童年

（福建省汽車工業(yè)集團云度新能源汽車股份有限公司，福建莆田 351100）

整車電氣功能子系統(tǒng)的應(yīng)用研究

童年

（福建省汽車工業(yè)集團云度新能源汽車股份有限公司，福建莆田 351100）

從基于物理子系統(tǒng)的電氣功能開發(fā)方法出發(fā)，闡述整車電氣功能的概念以及基于電氣功能子系統(tǒng)的開發(fā)方法，介紹整車電氣功能子系統(tǒng)的劃分原則以及電氣功能需求與零部件設(shè)計需求之間的關(guān)系，最后總結(jié)基于電氣功能子系統(tǒng)開發(fā)的必要性和重要意義。

物理子系統(tǒng)；整車電氣功能；電氣功能子系統(tǒng)

1 基于物理子系統(tǒng)的開發(fā)方法

整車電子電氣架構(gòu)的設(shè)計開發(fā)近年來在國內(nèi)各整車廠中越來越得到重視。整車電子電氣架構(gòu)從宏觀上來講是基于平臺化的一種全局規(guī)劃和設(shè)計策略，其核心思想是盡可能在前期設(shè)計中考慮到同平臺后續(xù)車型甚至是跨平臺車型的設(shè)計開發(fā)，做到一次技術(shù)規(guī)劃，多車型多平臺實施。整車電氣功能的需求分析是電氣架構(gòu)設(shè)計開發(fā)的重要內(nèi)容，因為從需求工程的角度，所有其它的電氣架構(gòu)設(shè)計工作，例如整車網(wǎng)絡(luò)拓撲設(shè)計、信號矩陣設(shè)計、電氣連接原理、休眠喚醒策略、供電原理等都是為了滿足電氣功能需求而選擇的技術(shù)方案，如果電氣功能需求定義不清、錯誤或不完整，其它的工作便失去了設(shè)計的出發(fā)點。

在當(dāng)前的整車開發(fā)中，把整車劃分為多個物理子系統(tǒng)，再把每個物理子系統(tǒng)分配給不同的專業(yè)部門開發(fā)的方式已經(jīng)非常普遍。為了說明整車電氣功能開發(fā)為什么需要引入電氣功能子系統(tǒng)，首先說明基于物理子系統(tǒng)的開發(fā)方式。

整車被劃分為不同的物理子系統(tǒng)，物理子系統(tǒng)由一組相關(guān)的零件組成（負責(zé)物理子系統(tǒng)的專業(yè)部門也是子系統(tǒng)零件的負責(zé)部門），典型的物理子系統(tǒng)一般由相關(guān)的傳感器（包括開關(guān)）、一個控制器以及相關(guān)的執(zhí)行器組成。比如空調(diào)物理子系統(tǒng)，一般由空調(diào)控制器（負責(zé)空調(diào)功能的主邏輯處理），相關(guān)的傳感器（如室外溫度傳感器、室內(nèi)溫度傳感器、蒸發(fā)器溫度傳感器等），以及相關(guān)的執(zhí)行器（例如溫度電機、內(nèi)外循環(huán)電機、鼓風(fēng)機、壓縮機等）組成。整車電氣功能，比如溫度調(diào)節(jié)、鼓風(fēng)機風(fēng)量調(diào)節(jié)、內(nèi)外循環(huán)模式切換、乘客艙制冷等可以完全由空調(diào)物理子系統(tǒng)來實現(xiàn)。也就是說，整車電氣功能可以完全由單個物理子系統(tǒng)去實現(xiàn)（物理子系統(tǒng)實現(xiàn)的功能等同于整車功能），因此空調(diào)物理子系統(tǒng)可以作為整車上的一個獨立實體來進行設(shè)計、集成和驗證（因為子系統(tǒng)功能開發(fā)的成功足以保證整車功能開發(fā)成功）。

2 整車電氣功能概述

隨著近年來越來越多的新技術(shù)引入到整車中，整車電氣功能的復(fù)雜度越來越高，很多整車電氣功能都需要通過多個不同的物理子系統(tǒng)共同實現(xiàn)，與此同時，車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展也為不同物理子系統(tǒng)之間的信息交互創(chuàng)造了便利的條件。這里重點說明一下“整車電氣功能”這個概念，基于實現(xiàn)功能的物理實體不同，可以把所有功能分為不同的層面，單個零件實現(xiàn)的是零件層面的功能，比如制動踏板開關(guān)可以實現(xiàn)將駕駛員踩制動踏板的動作轉(zhuǎn)換為電信號的功能，物理子系統(tǒng)實現(xiàn)的是子系統(tǒng)層面的功能，比如上述的空調(diào)子系統(tǒng)，而“整車電氣功能”是整車層面的功能，它是直接面向用戶的最高層級的功能，它必須能夠提供一個終端到終端的整車屬性的操作或者用戶通過輸入、操作、顯示和反饋可以感知的特性，整車電氣功能應(yīng)該具有客觀和可測量的性能衡量標(biāo)準(zhǔn)。

3 基于電氣功能子系統(tǒng)的開發(fā)方法

不同于物理子系統(tǒng)，基于電氣功能子系統(tǒng)的開發(fā)方式可以允許在定義整車電氣功能需求時，不必先去考慮實現(xiàn)功能所需要的物理實體（物理子系統(tǒng)或單獨的零件），電氣功能子系統(tǒng)的負責(zé)人與零件或物理子系統(tǒng)的負責(zé)人可以是完全分離的，這種開發(fā)方法使功能在需求定義階段與其所依賴的物理實體相分離，使功能負責(zé)人能夠以更客觀、更全面的思維方式去考慮功能的需求，而不過多地受到物理實現(xiàn)方式的干擾。表1說明了電氣功能子系統(tǒng)、電氣功能與物理實體之間的關(guān)系。

表1 功能與物理實體的關(guān)系

基于表1對電氣功能子系統(tǒng)開發(fā)的一些特點進行說明。

1）所劃分的電氣功能子系統(tǒng)需要能夠包括所有的整車電氣功能，而且每個電氣功能只能劃分到唯一的電氣功能子系統(tǒng)中。

2）電氣功能子系統(tǒng)中的電氣功能都是整車電氣功能，需要滿足前面所描述的整車電氣功能的特性；以外燈控制整車電氣功能為例，不僅包括用戶通過開關(guān)來點亮或者熄滅燈光，而且包括燈光控制相關(guān)的儀表指示燈顯示、娛樂系統(tǒng)所實現(xiàn)的燈光未關(guān)提醒，是一個終端到終端的完整功能鏈。

3）對于物理實體來說（表1僅列舉了電子控制單元，傳感器與執(zhí)行器同樣適用），一個電子控制單元被用來實現(xiàn)多個電氣功能已經(jīng)是一個非常普遍的現(xiàn)象，一個控制器的開發(fā)需要滿足多個電氣功能的需求。

4 總結(jié)

隨著越來越多的必須由多個物理子系統(tǒng)共同實現(xiàn)的整車電氣功能的引入，傳統(tǒng)的基于零件和子系統(tǒng)的開發(fā)方式已經(jīng)不能滿足功能的開發(fā)需求，零件層面和物理子系統(tǒng)層面的功能即使開發(fā)成功，也不能保證整車層面的功能滿足用戶的需求。為了避免功能需求重疊定義、需求的遺留或者需求的重復(fù)定義，從而導(dǎo)致將零件和物理子系統(tǒng)集成中所產(chǎn)生的開發(fā)問題升級，最終導(dǎo)致整車層面的功能不能按照用戶預(yù)想的方式工作，必須在開發(fā)整車電氣功能時盡量不受物理子系統(tǒng)或零件的干擾，能夠客觀地從用戶需求的角度出發(fā)（而不是站在零件負責(zé)人的角度上），恰當(dāng)?shù)仄胶怆姎夤δ苄枨笤诟鱾€物理子系統(tǒng)之間的功能分配，從而達到優(yōu)化功能方案并且保證功能需求定義的完整性、準(zhǔn)確性的目的。

［1］楊璐溦，陳立濤，呂妮娜.基于CAN總線的整車電子電氣架構(gòu)的研究［C］／／中國汽車工程學(xué)會.2015中國汽車工程學(xué)會年會論文集，2015.

［2］潘俊家，戎輝，張殿明，等.基于模型的整車電子電氣架構(gòu)開發(fā)研究，汽車電器，2016（4）：38-40.

［3］Klaus Pohl，需求工程：基礎(chǔ)、原理和技術(shù)［M］.彭鑫，等譯.北京：機械工業(yè)出版社，2012.

［4］蔣映中，吳澤民，馮超，等.乘用車整車電氣系統(tǒng)開發(fā)的新趨勢及實現(xiàn)方式［C］／／中國汽車工程學(xué)會.2013中國汽車工程學(xué)會年會論文集，2013.

（編輯 楊景）

The Study on Application of Vehicle Electrical Function Subsystem

Tong Nian
（FJ Motor Group，YUDO New-Energy Automobile Co.，Ltd.，Putian 351100，China）

From the introduction of electrical function development using the physical subsystem，th e definition of vehicle level electrical function is illustrated，as well as the development method using electrical function subsystem.Then，the principle of partitioning the vehicle to electrical function subsystems and the relation between electrical function requirements and component design requirements is demonstrated.At last，a summary of the necessity and significance of electrical function subsystem based development is provided.

physical subsystem；vehicle electrical function；electrical function subsystem

U463.6

：A

1003－8639（2016）12－0064－02

2016-08-31；

2016-10-14

童年（1978-）男，碩士在讀，主要研究方向為整車電氣架構(gòu)設(shè)計。