电子电器架构设计与开发流程

电子电气体系结构设计和开发过程随着汽车配置的复杂性的增加，电子电气系统变得越来越复杂。与此同时，电子设备的成本负担也越来越大，对优化电子设备系统的要求也越来越高。因此，电子设备体系结构(EEA，以下简称EEA)的概念应运而生。一、EEA的定义EEA相当于汽车电子电气系统的典型部署。特别是，EEA是在特定约束(如功能要求、法规和设计要求)下，通过分析功能、性能、成本和装配的各个方面获得的最佳电子设备系统模型。二、EEA发展的必要性汽车发展至今，已经不仅仅是世代工具，还是具备安全、舒适、娱乐等性能的集合体。实现这种配置是另一种电子设备。电子产品对车辆空间、功能、性能、成本、装配、开发周期等有着更加复杂的要求，这是现有的原理和线束设计已无法满足的。另外随着汽车产业的平台化和模块化的发展，汽车电子设备的开发也必须遵循一定的顺序和规则，并适应汽车产业和企业自身的发展方向。因此，在平台规划和项目规划初期，必须开始EEA的规划，有效地管理和控制电子设备系统开发。电子设备平台和开发如下图所示。三、EEA开发过程汽车电子设备体系结构的设计和优化遵循当前国际通用标准的v模式开发过程。1、定义需求和目标制定新模型的市场定位，比较模型的各种数据和客户的特殊要求，分析和评估，开发新模型的车辆要求，定义每个子系统的要求(包括电子电气系统)，以及验证车辆要求是否实现的测试规格和方法。2、系统/体系结构设计根据电子仪器系统的要求，开发系统级电子仪器体系结构的解决方案，定义电子仪器体系结构的物理和逻辑体系结构要求，并制定测试规范和方法以验证系统/体系结构设计目标的实现。电子设备配置图3、电子组件设计根据物理和逻辑体系结构要求开发单个电子产品的解决方案，定义电子部件的硬件、软件和机械要求，并制定测试规范和方法以验证电子部件的设计目标是否实现。4、电子元件开发根据电子产品零件硬件、软件、机器的要求，开发个别电子产品，这项工作由零件供应商完成。同时，部件供应商根据自检规格和方法验证主机工厂的电子部件硬件、软件、机械要求是否符合。5、电子元器件设计验证根据相应的测试规范和方法，验证电子设备设计目标是否实现。6、系统/体系结构设计验证根据相应的测试规格和方法，验证系统/体系结构设计目标是否已实现。7、车辆需求目标验证根据相应的测试规格和方法，验证车辆需求目标是否实现。电子电气系统体系结构开发和设计交付包括：四、v模式设计与发展分析EEA开发是一项广泛的系统任务，主要从设计和开发的总体角度进行解释。定义设计目标1、定义需求和目标需求和目标定义为车辆EEA开发的输入和目标，与车辆和EEA开发的成败相关，其重要性主要由3个方面：组成1)客户需求分析通过市场调查，您可以获得有关不同级别模型的不同客户群的配置和功能要求、操作习惯等信息。目前，这是通过专业咨询公司(如JD Power)或车辆工厂的市场营销部门通过多种渠道完成的。2)基准测试模型分析基准模型选择和分析，从当前车辆工厂选择自己的分析，或委托设计公司进行分析。通过分析，可以获得不同级别、不同配置模型(配置、装配、空间、成本等)设计的优缺点。作为EEA平台建设的输入，基准模型分析是有效的方法。3)分析发展趋势当今社会随着科学技术的快速发展、汽车电气零部件的更换异常频繁，顾客对汽车娱乐性、舒适性等的要求也日益提高。作为EEA开发，在分析和定义需求时必须考虑这一点，以满足未来市场的需要，而不会落后于时代。另外，汽车行业的规制也是发展趋势分析的重点，车型的定义应该是面向未来的。前三部分是相互关联和交互的，因此EEA是初始阶段需求分析和定义的纽带，全面集成客户需求、发展趋势和基准，满足市场和客户需求，同时满足发展趋势的需求和目标定义，EEA和需求分析的关系如下图所示。2、需求规格和管理1)要求规格要求规范是指对要开发的系统或产品确定完整、不模糊、结构性的规范，这种标准化说明机制不仅限制了说明的内容和结构，还要求说明语言的规则和说明方法。要求规格的内容为：a、决定需求型态b、确定与要求相关的文件的内容所有文档、相关标准、法规、合同或其他正式法规文档、开发流程要求、每个系统或部件的详细功能说明、接口说明，以及各种要求分析报告等：c、定义适当的要求说明模板；d、定义质量准则以评估要求规格；e，定义专用术语表；电子电气结构开发的专业性强，因此，为了理解具有不同知识背景的人、各部门可能包含：技术概念、缩写、动作说明等相同概念，还需要定义专用词汇表。f，最后，根据规范的文档和说明格式，记录获取要求的内容，构成规范的要求规范手册作为系统开发的输入。完整的要求规格必须满足以下基本功能：2)需求管理a、需求活动管理车辆电子电气体系结构开发的需求工程活动；制定需求工程所有阶段的工作计划。准备讨论、技术交流、会议、审查等不同阶段的活动内容。b、需求跟踪管理跟踪需求的每个状态。根据不同的要求跟踪信息类型。采用适当的跟踪功能接触链。实现需求的可追溯性。设定与维护需求追踪矩阵。c、需求变更管理标识要更改的内容。从不同的角度分析对系统开发的影响，设定可变更的要求、不可变更的要求、实施的优先顺序、确定目标版本，并将需求变更更新为需求规格表。d，版本控制维护个别需求文件与需求文件的连结，同时管理这些需求文件与开发过程中产生的文件之间的相互关系。每个版本的需求规格摘要都会显示版本编号，以避免新旧版本的混淆、记录变更需求文件版本的日期与变更原因，进而记录每个需求的状态，并且在变更需求时，可能需要根据需求规格摘要修改相关部份。制定设计开发计划有了完整的EEA设计输入，就可以正式开始开发EEA程序了。EEA方案开发分为两个阶段。阶段1预先计划EEA计划，阶段2具体分析其他计划。1、EEA计划计划计划实现功能的方法有所不同(窗口提升的示例)，如下图所示。在EEA分析初期，必须对各种方法进行分类，并组合成不同的方案进行分析。2、EEA方案分析计划好方案后，要具体分析每个方案。EEA的分析内容广泛，可分为配电、网络分析、原理设计、线束设计等四个部分。这四部分的内容互相交叉，互相支撑。关系如下图所示。1)电源分配a，配电图根据负载提供相应的熔断器型号选择信息。b、负荷表主要包括：A.根据电路类型，提供所有系统的电流值或电源需求。B.通过配电系统各子系统的设计要求，确定熔断器的最大规格。C.最大熔断器模型通常用于根据回路保护原则确定最小导线模型和最小连接系统的模型。c、电路保护战略：A.级别1保护包括熔断器、熔断器和断路器，通常用于保护电池回路或切断电池回路。B.通常，主电路为多个子系统提供较大的电流( 30A)。C.典型的电路保护装置包括Maxi熔断器和太平洋熔断器，常用于高电流值电路(30A)。2)网络分析网络在共享信息、减少布线、降低成本、提高整体可靠性、管理网络等诸多优点的汽车中越来越普遍。目前最常用的是CAN，例如CAN、LIN、MOST、Flex Ray等。对于EEA开发，网络分析的主要任务是：a，确定哪些模块和网络连接，每个发送什么信号；b、确认其他网络对车辆功能和成本的影响；c、检查线束的网络要求。包括网络线束的最大总长、节点间距、ECU距离压力触点的最远距离、是否为双枢轴、线的颜色、电线直径、绞距和界面线束诊断的要求。节点总数、节点连接到网络的某些导线以及双绞线和连接器端子的特定要求。3)原理设计a、车辆电气连接设置A.根据子系统电气信息连接所有电气零件，并在电气连接时根据每个系统分割块进行连接。B.根据每个子系统的电源输入要求连接电源线。C.应连接接地分配，各电气部件连接接地线，以地线最近的接地线为原则，分离高电流和低电流的接地。在特殊情况下，需要单独接地，如引擎管理系统(EMS)、引擎管理系统(ABS)和防抱死制动系统(ABS)。b，选择导线可以选择线直径、隔热层、类型、颜色等。A.导线路径选择除了考虑熔断器尺寸外，还考虑电气零件的电压降要求和挤压后的机械强度。接地电路的钢丝直径主要取决于电气部件本身的故障模式。B.导线绝缘层的选择基于环境温度。C.配线种类可以根据电气和环境要求进行选择，可以根据每个子系统要求进行选择，也可以选择钢绞线、屏蔽线；常用导线标准包括DIN(德国行业标准)、jis(日本行业标准)和SAE(自动行业标准)D.选取配线颜色，必须定义不同的配线颜色，以显示每个电路的分隔。c，选择线束对接接头选择坞站连接器时，必须考虑流向此销的电流值、通过的回路的导线路径、光圈大小(如果必须通过孔)和固定方法。A.定义孔号码时，连接器的视图方位与线束图纸上显示的视图方位相符。B.定义回路编号根据要求(例如企业标准或系统)指定不同回路的名称。C.定义标记相关线路以区分不同配置的功能选项。4)线束设计线束是车辆中原理功能的具体实现，是EEA分析的输出。遵循的原则是实现原理和功能、装配、温度、成本等车辆环境要求。根据上述分析，导出各种EEA方案的线束设计后，可以仿真每个方案，验证准确性，并持续修改和完成。测试和验证方案1、功能测试该测试从原型制作车前的台架测试开始，原型制作车，少量生产一直持续到车辆推出阶段。1)车辆级集成功能测试规格规定了车辆级交叉系统功能测试的范围和方法。由于每个控制器的开发周期不同，初始部件开发状态不同步，因此，在此阶段，重点关注确保车辆电气部件正常运行的系统功能的“有无”。跟踪未实现的系统功能的历史记录。避免检查工作重复，发布评估每个系统状态的装载推荐报告，为其他链接的验证提供依据。2)系统级集成功能测试如果部件开发状态相对稳定，则将重点放在具有部件的系统上，根据设计规格详细测试每个系统功能的正确性，同时，不要评价系统功能的正当性，只关注“无处不在”，要严格地贯彻系统设计的正确性和合理性，从工程师和用户的角度验证系统功能，以提高产品的质量和用户满意度。3)接口测试硬件接口和软件接口、硬件接口主要关注I/o匹配，软件接口主要关注信号的交互。为了实现系统之间的功能，要通过不同的接口将多个不同的信号传递到同一控制器，必须测试接口之间的电路匹配、硬件和软件信号的同步以及定义的一致性。还应测试信号通过接口时是否因某些因素的干扰而失真或丢失，以确保系统信号传输的准确性和稳定性。4)用户识别测试从测试人员、车间工人、维护人员、消费者、售后服务人员等多个角度，规范使用中车辆的真实感受和评价标准，主要包括以下五个方面：a、用户识别基本功能测试；b、测试用户识别的声音功能；c、内部照明是否同意和舒适；d、开关部件使用感觉是否良好、灵敏度、设计逻辑等是否满足用户的要求；e，车辆功能工作区域划分是否符合最终用户的期望，是否容易操作。5)滥用测试误用包括误用和滥用两个方面。误用是指乘车人员使用车辆的过程中不正常或不准确的操作。滥用是指某些功能或系统的频繁和过度使用。系统集成测试应根据各种使用条件考虑异常操作中发生的预期操作，避免影响用户所需的警报和确保驾驶员安全的基本功能，并确保操作恢复后该功能正常使用。6)故障排除测试故障模式方案选择方法，系统故障时反复测试，寻找可能导致失败的各种情况，从设计中发出警告，减少故障模式带来的不便和烦恼，从用户的角度反映产品设计的以人为本的目的。7)超压测试为了测试系统在这种情况和环境下的工作是否正常，对系统的高负载运行环境等测试内容进行了标准化，反映了产品的过电压负载和健壮性。2、性能测试车辆电气系统性能测试(VEST)主要在长凳上进行初步测试，在原型车辆阶段EP1和原型车辆阶段EP2制造的工程车辆上进行实际车辆测试。在汽车使用寿命周期内，车辆电气负荷、接地点、线束、保险丝等电气系统设计不合理，导致了不必要的能耗、电气系统性能下降和电气功能故障等问题。此外，电力系统老化和恶劣的工作环境会在车辆的实际使用过程中引