一切這些初級(jí)功用都依賴于線束和控制器才干發(fā)揚(yáng)作用。但是面對(duì)日益添加的車(chē)輛復(fù)雜性和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期延長(zhǎng)的壓力，招致汽車(chē)制造商和系統(tǒng)集成商的本錢(qián)和時(shí)間壓力添加。

因此汽車(chē)制造商紛繁改造現(xiàn)有的的電子電氣架構(gòu)，像國(guó)際小鵬的X-EEA3.0中央計(jì)算平臺(tái)+區(qū)域控制架構(gòu)、廣汽埃安的中央計(jì)算平臺(tái)架構(gòu)——星靈架構(gòu)、長(zhǎng)城的計(jì)算平臺(tái)架構(gòu)GEEP3.0等（如圖1所示）。

意在降低電子電氣架構(gòu)的復(fù)雜性，對(duì)軟硬件停止解耦，以及為后續(xù)初級(jí)的功用落地提供基礎(chǔ)，如圖2所示。

圖1 上汽、廣汽、長(zhǎng)城的中央計(jì)算平臺(tái)架構(gòu)(來(lái)源網(wǎng)絡(luò))

圖2 散布式架構(gòu)與中央架構(gòu)優(yōu)缺陷對(duì)比(來(lái)源九章智駕)

在設(shè)計(jì)電子電氣架構(gòu)的進(jìn)程中，一個(gè)關(guān)鍵的義務(wù)是基于整車(chē)需求分解出電氣/電子需求。整車(chē)需求包括機(jī)械、電氣/電子、軟件、熱學(xué)等。工程師需求從中提取電氣/電子方面需求，并且對(duì)其停止分解然后協(xié)調(diào)各下游部門(mén)停止開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。在整個(gè)進(jìn)程中，觸及電子電氣架構(gòu)的定義、設(shè)計(jì)和交付的各種工程師必需平衡相互依賴的需求。下面從以下這些方面來(lái)聊一聊電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)。

01.

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/b>

在定義拓?fù)鋾r(shí)，首先是需求各控制器的接口人擔(dān)任整理出功用清單，然后同一個(gè)域的會(huì)組織會(huì)議討論功用分配優(yōu)化，網(wǎng)絡(luò)銜接等，例如：

1.晉級(jí) ECU 以在一個(gè)或多個(gè)銜接上支持更高波特率的網(wǎng)絡(luò)；

2.將二級(jí)網(wǎng)絡(luò)中控制器的功用移至域控制器，以支持更初級(jí)的功用完成；

同時(shí)不同域之間也會(huì)休會(huì)討論功用分配優(yōu)化，看能否需求將功用劃到其他域中去。

從散布式架構(gòu)到域控制器架構(gòu)的過(guò)渡相對(duì)容易，這種晉級(jí)通常僅是將局部分散于不同控制器的功用整合到一個(gè)控制器中(圖3)。這些通常在功用域內(nèi)停止轉(zhuǎn)移，并停止過(guò)度更新以使其順應(yīng)新車(chē)型。再下一階段是將域控制重視組為更通用的計(jì)算單元，將大局部功用集中至通用計(jì)算單元，而二級(jí)或許三級(jí)網(wǎng)絡(luò)中的控制器僅作為執(zhí)行器。區(qū)域控制器是依據(jù)車(chē)輛的物理布局將其他功用整合在一同。區(qū)域控制器的實(shí)施通常需求對(duì)軟件和供應(yīng)商交互停止很大的更改，這對(duì)汽車(chē)制造商和供應(yīng)商都是一個(gè)很大的應(yīng)戰(zhàn)。

圖3 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)晉級(jí)表示圖

02.

功用平安

在設(shè)計(jì)電子電氣架構(gòu)時(shí)，ISO26262功用平安要求是必需的，剖析首先是從整車(chē)層面停止功用平安剖析，然后再分解到各個(gè)域，以及各控制器，如圖4所示。

圖4 動(dòng)力域功用平安示例

針對(duì)從整車(chē)層面提出的功用平安需求，其可以經(jīng)過(guò)多種方式來(lái)滿足整個(gè)系統(tǒng)的功用平安。其一承載車(chē)輛功用的硬件和軟件平臺(tái)被開(kāi)發(fā)到特定的完整性級(jí)別以支持功用平安。另外是在系統(tǒng)中添加冗余部件。與其增強(qiáng)一個(gè)傳感器系統(tǒng)來(lái)支持 ASIL D 功用，不如運(yùn)用兩個(gè) ASIL B傳感器將傳感器數(shù)據(jù)傳遞給 ASIL D 功用。思索缺點(diǎn)功用行為的需求也在添加，特別是在更初級(jí)別的 ADAS 功用 (L3+) 中，這會(huì)招致更普遍的系統(tǒng)級(jí)思索，例如圍繞電力網(wǎng)絡(luò)、通訊、處置器、傳感器等，這些額外的冗余層能夠包括技術(shù)冗余，如圖5所示。

圖5 傳感器冗余表示圖

03.

網(wǎng)絡(luò)平安

雖然功用平安與系統(tǒng)牢靠性有關(guān)，但網(wǎng)絡(luò)平安必需思索對(duì)車(chē)輛系統(tǒng)的惡意攻擊?，F(xiàn)代汽車(chē)存在多個(gè)潛在攻擊面，例如集成的Wi-Fi、蜂窩網(wǎng)絡(luò)、藍(lán)牙、車(chē)載診斷(OBD)、USB及其他銜接點(diǎn)都可以提供進(jìn)入車(chē)輛通訊系統(tǒng)的潛在途徑。甚至網(wǎng)絡(luò)總線電路也被作為入口點(diǎn)訪問(wèn)。

網(wǎng)絡(luò)平安是經(jīng)過(guò)火層方法完成的，在架構(gòu)中的關(guān)鍵點(diǎn)參與平安機(jī)制，包括ECU外部和周?chē)挠布S護(hù)，基于軟件的車(chē)內(nèi)維護(hù)，車(chē)內(nèi)車(chē)外的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，以及平安云效勞。從而構(gòu)建平安牢靠的電子電氣架構(gòu)，如圖6所示。詳細(xì)的措施包括分域隔離、引入硬件平安模塊(HSM)、防火墻、入侵檢測(cè)/進(jìn)攻系統(tǒng)(IDS /IPS)等，詳細(xì)引見(jiàn)可以查閱文章(汽車(chē)E/E架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)平安剖析）。

圖6 網(wǎng)絡(luò)平安機(jī)制

04.

電源形式

車(chē)輛通常具有多種電源形式和喚醒形狀。帶有傳統(tǒng)鑰匙的車(chē)輛通常在點(diǎn)火開(kāi)翻開(kāi)有四個(gè)位置，轉(zhuǎn)換為 4-6 種動(dòng)力形式，從封鎖和鎖定到啟動(dòng)(如圖7所示)，就喚醒源而言，有插槍充電喚醒、鑰匙喚醒、開(kāi)車(chē)門(mén)喚醒、遠(yuǎn)程喚醒、診斷喚醒等等。關(guān)于電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)而言，需求思索不同電源形式或許喚醒源的狀況下，應(yīng)該喚醒哪些控制器，這里應(yīng)該是*小化準(zhǔn)繩。比如在充電的場(chǎng)景下，僅需整車(chē)控制器、電池管理系統(tǒng)、DCDC、水泵控制器等處于任務(wù)形狀，而像電機(jī)控制器就無(wú)需喚醒了，這樣一來(lái)可以分區(qū)管理，增加電耗，另外也可以延伸控制器的運(yùn)用時(shí)間。

圖7 不同電源形式下，不同域的任務(wù)狀況

05.

處置器和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載

另一個(gè)重要的架構(gòu)思索要素是每個(gè)控制器的處置器、網(wǎng)絡(luò)總線以及網(wǎng)關(guān)的負(fù)載狀況。首先說(shuō)一下控制器處置器負(fù)載，這里主要當(dāng)把功用分配給特定的控制器時(shí)，需求思索這些控制器的處置器能否可以支撐功用的完成，通常功用平安的要求是處置器的*負(fù)載是70~80%左右，假定100s，也就是說(shuō)處置器有70~80s是在任務(wù)的，其他20~30s是閑暇的。這樣功用不會(huì)由于負(fù)載過(guò)高招致某些低優(yōu)先級(jí)功用卡死，無(wú)法執(zhí)行的狀況。

另外網(wǎng)絡(luò)總線負(fù)載也是重要的一方面，隨著功用的逐漸添加，總線上交互信號(hào)也會(huì)添加，這樣會(huì)招致總線負(fù)載逐漸添加，在以后的架構(gòu)中，很多局域的CAN總線負(fù)載都很高(CAN總線負(fù)載通常義務(wù)是不能大于30%)，必需對(duì)總線停止晉級(jí)，比如從CAN晉級(jí)到CANFD，或許經(jīng)過(guò)功用整合，增加交互，或許聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)等。

06.

復(fù)用

車(chē)輛特性、功用和系統(tǒng)的可重用性如今至關(guān)重要。電子電氣架構(gòu)的優(yōu)化和有效的系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)于*限制地提高可重用性、增加車(chē)輛變體的數(shù)量以及提高按時(shí)交付車(chē)輛的才干至關(guān)重要。

在開(kāi)發(fā)新的或改款車(chē)型時(shí)，控制器的重復(fù)運(yùn)用遭到限制，一局部約束是固定的，比如傳統(tǒng)上，來(lái)自一級(jí)供應(yīng)商的控制器添加功用的范圍有限，除非供應(yīng)商簽署了開(kāi)發(fā)此類(lèi)功用的合同。因此汽車(chē)制造商在開(kāi)發(fā)控制器、軟件模型甚至完整軟件方面需求承當(dāng)了更多責(zé)任。以后也可以看到大局部汽車(chē)制造商在做控制器的運(yùn)用層開(kāi)發(fā)，底層和硬件交給供應(yīng)商，不過(guò)如今也有趨向汽車(chē)制造商擴(kuò)展到戰(zhàn)略模塊的硬件和芯片設(shè)計(jì)。

在電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，架構(gòu)師需求基于復(fù)用準(zhǔn)繩來(lái)確定整個(gè)生命周期內(nèi)的功用分配。

07.

總結(jié)

開(kāi)發(fā)全新的電子電氣架構(gòu)對(duì)汽車(chē)制造商來(lái)說(shuō)面臨的應(yīng)戰(zhàn)多種多樣。E/E 系統(tǒng)架構(gòu)師在開(kāi)發(fā)、更新和優(yōu)化車(chē)輛架構(gòu)時(shí)需求思索的要素很多，因此有必要借助架構(gòu)設(shè)計(jì)工具來(lái)依據(jù)工程師定義的一組規(guī)則和指南來(lái)規(guī)劃和反省架構(gòu)，將目的可視化。這樣更有利于權(quán)衡拓?fù)渥兓?、功用分配和信?hào)分配等，以便在詳細(xì)設(shè)計(jì)末尾前對(duì)電子電氣架構(gòu)架構(gòu)停止早期優(yōu)化。