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基于模型的整车电子电气架构设计

2011-01-18 10:11
科技那回事
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  最近十年来,整车电子电气架构开发领域,基于模型的开发方法已经被广泛接受,甚至被作为首选的开发方法,目前已经成为保证设计成功的一个必要措施。随着燃油经济性、环境保护和道路安全要求的逐步加强,汽车电子电气架构设计中必须要考虑系统整体优化,并需要提高开发效率、缩短开发时间,此时基于模型的方法就变得非常重要。采用这种方法必须要借助工具才能实现,PREEvision是整车厂中常用的系统架构设计及优化工具。其功能包括需求开发、逻辑功能设计、网络和部件架构、电气系统和线束设计以及拓扑结构设计。该工具涵盖了从概念原型设计阶段到具体详细设计阶段,并支持大型工程团队的详细开发和系统规范制定工作。本文依托该工具对基于模型的整车电子电气架构设计进行介绍。

  开发流程

  为了能够保证电子电气架构体系的质量,电子电气架构开发需要按照一定的流程进行开发,电子电气架构开发流程主要包括:确定车型市场定位,对标分析,需求开发,架构模型设计、输出方案设计文件等步骤。

  1)市场定位

  市场企划部或车型战略部通过市场调研,分析待开发车型的市场表现,调研销售人群需求,根据当前市场状况及对未来市场的评估,确定待开发车型的定位、外形、风格、预销售地区、市场前景等内容。此时的车型定位决定了后续对标工作的车型以及电子电气系统开发的复杂程度。

  2)对标分析

  在对新车型进行开发之前,一般需要选择一款或几款企业内部的既有车型以及市场表现较好的竞争对手车型进行全面的对标分析,获取对标车型的相关功能与非功能特性。对标分析包括以下内容:电子电气特性配置;功能需求规范;车辆驾驶与操作的测量;CAN总线测量;供电系统分析;电子电气拓扑分析;ECU节点技术规范分析;电子电气成本分析等方面。

  对标工作量较大时,对标成果包含的信息很多,一般不采用文档的形式保管,而是将对标数据保存到企业数据库中,比如PREEvision所提供的电子电气系统数据库中。对标分析的结果,可用于分析现有车型的不足、提出新的功能需求并为新车型的设计提供蓝本和素材。

  3)需求开发

  需求开发的工作需要结合车型市场定位与对标结果,并结合以往车型的相关数据开展。主要包括确定需求规范与制定评判准则两方面内容。

  确定需求规范首先需要收集客户的需求以及法律法规的要求,初步确定整体的功能需求;其次收集其他车型参考信息,如果是改型项目,可以参照已有车型的需求文件,如果是全新车型,可以参考对标车型的需求信息;再次需要将客户需求和法规要求具体化,并用技术语言描述,制定具体技术需求文档,形成Excel列表或DOORS文件。

  评判准则由公司内部相关领域的专家共同制定。评估准则的制定分为两个方面,一是要确定在对模型进行评估时需要考虑的各方面影响因素,二是要确定各影响因素所占的权重。当完成电子电气架构建模之后,根据该评判标准进行模型评估与变型比较。图1所示即为评判准则的范例。

  

  4)电子电气架构模型设计

  整车电子电气系统开发过程中,会涉及到需求、功能设计、网络设计、功能分配、线束设计等多方面内容,由不同部门或工程团队进行共同开发。为了实现多团队并行开发过程中的合理分工与协作,整个电子电气架构设计需要按照分层设计的思路展开 (如图2所示)。在模型开发过程中需要进行不断的评估优化,最终选择最优的设计方案。

  

  a)需求定义

  该层需要导入需求开发的工作成果——需求规范,也可以直接将需求开发的工作在此阶段开展。该层用来描述电子电气系统要实现的功能需求和非功能需求,是电子电器架构设计的起始点。

  b)功能逻辑设计

  该层约定整个系统功能的逻辑实现方法。功能网络层的内容包括逻辑传感器、功能块、逻辑执行器等功能模块,以及各功能模块之间的信息交互接口。当功能网络层各模块之间的端口通过信息交互接口连接后,相应模块就能进行数据和控制信息的交换。在功能网络里,用户可以看到各功能模块之间的逻辑关系。

  c)硬件系统设计

  该层主要包括网络层、部件层和原理层。网络层描述各部件之间的逻辑连接方式,例如:总线系统、传统连接、电源供应和地线连接,这些连接将在随后的线路原理层进行进一步的细化;部件层描述每个部件内部构成及其对外接口的详细信息;线路原理层描述网络层中逻辑连接的具体实现情况,如具体的导线、线缆连接方式、保险继电器盒的内部结构等。

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