基于preev鑼鼓電氣系統(tǒng)的汽車電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)

基于preev鑼鼓電氣系統(tǒng)的汽車電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)

近年來，隨著汽車的發(fā)展，電子控制單元的數(shù)量急劇增加，整個(gè)車輛的承載能力也達(dá)到了數(shù)百萬個(gè)，并且有更多的線束、插條和網(wǎng)絡(luò)信號數(shù)量不斷增加，整個(gè)車輛的電子電氣結(jié)構(gòu)變得越來越復(fù)雜。如何才能減輕整車質(zhì)量、降低整車成本、提高整車的品質(zhì)和性能、縮短整車的開發(fā)周期是目前汽車電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在。運(yùn)用PREEvision工具進(jìn)行汽車的電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化,使整車電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)向平臺化、模塊化的方向發(fā)展,大大提高了開發(fā)的效率,在汽車電子電氣開發(fā)的前期起到了越來越重要的作用。1基于模型的電子電氣架構(gòu)的開發(fā)目前,用于汽車電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的工具主要有VSX、PREEvision、FUNcoSAR等,這些工具都是基于模型的開發(fā)理念,各有特點(diǎn)。VSX工具是MentorGraphics公司推出的一系列基于AUTOSAR的汽車電子電氣架構(gòu)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具,與AUTOSAR的無縫鏈接是此系列工具最大的優(yōu)點(diǎn)。PREEvision工具是德國Aquintos公司的一個(gè)自上而下的電子電氣架構(gòu)開發(fā)工具,它整合了需求分析、功能設(shè)計(jì)、軟硬件及網(wǎng)絡(luò)開發(fā)、線束及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等多個(gè)電子電氣機(jī)構(gòu)相關(guān)的領(lǐng)域,其核心的技術(shù)就是基于模型的開發(fā),層與層之間相關(guān)滲透和便于用戶評估的實(shí)用算法工具。FUNcoSAR是德國Intedis公司開發(fā)的一套架構(gòu)開發(fā)工具鏈,也是基于模型的架構(gòu)設(shè)計(jì)理念。國外的很多企業(yè)都在運(yùn)用這些工具進(jìn)行電子電氣架構(gòu)的開發(fā),如通用汽車、大眾汽車、福特汽車、沃爾沃等。近年來,國內(nèi)的整車廠和零部件廠也開始利用這些工具進(jìn)行架構(gòu)的開發(fā)工作,整車廠如上汽、一汽、奇瑞、比亞迪等,零部件廠如德爾福派克、世科嘉、泰科電子等,但都處于起步的階段,沒有形成相對成熟和完善的開發(fā)體系2系統(tǒng)分層設(shè)計(jì)基于PREEvision工具的電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)主要是按照分層設(shè)計(jì)的思路展開的,分為需求層、系統(tǒng)軟件架構(gòu)層、硬件層和拓?fù)鋵?。PREEvision工具層次定義如圖1所示。2.1需求清單和功能特性庫的建立需求層主要定義需求特性清單,以分級結(jié)構(gòu)的方式描述了電子電氣系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能需求和非功能需求,是電子電器架構(gòu)設(shè)計(jì)的起始點(diǎn)。需求定義是需求捕捉、分析后的結(jié)果,受制于目標(biāo)客戶需求、市場法規(guī)要求、車型定位等各方面的因素。上海汽車經(jīng)過了幾年的發(fā)展,車型的功能需求清單和功能特性庫基本形成,新車型的開發(fā)主要是在現(xiàn)有需求清單上進(jìn)行新增和修正。圖2是使用PREEvision工具設(shè)計(jì)的上海汽車某車型的部分需求定義層。需求層的設(shè)計(jì)也可以通過導(dǎo)入現(xiàn)有的車型需求.xls文件進(jìn)行,.xls文件需有固定的格式。圖3是一個(gè)外后視鏡功能需求的.xls文件實(shí)例。2.2執(zhí)行器的構(gòu)成系統(tǒng)軟件架構(gòu)層描述了整車各個(gè)系統(tǒng)功能的邏輯實(shí)現(xiàn)方式,包括一系列功能網(wǎng)絡(luò)組件(功能塊、邏輯傳感器、邏輯執(zhí)行器等)和各功能模塊之間的信息交互接口。邏輯傳感器和邏輯執(zhí)行器代表了數(shù)據(jù)或控制流的來源和目的地。當(dāng)系統(tǒng)軟件架構(gòu)各模塊之間的端口通過信息交互接口連接后,相應(yīng)模塊就能進(jìn)行數(shù)據(jù)和控制信息的交換,因此系統(tǒng)軟件架構(gòu)層同時(shí)也可以稱為功能網(wǎng)絡(luò)層。圖4為車型EPS系統(tǒng)軟件架構(gòu)層模型,圖中有灰色矩形標(biāo)志的模塊表示為一個(gè)功能Block,每一個(gè)功能Block都與需求層的一個(gè)Feature形成映射關(guān)系。例圖中EPS_FB即為一個(gè)功能Block,對應(yīng)于車型需求層中的電動助力轉(zhuǎn)向Feature,此軟件架構(gòu)層圖中描述了實(shí)現(xiàn)電動助力轉(zhuǎn)向功能需要的輸入輸出信息交互接口。2.3硬件組件的選取硬件層創(chuàng)建基于硬件的零部件架構(gòu)。將軟件組件及其接口定義等映射到具體的零部件中,邏輯傳感器與執(zhí)行器轉(zhuǎn)化成實(shí)際的傳感器與執(zhí)行器,不同的部件通過傳統(tǒng)線束或總線連接。邏輯功能塊也將集成到一個(gè)或多個(gè)硬件組件。硬件層又分為部件層、電路層和線束層。部件層主要反映了系統(tǒng)的實(shí)際部件,建立完部件層后,將系統(tǒng)軟件層定義的功能模塊映射到相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)部件上,并進(jìn)行信號路由,將各端口傳遞的信號路由到硬線或者總線上。電路層是對部件層的細(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。線束層則是在電路層的基礎(chǔ)上對部件添加針腳型號和插接件型號,對線束添加線型和分離插槽。圖5為車型EPS系統(tǒng)的電路層和線束層模型,從圖中可以看出電動助力轉(zhuǎn)向功能主要由EPS控制器實(shí)現(xiàn),該控制器共有5個(gè)PIN腳、2個(gè)插接件。2.4基于pst的白有效懸架模型拓?fù)鋵又饕枋隽穗娮与姎庀到y(tǒng)的實(shí)際布置情況,設(shè)計(jì)人員根據(jù)實(shí)際情況,確定各個(gè)部件在白車身的最終安裝位置、內(nèi)聯(lián)連接器的位置、線束走向與分支點(diǎn)位置等。需求層、系統(tǒng)軟件架構(gòu)層、硬件層和拓?fù)鋵又g通過映射關(guān)系相互聯(lián)系起來。通過PREEvision工具的快速一致性檢查,使得整個(gè)模型結(jié)構(gòu)完整、需求連貫。圖6為某車型的部分拓?fù)鋵幽Ｐ汀?.5基于peev東南角的量化評估電子電氣架構(gòu)模型建立或者修改完畢之后,PREEvision提供評估算法和計(jì)算環(huán)境,針對模型中各種參數(shù)進(jìn)行評估。通過架構(gòu)評估能夠得到度量指標(biāo)的估計(jì)值甚至是精確結(jié)果,再將此結(jié)果與預(yù)先給定的參考值進(jìn)行比較,即可對架構(gòu)性能優(yōu)劣程度進(jìn)行量化評估。通過PREEvision建模,可以至少對表1中的項(xiàng)目進(jìn)行統(tǒng)計(jì)評估,然后根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況選擇最適合的架構(gòu)方案。此工具同時(shí)也可以對同一個(gè)功能的不同架構(gòu)方案進(jìn)行簡單的評估,以前照燈自動水平調(diào)節(jié)功能為例,2個(gè)架構(gòu)設(shè)計(jì)方案如圖7所示。通過此工具搭建模型后,統(tǒng)計(jì)出表2中各項(xiàng)參數(shù)。3數(shù)據(jù)庫的一致性檢驗(yàn)本文介紹的基于PREEvision工具的汽車電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)方法,能夠統(tǒng)一目前混亂的架構(gòu)開發(fā)工具,形成整體的數(shù)據(jù)庫,保證數(shù)據(jù)一致性;通過超過30種跨越不