什么是電子電氣架構？電子電氣架構（EEA）主要支撐技術

什么是電子電氣架構？電子電氣架構包含了車上所有的硬件、軟件、傳感器、執(zhí)行機構、電子電氣分配系統(tǒng)，電子電氣架構是通過系統(tǒng)集成化的工具把這所有的內(nèi)容整合到一起，它包含了最軟件設施、硬件設施和高效的動力和信號分配系統(tǒng)三個基礎的要素，在軟件設施和硬件設施具備基礎上還要一套高效的動力和信號分配系統(tǒng)把這些軟件和硬件有機地結合到一起。電子電氣架構（EEA）涉及電子與電氣兩部分，它是在成本、重量、可靠性等一定約束條件下，能最優(yōu)實現(xiàn)整車電子與電氣需求的技術方案。電子電氣架構是整車電子電氣開發(fā)的主體框架，為具體的整車項目中的模塊開發(fā)提供整車實現(xiàn)方案與規(guī)范指導，需具備前瞻性，平臺化，可拓展性等特點。

總結來說，電氣架構是整車電氣系統(tǒng)的基本結構，它包括功能，系統(tǒng)，組成系統(tǒng)的零件，零件與零件之間的相互關系，零件與環(huán)境之間的關系，以及指導系統(tǒng)設計和演化的原理。

下圖電子電氣架構視圖。

EEA的主要支撐技術

1. 車載以太網(wǎng)：在車載以太網(wǎng)概念出現(xiàn)之前，我們知道汽車內(nèi)已經(jīng)有不同的總線標準在應用，包括CAN、LIN、FlexRay、MOST等；那為什么還需要車載以太網(wǎng)呢？主要還是因為車載以太網(wǎng)在面向未來應用的低成本、高帶寬、低延遲等特性。

2. 仿真技術：依賴于V流程，有整車級、系統(tǒng)級、軟硬件等多種層級的仿真，針對于具體應用包括新能源、智能駕駛等領域的仿真，主要優(yōu)點是可以縮短產(chǎn)品開發(fā)流程、降低開發(fā)成本。

3. 信息安全：在EEA中，當車與外界互聯(lián)時，涉及到信息安全。在第一、二代EEA中，廣播收音系統(tǒng)、胎壓監(jiān)測系統(tǒng)、汽車安全門禁系統(tǒng)等都涉及到信息安全；未來EEA中，面向5G的LTE V2X，基于以太網(wǎng)的DOIP等與外界頻繁交互的功能及相關產(chǎn)品需要考慮信息安全。

4. 功能安全：現(xiàn)在講功能安全的車廠和零部件公司很多，但始終不要忘記，功能安全是正向開發(fā)的，一個優(yōu)秀的EEA，會將功能安全需求合理的分配給相應的零部件。

5. 網(wǎng)絡設計：根據(jù)EEA要求，設計網(wǎng)絡節(jié)點、點與點的通信方式、傳輸速率等。

6. 診斷設計：根據(jù)EEA要求，參考相關診斷標準，完成ECU級別的診斷設計。

7. 電氣設計：主要指線束設計，作為汽車內(nèi)部的神經(jīng)血管，未來EEA中對于線束設計的要求方向是：輕量化、縮短整車線束長度；電氣設計還包括整車的電源分配、EMC設計等。

8. 硬件設計：EEA，需要通過硬件來實現(xiàn)落地。未來架構中，域控制器/中央計算平臺會隨著MCU/MPU的性能提升而不斷提升，而每個域下的傳感器和執(zhí)行器會逐步走向標準化。

9. 基礎軟件設計：每個ECU的基礎軟件會走向標準化，即滿足Classic AUTOSAR和Adaptive AUTOSAR。

10. 應用軟件設計：基于模型的應用層軟件開發(fā)將會是未來的發(fā)展趨勢，而未來的EEA將是基于服務的，類似于手機APP,可實現(xiàn)軟硬分離，車廠可以根據(jù)用戶的需求快速開發(fā)應用軟件。

為什么要做電子電氣架構（EEA）？

EEA是整車層面電子電氣相關需求的繼承及擴展，確保工程開發(fā)滿足整車層面的需求；

前期好的EEA規(guī)劃，能夠?qū)崿F(xiàn)降低成本，增強產(chǎn)品的競爭力；

EEA會前期定義好軟硬件接口，從而避免在系統(tǒng)開發(fā)設計過程中出現(xiàn)系統(tǒng)之間不匹配的問題；

EEA能夠是實現(xiàn)平臺化、模塊化的基礎，保證技術方案的一致性，避免重復的開發(fā)及驗證，縮短開發(fā)周期，降低成本。

EEA的發(fā)展趨勢

目前市場上一些廠家已經(jīng)實現(xiàn)域控制器的量產(chǎn)，一些廠家還是用的分布式架構?，F(xiàn)在的電子電氣架構不僅要滿足車輛本身的功能和車輛本身的服務，還要延伸到云端，實現(xiàn)車跟車之間的互聯(lián)、車跟交通設施之間的互聯(lián)、車跟人之間的互聯(lián)，這些都將通過電子電氣架構來實現(xiàn)，所以將來的電子電氣架構是互聯(lián)的電子電氣架構。

隨著智能化汽車的發(fā)展和新能源汽車的發(fā)展對電子電氣架構的要求會越來越高，隨著用戶體驗系統(tǒng)、娛樂系統(tǒng)、互動系統(tǒng)和主動安全功能的不斷完善，導致目前的電子電氣架構已經(jīng)無法滿足這些需求，現(xiàn)在的電子電氣架構已經(jīng)沒有足夠的空間和相應的成本增加，并且在物理安裝上也有很大的困難。如果在想繼續(xù)滿足自動駕駛和新能源汽車的相應功能，現(xiàn)在的架構已經(jīng)超過負載，目前的架構需要更新。隨著智能車輛的普及，汽車會 采用集中計算架構，實現(xiàn)集中計算，區(qū)域連接。后續(xù)繼續(xù)發(fā)展可能會將部分內(nèi)容放至云端。

汽車電信通信速率朝著高速化方向發(fā)展，而且越來越注重安全。電氣化、網(wǎng)聯(lián)化的推進也使功能安全、信息安全的問題越來越凸顯。安全的問題也在汽車開發(fā)過程中越來越受到重視。

未來的電子電氣架構應該具備四個特點：第一，要易擴展，第二要高性能，第三要一體化，第四要強安全。

易擴展就是電子電氣系統(tǒng)要很方便的增加、減少，按照功能的需求進行增減。第二高性能，不管我們在計算力還是通訊方面都需要有高性能的基礎。第三一體化，車和云是一體化的考慮，以后車不再是單獨獨立的個體，是云端互聯(lián)和旁邊的車一起形成有機的整體。第四是強安全，這是車從誕生以來就著重強調(diào)的，但是在智能網(wǎng)聯(lián)的時代安全性就更加重要。

第二方面是軟件，我們未來的架構需要開放標準化的基礎軟件平臺，我們要從以前單個系統(tǒng)的縱向軟件開發(fā)轉(zhuǎn)向到橫向分層的結構開發(fā)。面向服務架構的設計，要成為我們未來電子電氣架構設計主流的思想，統(tǒng)一協(xié)調(diào)車內(nèi)的資源，讓車內(nèi)的資源能夠快速、有效的進行重新組合，形成新的功能。

第三方面是軟硬分離對架構開發(fā)模式帶來的變化。我們以前傳統(tǒng)交鑰匙的，整車廠、供應商、用戶的關系很難維系，整車廠、供應商、用戶要形成新的開發(fā)模式。我們合作模式來講，以前整車廠提需求，供應商軟件做好交到整車廠，整車廠組裝測試，要變?yōu)檎噺S更多的涉及到底層軟件，包括硬件軟件的開發(fā)。第二個改變思維要從以前和消費者之間一錘子的買賣，售出車輛之后不再進行優(yōu)化的模式，變成全生命周期的迭代，就是從我們設計開始那一天到用戶拋棄這輛車，這輛車報廢的那一天，整個的生命周期要形成新的開發(fā)模式。第三是車云的協(xié)同開發(fā)，以后車的功能開發(fā)部再僅僅局限于車端，和云端一體化，以及云端快速的迭代、監(jiān)測，一些控制，將會成為車功能開發(fā)新的特點。第四個要和用戶一起，把用戶介入進來，以后我們整車上的功能不僅僅是整車廠的想法，用戶的想法要加入進來，要迭代到整個的開發(fā)流程當中去，讓用戶也成為開發(fā)的一個部分，讓每個用戶都有屬于自己的一輛車，成為新的一個特性。

EEA應該怎么做？

1. 架構設計：明確開發(fā)目標

對于城市規(guī)劃師來說，他們的設計對象并不是某一個街區(qū)或某個建筑，而是整個城市，他們要對整個城市的設計質(zhì)量負責。如果我們?nèi)绻哑嚿厦總€控制器甚至電子部件都想象成城市中的一個特定功能區(qū)域，那么電子電氣系統(tǒng)的架構師做的就是規(guī)劃整個的E/E系統(tǒng)，并對E/E系統(tǒng)的設計質(zhì)量負責。

架構師首先要確定E/E系統(tǒng)（整個城市）的主要功能和性能，然后根據(jù)確定的功能與性能的目標來規(guī)劃整車的拓撲（城市的街區(qū)）：確定有多少個主要的控制器、每個控制器的基本功能和相互的連接方式、車輛的主要通信網(wǎng)絡的形式（CAN或者以太網(wǎng)或其它）等，并要設計整車的電源方案等。

因為E/E系統(tǒng)在車上并不是一個孤立的系統(tǒng)，它要與車輛本身的物理架構充分的融合，并與車輛的外部世界也有著密切的聯(lián)系，所以，在進行E/E系統(tǒng)的規(guī)劃時，他們還要考慮車輛本體的很多具體限制與能力，就如同城市規(guī)劃師需要考慮城市的地形、氣候以及與其它城市之間的關聯(lián)性一樣。每個控制器在車上的大致布置位置、質(zhì)量要求、性能要求等也是需要在架構設計階段需要考慮并確定的。

上述的各種架構設計階段所確定的各種詳細信息最終會以各種原則、規(guī)范、標準或者需求等形式輸出給相關方，他們會根據(jù)得到的需求來進行詳細的設計，然后再交給最終承擔具體實現(xiàn)任務的各個供應商進行部件的開發(fā)。

2 .系統(tǒng)開發(fā)：細化具體策略

對于一個城市來說，每個街區(qū)的功能都是不同的，比如說可以分為商業(yè)區(qū)、居住區(qū)、工業(yè)區(qū)等等。因為每個街區(qū)的功能不同，所以它們的設計要求也不同。例如：居住區(qū)要能夠容納100萬人，并有各種便利的生活設施，而工業(yè)區(qū)要能夠支持多個大型的工業(yè)項目的生產(chǎn)、物流等要求。當某一個街區(qū)的設計要求由城市規(guī)劃師確定之后，一般會有專門的人員進行詳細的設計。例如：負責居住區(qū)的設計師把城市規(guī)劃師的要求可以細化為：1000棟高20層的樓、有3所小學、兩座醫(yī)院等等，并詳細的在圖紙上列出它們的位置和邊界，并對區(qū)內(nèi)的交通網(wǎng)絡、通信、電力網(wǎng)絡等進行詳細的設計，并給出具體的要求。這個過程可以類比為E/E系統(tǒng)中的系統(tǒng)設計。

車上的E/E系統(tǒng)也會被分為多個域或者子系統(tǒng)，每個域或者子系統(tǒng)的功能與技術要求都是不同的，比如：底盤控制、儀表顯示、電池管理等。所以一般都會由來自專業(yè)領域的系統(tǒng)工程師來負責進行詳細的設計。他們會像街區(qū)的設計師一樣，根據(jù)架構設計的要求對自己所負責的領域進行詳細的設計。燈光控制的系統(tǒng)工程師會根據(jù)車輛的配置和功能需求來設計燈光系統(tǒng)的詳細邏輯以及具體的信號交互、硬件驅(qū)動的參數(shù)要求，并且給出對每個相關部件的詳細要求，從而讓各個部件的工程師能夠完成對部件的詳細設計。

3. 零部件設計：詳細設計不同的域、零部件

當街區(qū)的設計完成之后，接下來要做的就是每棟建筑的詳細設計，建筑的設計者發(fā)布的圖紙中規(guī)定了房屋的主要結構、所在位置與周邊環(huán)境的相互關系，以及屋中各種組件的位置與相互之間結合的關系，比如磚混結構、房屋的具體位置和朝向、臥室與客廳的相對位置與尺寸、馬桶在衛(wèi)生間中的位置等，還會對各種建筑材料的選取原則給出具體的標準，比如水泥的標號，鋼筋的型號，各種電線的等級要求等等。

零部件工程師完成的也是類似的工作，他們會和供應商進行深入合作，在滿足系統(tǒng)工程師給出的具體要求的前提下，進一步詳細的設計每一個具體的零部件，完成諸如硬件、軟件邏輯的詳細設計、整個零部件的外觀尺寸、可靠性和EMC標準等，并要確保供應商的產(chǎn)線能夠保質(zhì)保量的穩(wěn)定生產(chǎn)，隨時解答供應商的各種問題，并將其中的部分問題反饋給系統(tǒng)工程師乃至架構師，讓他們決定是否要更改原來的設計。

4 供應商開發(fā)：系統(tǒng)的搭建及實現(xiàn)

在各種設計需求最終到達供應商的時候，供應商就要開始具體的實施工作了。

在建筑行業(yè)，施工單位拿到具體的圖紙之后，將組織施工隊伍進行具體的建造工作，并最終在驗收完成后結束一切具體的工作。而汽車行業(yè)的供應商則有所不同，他們將在設計驗收之后開始大規(guī)模的量產(chǎn)活動（SOP，Start Of Production），并且一直持續(xù)到產(chǎn)品退市（EOP，End of Production）。而且，對于很多復雜的產(chǎn)品，整車廠與零部件供應商的設計職責之間的界限并沒有那么清晰，很多時候，整車廠只要給出概要性的設計，所有的詳細設計工作都由供應商來完成。

從整個E/E系統(tǒng)的開發(fā)實現(xiàn)過程中可以看出：無論是架構設計、系統(tǒng)設計還是零部件的設計，其實都是設計的過程，而設計本身是一種不斷產(chǎn)生需求、傳遞需求的活動，上下游之間的信息傳遞過程是以需求作為載體的，設計過程產(chǎn)生的各種規(guī)范、原則、標準等本質(zhì)是一種需求——一種需要下游來遵守或滿足的需求。需求的傳遞并非完全是瀑布式的單向傳遞，而是雙向的，只有被下游接受了的需求才是有效的需求，而且，下游是可以反向?qū)ι嫌翁岢鲂枨蟮?。具體需求的最終實現(xiàn)則是通過供應商的開發(fā)、驗證和生產(chǎn)活動完成的。

編輯：黃飛