賈承前

（上海世科嘉車(chē)輛技術(shù)研發(fā)有限公司，上海 201209）

隨著汽車(chē)配置復(fù)雜度的增加，電子電氣系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜。同時(shí)，電子電氣的成本壓力也越來(lái)越大，對(duì)電氣系統(tǒng)優(yōu)化的要求也日益增加。鑒于以上原因，電子電氣架構(gòu)EEA（E1ectronic&E1ectrica1 Architecture，以下簡(jiǎn)稱(chēng)EEA）的概念就應(yīng)運(yùn)而生，取代了傳統(tǒng)意義上的原理線束設(shè)計(jì)。本文分別從EEA開(kāi)發(fā)的必要性、EEA定義和內(nèi)容以及國(guó)內(nèi)EEA現(xiàn)狀3個(gè)方面展開(kāi)，進(jìn)行重點(diǎn)論述 （因?yàn)镋EA涵蓋范圍廣闊，限于篇幅，某些方面只能一筆帶過(guò)）。

1 EEA開(kāi)發(fā)的必要性

汽車(chē)發(fā)展至今，已不僅僅是代步工具，更是具備安全、舒適、娛樂(lè)等性能的集合體。而實(shí)現(xiàn)這些配置的正是不同的電子器件。粗略統(tǒng)計(jì)，目前中級(jí)車(chē)型的電子系統(tǒng)可以達(dá)到30個(gè)以上，且還在不斷地增加。如此龐雜的電子電氣對(duì)整車(chē)空間、功能、性能、成本、裝配、開(kāi)發(fā)周期等各方面都有更高更復(fù)雜的要求，傳統(tǒng)的原理及線束設(shè)計(jì)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足。而且隨著汽車(chē)行業(yè)平臺(tái)化和模塊化的發(fā)展，整車(chē)電子電氣的開(kāi)發(fā)也必須遵循一定的次序和規(guī)則，順應(yīng)汽車(chē)行業(yè)和企業(yè)自身發(fā)展方向。因此，在平臺(tái)規(guī)劃和項(xiàng)目規(guī)劃前期，就要開(kāi)始EEA的規(guī)劃，從而對(duì)電子電氣系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)進(jìn)行有效的管理和控制。電子電氣平臺(tái)及開(kāi)發(fā)示意圖如圖1所示。

總的來(lái)說(shuō)，整車(chē)企業(yè)要掌控整車(chē)的EEA定義，能夠?qū)φ?chē)電子電氣系統(tǒng)產(chǎn)品進(jìn)行基于架構(gòu)的平臺(tái)化開(kāi)發(fā)，這包括整車(chē)電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)、總線通信拓?fù)浜屯ㄐ艆f(xié)議、單一系統(tǒng)產(chǎn)品平臺(tái)設(shè)計(jì)等。現(xiàn)在，電子和電氣在汽車(chē)上越來(lái)越不可分割，整個(gè)電子電氣的定義和架構(gòu)，即EEA，是整車(chē)企業(yè)必須要掌握的。

2 EEA的定義

EEA相當(dāng)于汽車(chē)電子電氣系統(tǒng)的總布置。具體來(lái)說(shuō)，EEA就是在功能需求、法規(guī)和設(shè)計(jì)要求等特定約束下，通過(guò)對(duì)功能、性能、成本和裝配等各方面進(jìn)行分析，所得到的最優(yōu)的電子電氣系統(tǒng)模型。

3 EEA的內(nèi)容

EEA開(kāi)發(fā)包括配置定義、電源管理、網(wǎng)絡(luò)管理、路由規(guī)劃、原理設(shè)計(jì)、線束設(shè)計(jì)等多個(gè)內(nèi)容，范圍廣闊，且相互之間有多種聯(lián)系。以下按照EEA的開(kāi)發(fā)流程 （圖2）分別對(duì)各步驟進(jìn)行詳細(xì)闡述。

3.1 EEA設(shè)計(jì)輸入

EEA設(shè)計(jì)輸入包括兩個(gè)方面：EEA平臺(tái)要求和車(chē)型設(shè)計(jì)要求。兩者的區(qū)別在于空間、配置等方面的差異。車(chē)型設(shè)計(jì)要求在平臺(tái)要求基礎(chǔ)上會(huì)體現(xiàn)差異化。EEA平臺(tái)要求和車(chē)型設(shè)計(jì)要求包括需求、空間、法規(guī)、裝配等幾個(gè)方面，因篇幅有限，以下僅對(duì)需求及目標(biāo)的分析和定義進(jìn)行著重闡述。

需求及目標(biāo)的定義是整車(chē)及EEA開(kāi)發(fā)的輸入和目標(biāo)，關(guān)系到整車(chē)及EEA開(kāi)發(fā)的成敗，其意義非常重大，其包含3個(gè)方面。

1）客戶需求分析 通過(guò)市場(chǎng)調(diào)研，獲取不同客戶群對(duì)不同級(jí)別車(chē)型的配置和功能要求、操作習(xí)慣等信息。此項(xiàng)工作目前由專(zhuān)門(mén)的咨詢(xún)公司，如J.D.Power等，或者整車(chē)廠的市場(chǎng)部通過(guò)各種渠道來(lái)完成。

2）標(biāo)桿車(chē)型分析 對(duì)標(biāo)桿車(chē)型的選擇及其分析，目前由整車(chē)廠選擇標(biāo)桿車(chē)型自行分析，或者委托設(shè)計(jì)公司分析。通過(guò)分析，可以得到不同級(jí)別、不同配置車(chē)型在不同方面 （配置、裝配、空間、成本等）設(shè)計(jì)的優(yōu)劣。作為搭建EEA平臺(tái)的輸入，標(biāo)桿車(chē)型的分析是一個(gè)行之有效的方法。

3）發(fā)展趨勢(shì)分析 當(dāng)今社會(huì)，科技高速發(fā)展，汽車(chē)電器件更新?lián)Q代異常頻繁，客戶對(duì)汽車(chē)的娛樂(lè)性、舒適性等要求也日新月異。作為EEA開(kāi)發(fā)，在需求分析和定義的時(shí)候必須考慮到這一點(diǎn)，才不至于落后于時(shí)代，滿足未來(lái)市場(chǎng)的需求。另外，汽車(chē)行業(yè)的法規(guī)也是發(fā)展趨勢(shì)分析的重點(diǎn)，車(chē)型的定義需要有前瞻性。

以上3部分內(nèi)容，相互關(guān)聯(lián)，相互影響。目前整車(chē)廠或者零部件廠也在開(kāi)展需求分析相關(guān)工作，遺憾的是3部分工作關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)，分析結(jié)果也比較分散，且不能相互印證和動(dòng)態(tài)調(diào)整。

EEA開(kāi)發(fā)在最初階段，要作為需求分析和定義的紐帶，將客戶需求、發(fā)展趨勢(shì)和標(biāo)桿車(chē)型做全方位的融合，做出符合市場(chǎng)和客戶需求，同時(shí)又滿足發(fā)展趨勢(shì)的需求及目標(biāo)定義。EEA與需求分析的關(guān)系如圖3所示。

3.2 EEA方案制定

當(dāng)有完整的EEA設(shè)計(jì)輸入后，便可正式開(kāi)始EEA方案的制定。EEA方案的制定分2步：第1步對(duì)EEA方案進(jìn)行前期規(guī)劃；第2步對(duì)不同方案進(jìn)行具體分析。

3.2.1 EEA方案的規(guī)劃

功能的實(shí)現(xiàn)有不同的途徑，如圖4所示。在EEA分析之初，必須對(duì)各種途徑進(jìn)行梳理，并組合為不同的方案進(jìn)行分析。

3.2.2 各方案的具體分析

規(guī)劃好方案之后，要對(duì)每個(gè)方案進(jìn)行具體分析。EEA的分析內(nèi)容廣泛，可分電源分配、網(wǎng)絡(luò)分析、原理設(shè)計(jì)、線束設(shè)計(jì)等4部分。這4部分的內(nèi)容互有交叉，相互支撐。其關(guān)系如圖5所示。

3.2.2.1 電源分配

電源分配相關(guān)內(nèi)容，《汽車(chē)電器》已經(jīng)有文章專(zhuān)門(mén)討論，此處不再贅述。需要說(shuō)明的是，電源分配的前期工作，如配置細(xì)化和功能分析等同時(shí)也是其他工作的重要輸入。

3.2.2.2 網(wǎng)絡(luò)分析

網(wǎng)絡(luò)在汽車(chē)上的應(yīng)用越來(lái)越普遍，其擁有信息共享、減少布線、降低成本、提高總體可靠性和網(wǎng)絡(luò)管理等很多優(yōu)點(diǎn)。如CAN、LIN、MOST、F1exRay等，目前應(yīng)用最廣泛的是CAN。

對(duì)于EEA開(kāi)發(fā)來(lái)講，網(wǎng)絡(luò)分析的主要任務(wù)如下。

1）確認(rèn)哪些模塊和網(wǎng)絡(luò)相連，分別傳輸了哪些信號(hào)。

2）確認(rèn)不同的網(wǎng)絡(luò)對(duì)于整車(chē)功能和成本的影響。

3）確認(rèn)網(wǎng)絡(luò)對(duì)線束的要求。

主要關(guān)注：網(wǎng)絡(luò)對(duì)線束要求包括了網(wǎng)絡(luò)線束的最大總長(zhǎng)度；節(jié)點(diǎn)間距；ECU距離壓接點(diǎn)的最遠(yuǎn)距離；是否雙絞，線的顏色、線徑、絞距，以及診斷接口線束的要求；對(duì)節(jié)點(diǎn)總數(shù)、節(jié)點(diǎn)連接網(wǎng)絡(luò)的壓接部分導(dǎo)線以及雙絞線與連接器端子的壓接沒(méi)有具體要求。

3.2.2.3 原理設(shè)計(jì)

包括以下內(nèi)容。

1）建立整車(chē)電氣連接

第1步：根據(jù)子系統(tǒng)電氣信息，連接所有的電氣零件，進(jìn)行電氣連接時(shí)，按照各個(gè)系統(tǒng)分塊連接。

第2步：按照各個(gè)子系統(tǒng)電源輸入的要求，連接電源線。

第3步：進(jìn)行搭鐵分配，給各個(gè)電氣零件連接搭鐵線，搭鐵線以就近搭鐵為原則，并要把高電流和低電流的搭鐵分開(kāi)，特殊情況如EMS（Engine ManagementSystem，發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)）、ABS（Anti1ock Brake System，防抱死制動(dòng)系統(tǒng)）等單獨(dú)搭鐵。

2）選擇導(dǎo)線

包括線徑、絕緣層、種類(lèi)、顏色等的選擇。

①導(dǎo)線線徑的選擇，除了考慮熔斷絲的大小外，還要考慮電氣件電壓降的要求，以及壓接后的機(jī)械強(qiáng)度；搭鐵回路的線徑很大程度上取決于電器件本身的失效模式。②導(dǎo)線絕緣層的選擇要根據(jù)其所屬環(huán)境溫度來(lái)選擇。③導(dǎo)線種類(lèi)可根據(jù)電氣及環(huán)境要求選擇，根據(jù)各子系統(tǒng)要求，也可選用絞股線，屏蔽線；常用導(dǎo)線標(biāo)準(zhǔn)有DIN（Deutsche Industrie Norm，德國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）、JIS（Japanese Industria1 Standards， 日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）、SAE （Society of Automotive Engineers，美國(guó)汽車(chē)工程師協(xié)會(huì)）。④導(dǎo)線顏色的選擇，對(duì)于每個(gè)回路，需要定義不同的導(dǎo)線顏色，以示區(qū)分。

3）選擇線束對(duì)接插接件

在選擇對(duì)接插接件時(shí)，要考慮流過(guò)此插接件的電流值、所經(jīng)回路的導(dǎo)線線徑、孔徑大小 （如需要穿過(guò)孔）和固定方式等。

4）定義孔位號(hào)

定義孔位號(hào)時(shí)，插接件的視圖方向要與線束圖紙所示的視圖方向一致。

5）定義回路號(hào)

按照企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或系統(tǒng)等要求，為不同的回路進(jìn)行命名。

6）定義功能選項(xiàng)

在相關(guān)的回路進(jìn)行標(biāo)記，以區(qū)別不同的配置功能。

3.2.2.4 線束設(shè)計(jì)

線束是原理功能在整車(chē)上的具體實(shí)現(xiàn)，是EEA分析的輸出。其遵循的原則是原理和整車(chē)環(huán)境要求，如功能實(shí)現(xiàn)、裝配、溫度、成本等各種因素。內(nèi)容較多，因篇幅原因，此處不再展開(kāi)。

按照以上分析，得出多種EEA方案的線束設(shè)計(jì)后，可以對(duì)每個(gè)方案進(jìn)行仿真。檢查正確性，并不斷地進(jìn)行修正和完善。

3.3 方案對(duì)比及選擇

對(duì)于可行的方案，通過(guò)在成本、質(zhì)量、裝配維修、功能擴(kuò)展等方面進(jìn)行全方位的對(duì)比，選擇出最優(yōu)化的方案進(jìn)行平臺(tái)架構(gòu)建設(shè)或者實(shí)際的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)。值得一提的是，需要和整車(chē)電器件作為一個(gè)整體，進(jìn)行成本和質(zhì)量等的核算。

4 國(guó)內(nèi)EEA現(xiàn)狀

為了統(tǒng)一管理EEA開(kāi)發(fā)過(guò)程中的龐雜數(shù)據(jù)和流程，加快開(kāi)發(fā)速度，增加數(shù)據(jù)利用率，選擇合適的開(kāi)發(fā)工具是非常必要的。目前，市面上用于EEA開(kāi)發(fā)的工具有CHS，PREEvision，F(xiàn)UNcoSAR等，軟件各有特點(diǎn)，但不論何種工具，前期的模型庫(kù)建設(shè)都是一個(gè)必要和繁雜的過(guò)程，需要項(xiàng)目開(kāi)發(fā)不斷的完善。

目前，國(guó)內(nèi)已經(jīng)有整車(chē)廠和零部件廠開(kāi)始或者著手EEA的開(kāi)發(fā)，整車(chē)廠如上汽、一汽、奇瑞、比亞迪等；零部件廠和設(shè)計(jì)公司如德?tīng)柛Ｅ煽?、Intedis、泰科電子、恒潤(rùn)、世科嘉等。但因起步較晚，且對(duì)工程師要求較高，目前國(guó)內(nèi)企業(yè)還沒(méi)有形成相對(duì)成熟和完善的開(kāi)發(fā)體系。

未來(lái)汽車(chē)的競(jìng)爭(zhēng)，在很大程度上是成本、性能和電器功能上的競(jìng)爭(zhēng)，所以平臺(tái)化、模塊化是必然的趨勢(shì)。而EEA正是達(dá)成電子電氣平臺(tái)化、模塊化的惟一道路。為了未來(lái)長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展，汽車(chē)企業(yè)需要在EEA建設(shè)方面加大投入，而電子電氣工程師也不能只局限于小范圍的線束原理設(shè)計(jì)，要放開(kāi)眼界，在EEA開(kāi)發(fā)方面多下功夫。

［1］邊煥鶴.汽車(chē)電器與電子設(shè)備［M］.北京：人民交通出版社，2006

［2］劉明輝.本土整車(chē)企業(yè)要掌握E／E架構(gòu)和動(dòng)力總成電子［OL］.蓋世汽車(chē)網(wǎng)， 2009

［3］伏軍鋒.汽車(chē)電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.汽車(chē)電器， 2010， （1）：1－5

［4］羅伯特·賽德勒.技術(shù)整合的解決之道［J］.汽車(chē)與配件，2010， （16）： 22－23.