一切這些初級功用都依賴于線束和控制器才干發(fā)揚(yáng)作用。但是面對日益添加的車輛復(fù)雜性和產(chǎn)品開發(fā)周期延長的壓力，招致汽車制造商和系統(tǒng)集成商的本錢和時間壓力添加。

因此汽車制造商紛繁改造現(xiàn)有的的電子電氣架構(gòu)，像國際小鵬的X-EEA3.0中央計(jì)算平臺+區(qū)域控制架構(gòu)、廣汽埃安的中央計(jì)算平臺架構(gòu)——星靈架構(gòu)、長城的計(jì)算平臺架構(gòu)GEEP3.0等（如圖1所示）。

意在降低電子電氣架構(gòu)的復(fù)雜性，對軟硬件停止解耦，以及為后續(xù)初級的功用落地提供基礎(chǔ)，如圖2所示。

圖1 上汽、廣汽、長城的中央計(jì)算平臺架構(gòu)(來源網(wǎng)絡(luò))

圖2 散布式架構(gòu)與中央架構(gòu)優(yōu)缺陷對比(來源九章智駕)

在設(shè)計(jì)電子電氣架構(gòu)的進(jìn)程中，一個關(guān)鍵的義務(wù)是基于整車需求分解出電氣/電子需求。整車需求包括機(jī)械、電氣/電子、軟件、熱學(xué)等。工程師需求從中提取電氣/電子方面需求，并且對其停止分解然后協(xié)調(diào)各下游部門停止開發(fā)設(shè)計(jì)。在整個進(jìn)程中，觸及電子電氣架構(gòu)的定義、設(shè)計(jì)和交付的各種工程師必需平衡相互依賴的需求。下面從以下這些方面來聊一聊電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)。

01.

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/b>

在定義拓?fù)鋾r，首先是需求各控制器的接口人擔(dān)任整理出功用清單，然后同一個域的會組織會議討論功用分配優(yōu)化，網(wǎng)絡(luò)銜接等，例如：

1.晉級 ECU 以在一個或多個銜接上支持更高波特率的網(wǎng)絡(luò)；

2.將二級網(wǎng)絡(luò)中控制器的功用移至域控制器，以支持更初級的功用完成；

同時不同域之間也會休會討論功用分配優(yōu)化，看能否需求將功用劃到其他域中去。

從散布式架構(gòu)到域控制器架構(gòu)的過渡相對容易，這種晉級通常僅是將局部分散于不同控制器的功用整合到一個控制器中(圖3)。這些通常在功用域內(nèi)停止轉(zhuǎn)移，并停止過度更新以使其順應(yīng)新車型。再下一階段是將域控制重視組為更通用的計(jì)算單元，將大局部功用集中至通用計(jì)算單元，而二級或許三級網(wǎng)絡(luò)中的控制器僅作為執(zhí)行器。區(qū)域控制器是依據(jù)車輛的物理布局將其他功用整合在一同。區(qū)域控制器的實(shí)施通常需求對軟件和供應(yīng)商交互停止很大的更改，這對汽車制造商和供應(yīng)商都是一個很大的應(yīng)戰(zhàn)。

圖3 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)晉級表示圖

02.

功用平安

在設(shè)計(jì)電子電氣架構(gòu)時，ISO26262功用平安要求是必需的，剖析首先是從整車層面停止功用平安剖析，然后再分解到各個域，以及各控制器，如圖4所示。

圖4 動力域功用平安示例

針對從整車層面提出的功用平安需求，其可以經(jīng)過多種方式來滿足整個系統(tǒng)的功用平安。其一承載車輛功用的硬件和軟件平臺被開發(fā)到特定的完整性級別以支持功用平安。另外是在系統(tǒng)中添加冗余部件。與其增強(qiáng)一個傳感器系統(tǒng)來支持 ASIL D 功用，不如運(yùn)用兩個 ASIL B傳感器將傳感器數(shù)據(jù)傳遞給 ASIL D 功用。思索缺點(diǎn)功用行為的需求也在添加，特別是在更初級別的 ADAS 功用 (L3+) 中，這會招致更普遍的系統(tǒng)級思索，例如圍繞電力網(wǎng)絡(luò)、通訊、處置器、傳感器等，這些額外的冗余層能夠包括技術(shù)冗余，如圖5所示。

圖5 傳感器冗余表示圖

03.

網(wǎng)絡(luò)平安

雖然功用平安與系統(tǒng)牢靠性有關(guān)，但網(wǎng)絡(luò)平安必需思索對車輛系統(tǒng)的惡意攻擊?，F(xiàn)代汽車存在多個潛在攻擊面，例如集成的Wi-Fi、蜂窩網(wǎng)絡(luò)、藍(lán)牙、車載診斷(OBD)、USB及其他銜接點(diǎn)都可以提供進(jìn)入車輛通訊系統(tǒng)的潛在途徑。甚至網(wǎng)絡(luò)總線電路也被作為入口點(diǎn)訪問。

網(wǎng)絡(luò)平安是經(jīng)過火層方法完成的，在架構(gòu)中的關(guān)鍵點(diǎn)參與平安機(jī)制，包括ECU外部和周圍的硬件維護(hù)，基于軟件的車內(nèi)維護(hù)，車內(nèi)車外的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，以及平安云效勞。從而構(gòu)建平安牢靠的電子電氣架構(gòu)，如圖6所示。詳細(xì)的措施包括分域隔離、引入硬件平安模塊(HSM)、防火墻、入侵檢測/進(jìn)攻系統(tǒng)(IDS /IPS)等，詳細(xì)引見可以查閱文章(汽車E/E架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)平安剖析）。

圖6 網(wǎng)絡(luò)平安機(jī)制

04.

電源形式

車輛通常具有多種電源形式和喚醒形狀。帶有傳統(tǒng)鑰匙的車輛通常在點(diǎn)火開翻開有四個位置，轉(zhuǎn)換為 4-6 種動力形式，從封鎖和鎖定到啟動(如圖7所示)，就喚醒源而言，有插槍充電喚醒、鑰匙喚醒、開車門喚醒、遠(yuǎn)程喚醒、診斷喚醒等等。關(guān)于電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)而言，需求思索不同電源形式或許喚醒源的狀況下，應(yīng)該喚醒哪些控制器，這里應(yīng)該是*小化準(zhǔn)繩。比如在充電的場景下，僅需整車控制器、電池管理系統(tǒng)、DCDC、水泵控制器等處于任務(wù)形狀，而像電機(jī)控制器就無需喚醒了，這樣一來可以分區(qū)管理，增加電耗，另外也可以延伸控制器的運(yùn)用時間。

圖7 不同電源形式下，不同域的任務(wù)狀況

05.

處置器和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載

另一個重要的架構(gòu)思索要素是每個控制器的處置器、網(wǎng)絡(luò)總線以及網(wǎng)關(guān)的負(fù)載狀況。首先說一下控制器處置器負(fù)載，這里主要當(dāng)把功用分配給特定的控制器時，需求思索這些控制器的處置器能否可以支撐功用的完成，通常功用平安的要求是處置器的*負(fù)載是70~80%左右，假定100s，也就是說處置器有70~80s是在任務(wù)的，其他20~30s是閑暇的。這樣功用不會由于負(fù)載過高招致某些低優(yōu)先級功用卡死，無法執(zhí)行的狀況。

另外網(wǎng)絡(luò)總線負(fù)載也是重要的一方面，隨著功用的逐漸添加，總線上交互信號也會添加，這樣會招致總線負(fù)載逐漸添加，在以后的架構(gòu)中，很多局域的CAN總線負(fù)載都很高(CAN總線負(fù)載通常義務(wù)是不能大于30%)，必需對總線停止晉級，比如從CAN晉級到CANFD，或許經(jīng)過功用整合，增加交互，或許聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)等。

06.

復(fù)用

車輛特性、功用和系統(tǒng)的可重用性如今至關(guān)重要。電子電氣架構(gòu)的優(yōu)化和有效的系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)于*限制地提高可重用性、增加車輛變體的數(shù)量以及提高按時交付車輛的才干至關(guān)重要。

在開發(fā)新的或改款車型時，控制器的重復(fù)運(yùn)用遭到限制，一局部約束是固定的，比如傳統(tǒng)上，來自一級供應(yīng)商的控制器添加功用的范圍有限，除非供應(yīng)商簽署了開發(fā)此類功用的合同。因此汽車制造商在開發(fā)控制器、軟件模型甚至完整軟件方面需求承當(dāng)了更多責(zé)任。以后也可以看到大局部汽車制造商在做控制器的運(yùn)用層開發(fā)，底層和硬件交給供應(yīng)商，不過如今也有趨向汽車制造商擴(kuò)展到戰(zhàn)略模塊的硬件和芯片設(shè)計(jì)。

在電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)時，架構(gòu)師需求基于復(fù)用準(zhǔn)繩來確定整個生命周期內(nèi)的功用分配。

07.

總結(jié)

開發(fā)全新的電子電氣架構(gòu)對汽車制造商來說面臨的應(yīng)戰(zhàn)多種多樣。E/E 系統(tǒng)架構(gòu)師在開發(fā)、更新和優(yōu)化車輛架構(gòu)時需求思索的要素很多，因此有必要借助架構(gòu)設(shè)計(jì)工具來依據(jù)工程師定義的一組規(guī)則和指南來規(guī)劃和反省架構(gòu)，將目的可視化。這樣更有利于權(quán)衡拓?fù)渥兓?、功用分配和信號分配等，以便在詳?xì)設(shè)計(jì)末尾前對電子電氣架構(gòu)架構(gòu)停止早期優(yōu)化。