電子電器架構(gòu)的發(fā)展及設(shè)計(jì)開發(fā)

來源：?作者：線束世界-Jimmy?2021-03-30 23:03

自1886年1月29日，卡爾.本茨的三輪汽車奔馳1號成功注冊專利到現(xiàn)在，汽車發(fā)展已經(jīng)有了百年的歷史。當(dāng)平順的變速箱加調(diào)校和已經(jīng)無可挑剔的電機(jī)傳動(dòng)出現(xiàn)，平順相應(yīng)和線性加速已經(jīng)不值得去追求了；當(dāng)更加平順的懸架和調(diào)校技術(shù)日顯成熟，底盤的高級性能已經(jīng)不是獨(dú)門絕技的時(shí)候。這個(gè)時(shí)候無可否認(rèn)軟件和電子電器成為汽車的核心，軟件和電子電器正在驅(qū)動(dòng)著汽車行業(yè)四大突破ACES-自動(dòng)駕駛，車聯(lián)網(wǎng)、電氣化，智能出行。這些日漸成為汽車的差異因子。所以汽車行業(yè)接下來的主戰(zhàn)場正是電子電器和軟件，而這些背后的核心是基礎(chǔ)的電子電氣架構(gòu)。

●?? EEA(電子電氣架構(gòu))定義

EEA(Electrical/Electronic Architecture),電子電氣架構(gòu)是首先由德爾福公司提出的，集合汽車的電子電氣系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)、中央電器盒的設(shè)計(jì)、連接器的設(shè)計(jì)、電子電氣分配系統(tǒng)等設(shè)計(jì)為一體的整車電子電氣解決方案的概念。

通過EEA的設(shè)計(jì)，可將動(dòng)力總成、驅(qū)動(dòng)信息、娛樂信息等車身信息轉(zhuǎn)化為實(shí)際的電源分配的物理布局、信號網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、診斷、容錯(cuò)、能量管理等電子電氣解決方案。

●?? EEA（電子電氣架構(gòu)）發(fā)展

博世：未來汽車電子電氣架構(gòu)趨勢

在博世的EE架構(gòu)演進(jìn)規(guī)劃中最核心的思想就是ECU從分布到集中。如下對整個(gè)過程進(jìn)行了更詳細(xì)的說明。

01-分布式：當(dāng)前的汽車電子電氣架構(gòu)絕大部分都是分布式

第一代分布式為每個(gè)ECU都獨(dú)立控制不交互數(shù)據(jù)；

第二代為ECU交互通過域，基本上有車身模塊、底盤模塊、動(dòng)力傳動(dòng)模塊和娛樂系統(tǒng)模塊等三個(gè)或四個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)，其中獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)及少數(shù)的數(shù)據(jù)交互通過域。

第三代為ECU交互數(shù)據(jù)通過網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)通過整合讓不同網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)能進(jìn)行交互，例如CAN、LIN、MOST、FlexRay。汽車網(wǎng)關(guān)承擔(dān)不同總線類型之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換工作，并參與各網(wǎng)段的網(wǎng)絡(luò)管理，從而實(shí)現(xiàn)不同模塊和功能之間的通訊。

02-域的中央式：

域中央式的，其實(shí)他的域中需要一個(gè)強(qiáng)大的中央處理器，他將其他ECU電子控制單元所有信息進(jìn)行匯總同時(shí)能夠再處理和運(yùn)算，再發(fā)回不同的處理器進(jìn)行執(zhí)行。

03-整車中央電腦式：

當(dāng)汽車電子電氣架構(gòu)發(fā)展到整車中央電腦式時(shí)候，是整個(gè)產(chǎn)業(yè)的完全變革，那個(gè)時(shí)候沒有多個(gè)ECU電子控制單元概念，完全是電腦模式，整個(gè)汽車架構(gòu)里面就是分為中央電腦、傳感器、以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)。通過以太主干網(wǎng)概念融合。

●?? EEA的挑戰(zhàn)

汽車內(nèi)部的快速電子化讓傳統(tǒng)汽車電子架構(gòu)不堪重負(fù)、對于未來汽車電子架構(gòu)來說，應(yīng)是做減法了，垂直融合將取代分布協(xié)同成為趨勢。同時(shí)，軟件定義的需求正呼之欲出，汽車亟待一個(gè)從機(jī)械化到電子化的華麗轉(zhuǎn)身，這些都要求汽車電子架構(gòu)做出變革。提升效率，降低復(fù)雜度（不論是硬件制造的復(fù)雜度還是軟件開發(fā)的復(fù)雜度）。

以太網(wǎng)新型總線技術(shù)和5G無線技術(shù)的引入，已使這一融合變?yōu)椴糠脂F(xiàn)實(shí)。如果網(wǎng)絡(luò)帶寬足夠?qū)挘舆t足夠低，這一趨勢將會(huì)更加明顯：算力向中央集中，向云端集中，汽車電子架構(gòu)（EEA）的演進(jìn)也正朝這個(gè)方向前行。

●特斯拉model3電子電氣架構(gòu)

如果將汽車整個(gè)電子系統(tǒng)視為一個(gè)主機(jī)，那么Model 3的架構(gòu)與X86的電腦主板如出一轍：中央計(jì)算模塊（CCM）、左車身控制模塊（BCM_LH）和右車身控制模塊（BCM_RH）。特斯拉似乎是有意為之，一個(gè)再清晰不過的思路展現(xiàn)在眾人面前：域控制盡可能集中，僅留下負(fù)責(zé)外設(shè)的ECU分散布置，通過CAN或以太網(wǎng)總線橋接起主要域控制單元；同時(shí)在中央計(jì)算單元上選用X86架構(gòu)為后續(xù)軟硬件擴(kuò)展打下基礎(chǔ)。

連續(xù)在電子電氣架構(gòu)和計(jì)算架構(gòu)上做出變革，對標(biāo)PC的發(fā)展路線，特斯拉的野心暴露無遺：更抽象而標(biāo)準(zhǔn)的電子電氣設(shè)計(jì)、更豐富而統(tǒng)一的軟件能力。從正在發(fā)生的事實(shí)來看，這場汽車軟硬件架構(gòu)的變革正在朝特斯拉設(shè)定的方向演進(jìn)，如果Model 3成為爆款，那么特斯拉將成為行業(yè)顛覆者。

●EEA開發(fā)流程

現(xiàn)階段，汽車電子電氣架構(gòu)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化都要遵循國際通用標(biāo)準(zhǔn)，即“V”模式的開發(fā)流程。

1、? 需求及目標(biāo)定義階段：

應(yīng)對全新車型市場定位與客戶所提出的特殊需求進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，對于不同車型數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。在分析與評估后則需要確定出全新車型的需求。在此基礎(chǔ)上對子系統(tǒng)需求進(jìn)行定義。同時(shí)制定驗(yàn)證整車需求是否被實(shí)現(xiàn)的測試規(guī)范與方法。

2、? 系統(tǒng)/架構(gòu)設(shè)計(jì)階段：

應(yīng)充分考慮電子電氣系統(tǒng)的實(shí)際需求，對系統(tǒng)級別的電子電氣架構(gòu)解決方案予以合理地制定，同時(shí)對物理與邏輯架構(gòu)需求進(jìn)行準(zhǔn)確的定義。同時(shí)制定驗(yàn)證系統(tǒng)/架構(gòu)設(shè)計(jì)目標(biāo)是否被實(shí)現(xiàn)的測試規(guī)范與方法。

3、? 電子電器件設(shè)計(jì)階段：

將物理與邏輯架構(gòu)的實(shí)際需求作為重要基礎(chǔ)，對電子電器件解決方案進(jìn)行合理地制定，對相關(guān)硬件與軟件需求予以定義。同時(shí)制定驗(yàn)證電子電器件設(shè)計(jì)目標(biāo)是否被實(shí)現(xiàn)的測試規(guī)范與方法。

4、? 電子電器件開發(fā)階段：

充分考慮電子電器件的硬件與軟件實(shí)際具體需求，對相關(guān)器件進(jìn)行開發(fā)。另外，零部件開發(fā)商需采用自身所具備的測試規(guī)范以及方法開展驗(yàn)證工作。

5、? 電子電器件設(shè)計(jì)驗(yàn)證階段：

將測試規(guī)范和方法作為參考標(biāo)準(zhǔn)，對電子電器件設(shè)計(jì)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)狀況進(jìn)行驗(yàn)證。

6、? 系統(tǒng)/架構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)證階段：

將測試規(guī)范和方法作為依據(jù)，對其設(shè)計(jì)效果進(jìn)行驗(yàn)證。

7、? 整車需求目標(biāo)驗(yàn)證階段：

同樣需要遵循相關(guān)規(guī)范和方法，對整車需求的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)狀況進(jìn)行驗(yàn)證。