电子电器架构设计与开发流程.docx

电子电器架构设计与开发流程随着汽车配置简单度的增加，电子电器系统越来越简单。同时，电子电器的本钱压力也越来越大，对电器系统优化的要求也日益增加。鉴于以上缘由， 电子电器架构 EEA Electronic & Electrical Architecture，以下简称EEA的概念就应运而生。一、EEA 的定义EEA 相当于汽车电子电器系统的总布置。具体来说，EEA 就是在功能需求 、法规和设计要求等特定约束下，通过对功能、性能、本钱和装配等各方面进 行分析，所得到的最优的电子电器系统模型。二、EEA 开发的必要性汽车进展至今，已不仅仅是代步工具，更是具备安全、 舒适 、 消遣等性能的集合体 。 而实现这些配置的正是不同的电子器件；电子电器对整车空间、功能、性能、本钱、装配、 开发周期等各方面都有更高更简单的要求，传统的原理及线束设计已经远远不能满 足 。 而且随着汽车行业平台化和模块化的进展，整车电子电器的开发也必需遵循肯定的次序和规章，顺应汽车行业和企业自身进展方向。因此 ，在平台规划和工程规划前期，就要开头 EEA 的规划，从而对电子电器系统开发进展有效治理和掌握。电子电器平台及开发如以下图所示 。三、EEA 开发流程针对汽车电子电器架构的设计与优化，遵循目前国际上通用的标准的 V 模式开发流程。1、需求及目标定义结合车型的市场定位、比照车型的各种数据以及客户的特别需求，经过分析与评估，制定车型的整车需求，定义各个子系统的需求包含电子电器系统，同时制定验证整车需求是否被实现的测试标准与方法。2、系统架构设计依据电子电器系统的需求，制定系统级电子电器架构的解决方案，定义电子电器架构中物理架构和规律架构的需求，同时制定验证系统架构设计目标是否被实现的测试标准与方法。电子电器架构图3、电子电器件设计依据物理架构和规律架构的需求，制定各个电子电器件的解决方案，定义电子电器件硬件、软件、机械的需求，同时制定验证电子电器件设计目标是否被实现的测试标准与方法。4、电子电器件开发依据电子电器件硬件、软件、机械的需求，开发各个电子电器件，此项工作由零部件供给商完成；同时零部件供给商依据自己的测试标准与方法，验证是否满足主机厂的电子电器件硬件、软件、机械的需求。5、电子电器件设计验证依据相应的测试标准与方法，验证电子电器件设计目标是否被实现。6、系统架构设计验证依据相应的测试标准与方法，验证系统架构设计目标是否被实现。7、整车需求目标验证依据相应的测试标准与方法，验证整车需求目标是否被实现。电子电气系统架构开发设计交付内容如下：四、V 模式设计与开发解析EEA 的开发是一个浩大的系统工作，下面主要从设计及开发整体的角度进展解析。设计目标定义1、需求及目标定义需求及目标的定义是整车 EEA 开发的输入和目标，关系到整车及 EEA 开发的成败 ，其意义格外重大，主要包含 3 个方面:1） 客户需求分析通过市场调研，猎取不同客户群对不同级别车型的配置和功能要求、操作习惯等信息。此项工作目前由特地的询问公司，如 JD Power 等，或者整车厂的市场部通过各种渠道来完成。2） 标杆车型分析对标杆车型的选择及其分析，目前由整车厂选择标杆车型自行分析 ，或者托付设计公司分析；通过分析，可以得到不同级别、不同配置车型在不同方面配置 、 装配、空间、本钱等设计的优劣。作为搭建 EEA 平台的输入， 标杆车型的分析是一个行之有效的方法。3） 进展趋势分析当今社会，科技高速进展，汽车电器件更换代特别频繁，客户对汽车的消遣性、舒适性等要求也日月异。作为EEA 开发，在需求分析和定义的时候必需考虑到这一点，才不至于落后于时代，满足将来市场的需求。另外，汽车行业的法规也是进展趋势分析的重点，车型的定义需要有前瞻性。以上三局部内容，相互关联，相互影响，故在 EEA 开发在最初阶段，要作为需求分析和定义的纽带，将客户需求、进展趋势和标杆车型做全方位的融合，做出符合市场和客户需求，同时又满足进展趋势的需求及目标定义，EEA 与需求分析的关系如以下图所示 。2、需求标准与治理1） 需求标准需求标准是指对要开发的系统或产品确定一个完整的、无歧义的、构造化的 标准进展描述，这种标准化描述机制，不仅对描述的内容与构造进展了限制， 而且对描述语言的规章和描述方法也作了要求。需求标准的内容包括 :A、确定需求类型B、确定需求相关文档的内容；如任务书、相关的标准、法规、合同或其他正式规定性文档 、开发流程要求 、各系统或部件的具体功能描述、接口描述 、各种需求分析报告等；C、定义出适宜的需求描述模板；D、定义出评价需求规格说明书的质量准则等； E、定义专用词汇表；由于电子电气架构开发的专业性较强，还必需定义专用词汇表让有不同学问背景的人、不同部门的人了解同一个概念，其内容可包含 : 技术概念、缩写、动作描述等；F、最终依据标准的文档和描述格式对需求猎取的内容进展文档化，形成标准的需求规格说明书，作为系统开发的输入。完善的需求规格应满足以下根本特性:2） 需求治理A、需求活动治理在整车电子电气架构开发的需求工程活动中 ；制定需求工程各个阶段的工作打算；安排各阶段 的活动内容 ( 如争论、技术沟通 、会议、评审等 )。B、需求跟踪治理跟踪需求的每一个状态；并依据不同的需求跟踪信息类型 ；实行相应的跟踪力量联系链；实现需求的可追溯性；建立与维护需求跟踪矩阵。C、需求变更治理对要变更的内容进展标识；并从不同角度对需求变更将给系统开发带来的影响进展分析给出评估结果，明确哪些需求可以变更，哪些需求不能变更，并设置实现的优先级，确定目标版本，最终把需求变更的内容更到需求规格说明书中去。D、版本治理在保持单个需求同需求文档的联系的同时，治理这些需求文档和开发过程中产生的文档之间的相互关系，每个版本的需求规格说明都应当注明版本号， 避开 旧版本的混淆，记录变更需求文档版本的日期以及所做的变更缘由记录每项需求的状态，当某项需求变更时需要依据需求规格说明对相关局部可能进展修改。设计开发方案的制定有了完整的 EEA 设计输入后，便可正式开头 EEA 方案的制定。 EEA 方案的制定分二步： 第 1 步对 EEA 方案进展前期规划、第 2 步对不同方案进展具体分析。1、EEA 方案的规划功能的实现有不同的途径，如以下图所示车窗升降为例；在 EEA 分析之初， 必需对各种途径进展梳理，并组合为不同的方案进展分析。2、 EEA 方案分析规划好方案之后，要对每个方案进展具体分析。EEA 的分析内容广泛，可分电源安排 、 网络分析、原理设计、线束设计等 4 局部。这四个局部的内容互有穿插，相互支撑。其关系如以下图所示：1） 电源安排A、电源安排图可获得以下信息：依据负载来选择适合的熔断丝型号； B、负载表主要包括：a. 依据电路类型来供给全部系统的电流值或电量要求；b. 通过电源安排系统中每个子系统的设计要求来打算熔断丝的最大规格；c. 最大熔断丝型号常常用来打算基于电路保护原则的最小的导线型号和最小的连接系统的型号。C、电路保护策略：a. 第 1 级保护包括熔断丝、易熔丝、电路断电器，通常用来保护蓄电池电路或将蓄电池电路切断；b. 通常主电路会供给更大的电流30A给多子系统；c. 典型电路保护装置包括：Maxi 熔断丝和 Pacific 熔断丝，常被用在大电流值的电路中30A。2） 网络分析网络在汽车上的应用越来越普遍，其拥有信息共享、削减布线、降低本钱、提高总体牢靠性和网 络治理等很多优点。 如 CAN、LIN、MOST、Flex Ray 等，目前应用最广泛的是 CAN。对于 EEA 开发来讲，网络分析的主要任务如下:A、确认哪些模块和网络相连，分别传输了哪些信号；B、确认不同的网络对于整车功能和本钱的影响；C、确认网络对线束的要求。包括了网络线束的最大总长度、节点间距、ECU 距离压接点的最远距离、是否双绞、线的颜色、线径、绞距、以及诊断接口线束的要求；对节点总数、节点连接网络的局部导线以及双绞线与连接器端子的具体要求。3） 原理设计A、建立整车电器连接a. 依据子系统电器信息，连接全部的电器零件，进展电器连接时，依据各个系统分块连接；b. 依据各个子系统电源输入的要求，连接电源线；c. 进展搭铁的安排，给各个电器零件连接搭铁线，搭铁线以就近搭铁为原则， 并要把高电流和低电流的搭铁分开,特别状况如 EMSEngine ManagementSystem，发动机治理系统、ABSAntilock Brake System ，防抱死制动系统 等单独搭铁。B、选择导线包括线径、绝缘层、种类、颜色等的选择。a. 导线线径的选择，除了考虑熔断丝的大小外，还要考虑电气件电压降的要求，以及压接后的机械强度；搭铁回路的线径很大程度上取决于电器件本身的失效模式；b. 导线绝缘层的选择要依据其所属环境温度来选择；c. 导线种类可依据电气及环境要求选择，依据各子系统要求，也可选用绞股线，屏蔽线；常用导线标准有 DIN Deutsche Industrie Norm，德 国 工 业 标准 、JISJapanese Industrial Standards ，日本工业标准 、SAE Societyof Automotive Engineers ，美国汽车工程师协会；d. 导线颜色的选择 ，对于每个回路 ，需要定义不同的导线颜色 ，以示区分。C、选择线束对接插接件在选择对接插接件时，要考虑流过此插接件的电流值 、所经回路的导线线径 、孔径大小如需要穿过孔和固定方式等。a. 定义孔位号时，插接件的视图方向要与线束图纸所示的视图方向全都；b. 定义回路号依据企业标准或系统等要求，为不同的回路进展命名；c. 定义功能选项在相关的回路进展标记，以区分不同的配置。4） 线束设计线束是原理功能在整车上的具体实现 ，是 EEA 分析的输出； 遵循的原则是原理和整车环境要求，如功能实现 、装配、温度、 本钱等各种因素。依据以上分析，得出多种 EEA 方案的线束设计 后，可以对每个方案进展仿真、检查正确性，并不断地进展修正和完善。方案测试与验证1、功能测试这局部测试从试制车前的台架测试开头，到试制造车，再到小批量生产始终持续到车辆上市阶段。1） 整车级集成功能测试标准规定了整车层面跨系统功能测试固然范围和方法。由于各掌握器开发周期的不尽一样，造成前期零件开发状态的不同步，因此该阶段关注的是系统性功能的“有没有”，保证整车电器零件的正常运行。对没有实现的系统功能进展记录跟踪。避开检查工作的重复进展，并出具装车推举报告，对各系统的状态进展评估，为其它环节的验证供给依据。2） 系统级集成功能测试待零件开发状态相对稳定之后，以零件所在系统为关注点，以设计标准为依据具体测试各系统功能实现的精准性，同时评估系统功能的合理性，不仅仅关注该功能“有没有”，同时关注该功能“优不优”，严格把关系统设计准确性和合理性，从工程师和用户多角度验证系统功能，提高产品的质量和用户满足度。3） 接口测试包括硬件接口和软件接口，硬件接口主要关注输入输出的匹配，软件接口主要关注信号的交互。为了完成一个跨系统的功能，多个不同的信号通过不同的接口传至同一个掌握器，应当测试各接口间的电路匹配、软硬件信号的同步性以及定义的全都。另外，当某信号通过接口时，应当测试此信号是否由于受到某些因素的干扰而失真甚至丧失，从而保证系统信号传输的准确性和稳定性。4） 用户感知测试从测试人员、车间工人、维护人员、消费者、售后效劳人员等多角度动身， 标准了车辆在使用过程中的实际感受和考核标准，它主要包含以下 5 个方面：A、用户感知的根本功能测试； B、用户感知的声音功能测试；C、内部灯光的缠身是否同意、是否舒适；D、开关零件使用手感是否良好，灵敏度、设计规律等是否满足用户的需求； E、整车功能操作区域划分是否符合一般用户期望，操作是否便利。 5误用滥用测试包含误用和滥用两个方面。误用是指驾乘人员在使用车辆过程中特别的或不正确的操作。滥用即频繁、过度地使用某一项功能或某一系统。以不同的使用工况为依托标准了系统集成测试中需要考虑到在非正常操作中产生的预期操作，确保非正常操作时既能给用户必要的警示又不能影响确保驾驶员安全的根本功能，同时在操作恢复后能正常的使用相应的功能。6） 故障处理测试标准如何选取失效模式场景，对系统发生失效时进展反复测试，查找可能导致失效的各种状况，从设计进展警示，削减失效模式给用户带来的不便和困扰，从用户角度动身，表达产品设计中以人为本的宗旨。7） 过压测试标准了在系统高负荷运行环境等状况下的测试内容，用于测试系统在这些场景和环境中是否能够正常工作，表达产品的过压承受力和鲁棒性。2、性能测试整车电气系统性能测试VEST主要在台架上进展前期的局部测试，试制造车阶段 EP1 和试制造车阶段 EP2 制造的工程车上进展实车测试。在汽车使用生命周期内，由于整车电气负载、接地点、线束、保险丝等电气系统设计不合理，导致不必要的能量消耗、电气系统性能下降、电气功能失效等问题。加之电气系统的老化，以及恶劣的工作环境，在车辆实际使用过程中，整车电气系统会产生不行预知的电气故障。VEST 测试，是为了验证整车电气系统的性能，以及在极端电气环境下，电气系统失效带来的影响，并通过测试结果改进电气系统的设计方案，从而保证整车电气系统在使用寿命内的牢靠性、稳定性和安全性。主要包含以下测试内容：1） 整车静态电流测试；2） 整车待命状态电流测试；3） 电气回路电流及电压降测试；4） 整车接地性能测试及接地点移除造成电气功能紊乱确认测试；5） 保险丝熔断性能测试以及保险丝缺失造成电气功能失效确认测试；6） 整车电压相关的功能测试。每项测试内容都有相应的技术标准对其操作方法及评价结果进展具体描述与规定。3、诊断测试诊断测试标准制定了关于系统参数配置、软件刷、DTC 测试、I/O 掌握测试、传输层测试和效劳层测试。诊断分为以下三个阶段：1） 装车测试为试制和试验应用进展的功能测试，包括诊断故障代码、掌握器输入/输出数据、配置参数和零件物流数据。2） 应用测试为制造和售后应用进展的功能测试，需要测试工程师模拟制造和售后应用环境，对诊断需求和诊断数据进展测试。3） 验收测试对全部需求进展验收测试，包括企业标准、诊断故障代码设计和诊断标准中定义的全部诊断数据进展验收测试。4、网络测试试阶段与功能测试可同步进展，该局部测试依据整车网络测试标准，对整车网络进展认证。包含整车的 CAN 总线测试以及 LIN 线测试，测试过程涉及到了网络治理、网络负载、全都性测试以及总线故障处理等。5、EMC 测试EMC 测试也称为电磁兼容测试。电磁兼容测试主要在试制造车阶段 EP1 和试制造车阶段 EP2 制造的工程车上进展实车测试，目前很多 OEM 已经在前期零件设计中增加硬件评审和电磁兼容仿真等工作。电磁兼容测试分为EMI 测试和 EMS 测试。EMI 测试包括辐射放射骚扰、传导耦合、EMC 测试、瞬态放射骚扰。五、结语电子电器系统集成测试纵向进展、横向穿插，系统集成测试贯穿于整车电子电器开发的始末，已经成为一种必定。随着整车电子电器技术的进展，零件可以在不同车型上进展移植和复用，而不同车型之间的穿插测试，对于问题的觉察和测试阅历的共享推广具有重要的意义。