，包含：功能，网络，电气系统和电平衡。电平衡（夏季工况）电平衡（冬季工况）网络拓扑PlanView汽车工程研究院、需求分析需求定义了电子电气架构设计的目标B级车功能需求大约为800多条分为24个系统涵盖功能，法规，性能，功能安全等需求列表汽车工程研究院、功能架构设计-功能分配对子系统进行了多方案论证，并进行了评估，结合供应商资源确定了相对最优的方案。汽车工程研究院、功能架构设计-线束拓扑设计分为：前线束，发动机线束，IP线束，Body线束，PDC线束，Roof线束，门线束，尾门线束汽车工程研究院、功能架构设计-网络拓扑设计系统分为两条CAN总线和一条LIN总线BCM集成网关采用诊断防火墙网关路由可配置汽车工程研究院、功能架构设计-网络拓扑仿真及优化仿真分析汽车工程研究院、功能架构设计-功能实现方案设计汽车工程研究院、功能架构设计-功能安全设计对各种应用场景下的功能危害进行分析；对功能需求划分功能安全等级；提出功能安全设计需求和方案；汽车工程研究院、功能架构设计-功能安全设计提出了信号传输（总线和硬线）过程中功能安全的要求，确保电子电气架构全面满足功能安全的要求；汽车工程研究院、功能架构设计-功能安全设计序号ECU名称安全等级备注1EMSEngineManagementSystem发动机管理系统B2TCUTransmissionControlUnit自动变速箱控制系统B3ACAirConditioner空调A4EPSElectronicPowerSteering电子助力转向D5ABS/ESCAnti-lockBrakingSystem/ElectronicStabilityControl制动防抱死系统/电子稳定控制程序D6TPMSTirePressureMonitorSystem胎压监测系统A7EPBElectricParkingBrake电子手刹D8ACUAirbagControlUnits安全气囊控制单元D9PBS驻车辅助系统A10BSWBlindSpotWarning盲区识别系统B汽车工程研究院、功能架构设计-功能安全设计序号ECU名称安全等级备注11FCWForwardCollisionWarning前车防撞警示系统B12AVWAroundViewMonitoringSystem全景影像显示B13APAActiveParkingAssist自动泊车系统D14BCMBodyControlModule车身控制模块B15ESCLElectronicSteeringColumnLock电子方向机柱锁D16PEPSPassiveEntryandPassiveStart无钥匙进入和无钥匙启动A17AUDIO音响A18METER仪表A19TMMTorqueManagementModule智能四驱模块QM汽车工程研究院、功能架构设计-DFMEA设计架构DFMEA包括：功能分配，功能安全，总线系统，功能逻辑，电气系统，3D布置等；重点内容为整车系统间失效模式分析，从车辆熄火、制动失效、转向故障等几大安全方面出发，分析这些失效的可能原因及可能发生的故障及避免措施。汽车工程研究院、物理架构设计-电源分配汽车工程研究院、物理架构设计-发电机选型整车用电模型如采用14V/85A发电机则在夏天雨夜城市路况下，蓄电池一直处于放电状态下，会对车辆的下次启动产生影响。如采用14V/110A发电机则在低速和中高速时发电机给蓄电池供电，满足设计要求。14V/85A发电机14V/110A发电机汽车工程研究院、物理架构设计-发电机选型传统方法:I=I1K1+I2K2+…InKn如何定义加权系数Kn？一般根据经验从0.1到1不等，与实际工况可能不一致，甚至差别很大时间电流序列法：整车用电负荷计算：模拟一种最恶劣的使用工况：夏天雨夜城市工况计算结果：I=P/U=1109.1/12=92.4（A）I=96.5（A）汽车工程研究院、物理架构设计-发电机选型时间电流序列:时间电流计算矩阵汽车工程研究院、物理架构设计-蓄电池选择EngSpeedAltspeedAltOutput800200070A12003000100A20005000109.5A汽车工程研究院、物理架构设计-接地设计代号位置功能G00蓄电池负极车身G01蓄电池负极发动机G02A右前组合大灯右前雾灯右前喇叭空调压力开关前风窗洗涤泵后风窗洗涤泵G02B大灯洗涤泵G03A水箱风扇冷凝器风扇G03B左前组合大灯左前雾灯左前喇叭左前雨刮制动液位传感器R/B盒G04AABS阀G04BABS泵G05A发动机ECU车速传感器变速箱ECUG05B点火线圈换挡电磁阀G06EPS汽车工程研究院、架构评估-模型开发具有完善的线束评估数据库和电子评估数据库；汽车工程研究院、架构评估-模型开发汽车工程研究院、架构评估-架构评估具有成熟的架构决策矩阵算法和Vector合作，进行PREEvision软件的二次开发能力序号主准则主权重子准则数量子项权重百分比1开发难度网关数量ECU数量网络协议数量线束回路数2可扩展性总线负载CAN线长度（mm）诊断接口各网段ECU数量ECU硬件可扩展性（车身控制功能集成度（车身控制ECU数量））3成本材料成本汽车工程研究院、工程设计-子系统功能规范开发传统的设计是由各部件工程师编写部件功能规范；由于分布式系统发展，通常一个功能由多个控制器完成，因此传统的设计方法不能满足目前电子电气系统发展的