王永輝

（比亞迪汽車工業(yè)有限公司，廣東 深圳 518118）

引言

最新中國汽車電子行業(yè)戰(zhàn)略研究報告顯示，汽車行業(yè)正通過創(chuàng)新競爭觸發(fā)消費者的更換周期，其中90%的創(chuàng)新和趨勢來自電子領(lǐng)域的智能化、互聯(lián)化、節(jié)能化。這背后的主要驅(qū)動力來自于：消費者日益“挑剔”的需求及行業(yè)競爭的需要；IT 行業(yè)新進(jìn)入者得“滲透”與“攪局”；ADAS 主動安全及自動駕駛的遠(yuǎn)景；車聯(lián)網(wǎng)的長期宏偉規(guī)劃；法律法規(guī)的日益嚴(yán)苛。

在這強(qiáng)大動力的驅(qū)使下，電子控制單元的數(shù)量呈指數(shù)級上升，整車系統(tǒng)的功能、線束、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼軜?gòu)、模塊之間的交互信號變得越來越復(fù)雜，電子電氣的成本壓力也越來越大。因此，亟需專業(yè)的電子電氣架構(gòu)工具來規(guī)范與優(yōu)化電子電氣的開發(fā)流程和應(yīng)對電子電氣架構(gòu)復(fù)雜化問題，完成架構(gòu)的量化評估工作。

本文主要研究基于Vector 公司的PREEvision 軟件，完成自上而下的開發(fā)，通過基于模型的開發(fā)方式，介紹需求層、邏輯架構(gòu)層、軟件架構(gòu)層、部件網(wǎng)絡(luò)層、通信層、電路原理層、線束層、幾何拓?fù)鋵咏Y(jié)構(gòu)的設(shè)計流程。

1 基于PREEvision 的電子電氣架構(gòu)設(shè)計流程

PREEvision 工具是德國Vector 公司的一個自上而下的電子電氣架構(gòu)開發(fā)工具，其核心的技術(shù)是基于模型的開發(fā)，層與層之間相關(guān)滲透和便于用于評估的算法工具。作為電子電氣系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計開發(fā)工具，整合了電子電氣架構(gòu)設(shè)計的所有內(nèi)容，包括了需求層、邏輯架構(gòu)層、軟件架構(gòu)層、部件網(wǎng)絡(luò)層、通信層、電路原理層、線束層、幾何拓?fù)鋵拥膶蛹壗Y(jié)構(gòu)。

1.1 需求層

需求層主要工作是定義Requirements（功能詳細(xì)的說明）、Customer Feature（特性列表）。根據(jù)該層工作，完成需求管理定義，管理整車平臺需求、特性描述車輛的特征。需求層的定義是整車電子電氣架構(gòu)開發(fā)設(shè)計的輸入與目標(biāo)，其意義非常重大，對該部分需求的獲取主要通過客戶需求分析、標(biāo)桿車型分析、發(fā)展趨勢分析幾個方面綜合考慮，來完成整車功能定義。

PREEvision允許用戶自定義需求層次結(jié)構(gòu)和描述描述系統(tǒng)內(nèi)的相互關(guān)系，同時也兼容第三方工具，可實現(xiàn)DOORS、EXCEL 等格式的需求文件的導(dǎo)入與導(dǎo)出功能（文件需有固定格式）。

1.2 邏輯架構(gòu)層

邏輯架構(gòu)層主要工作是描述實現(xiàn)需求的抽象的邏輯關(guān)系。將需求層定義的功能特性分解到邏輯模塊（傳感器、控制器、執(zhí)行器）中，然后創(chuàng)建基于功能的通信關(guān)系（邏輯塊之間通過邏輯信號交互）。進(jìn)行邏輯建模時，需要考慮功能邏輯的最小分解單位，不同產(chǎn)品線可重用邏輯層模型。然后根據(jù)需求定義，建立各模塊邏輯架構(gòu)圖。建立好邏輯架構(gòu)圖后，能夠完成需求和邏輯模塊的雙向追蹤。在邏輯架構(gòu)模型圖中通過每一個功能與需求層Feature 的映射關(guān)系，實現(xiàn)邏輯功能需要的輸入輸出信息的交互接口建模。

1.3 軟件架構(gòu)層

軟件架構(gòu)層和邏輯架構(gòu)層搭建、編輯的方法類似，邏輯架構(gòu)層關(guān)注系統(tǒng)功能實現(xiàn)的所有邏輯關(guān)系，軟件架構(gòu)層關(guān)注系統(tǒng)實現(xiàn)過程中軟件相關(guān)的邏輯關(guān)系。相比邏輯架構(gòu)層，軟件架構(gòu)層主要新增軟件接口定義、數(shù)據(jù)類型等AUTOSAR 相關(guān)元素。當(dāng)然，基于PREEvision 搭建的軟件架構(gòu)與其他AUTOSAR 專業(yè)工具（Matlab/Simulink、 DaVinci）能夠?qū)崿F(xiàn)無縫對接，通過軟件組件arxml 描述文件導(dǎo)入到上述工具中能夠完成軟件功能接口和底層基礎(chǔ)軟件的配置。

1.4 部件網(wǎng)絡(luò)層

部件網(wǎng)絡(luò)層的主要工作是描述各部件之間的邏輯連接方式，例如總線系統(tǒng)、傳統(tǒng)連接、電源供應(yīng)和地連接。部件網(wǎng)絡(luò)層反映了系統(tǒng)的實際部件。

1.5 通信層

通信層的主要工作是信號路由（將邏輯模塊、軟件模塊分給ECU 實現(xiàn)和自動生成總線、硬件信號）和整車通信矩陣設(shè)計?；赑REEvision 工具，能夠?qū)崿F(xiàn)LDF、DBC 和FIBEX文件的導(dǎo)入導(dǎo)出、計算和評估總線性能（包括負(fù)載率、報文延遲）。

1.6 電路原理層

電路原理層的主要工作是整車電氣原理設(shè)計，包括電源分配、接地點分配、保險和繼電器的內(nèi)部連接和電平衡?；赑REEvision 工具，創(chuàng)建電氣原理圖，描述電源供應(yīng)的細(xì)節(jié)。該層次是對部件網(wǎng)絡(luò)層的細(xì)化，將部件上的端口轉(zhuǎn)化成部件的針腳，將各種連接轉(zhuǎn)化成硬線來反映部件連接關(guān)系的原理。

1.7 線束層

線束層完成的主要工作是線束原理設(shè)計和評估，在電路原理層的基礎(chǔ)上對部件添加針腳型號和接插件型號，對線束添加線型和分離插槽。包括線束接插件和Pin 設(shè)計、線束選型和通過信矩陣完成線束成本與重量的評估?；赑REEvision 中Metrics 的二次開發(fā)，也能完成支持專業(yè)線束工具的數(shù)據(jù)交互。

1.8 幾何拓?fù)鋵?/h3>

幾何拓?fù)鋵拥闹饕ぷ魇钦囯娖鞑贾迷碓O(shè)計。設(shè)計人員根據(jù)實際情況，繪制車身輪廓模型，并將線束層ECU 布置到車身安裝位置上。然后，執(zhí)行線束路由，確定整車線束的布置方式。這樣就可以得到整個線束的近似長度，得到用戶需求的幾何拓?fù)鋱D。

按照以上設(shè)計完成后，能夠?qū)REEvision 各個層次之間通過映射關(guān)系相互聯(lián)系起來，快速進(jìn)行一致性檢驗。

2 總結(jié)

本文介紹了基于PREEvision 工具的汽車電子電氣架構(gòu)的設(shè)計，能夠保證整車電子電氣設(shè)計的一體性、可追蹤性和數(shù)據(jù)的一致性。更重要的是，能夠進(jìn)行架構(gòu)的量化評估，為整車電子電氣架構(gòu)的平臺化發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。