基于PREEvision 的汽车电子电气架构设计介绍

王永辉

（比亚迪汽车工业有限公司，广东 深圳 518118）

引言

最新中国汽车电子行业战略研究报告显示，汽车行业正通过创新竞争触发消费者的更换周期，其中90%的创新和趋势来自电子领域的智能化、互联化、节能化。这背后的主要驱动力来自于：消费者日益“挑剔”的需求及行业竞争的需要；IT 行业新进入者得“渗透”与“搅局”；ADAS 主动安全及自动驾驶的远景；车联网的长期宏伟规划；法律法规的日益严苛。

在这强大动力的驱使下，电子控制单元的数量呈指数级上升，整车系统的功能、线束、网络拓扑架构、模块之间的交互信号变得越来越复杂，电子电气的成本压力也越来越大。因此，亟需专业的电子电气架构工具来规范与优化电子电气的开发流程和应对电子电气架构复杂化问题，完成架构的量化评估工作。

本文主要研究基于Vector 公司的PREEvision 软件，完成自上而下的开发，通过基于模型的开发方式，介绍需求层、逻辑架构层、软件架构层、部件网络层、通信层、电路原理层、线束层、几何拓扑层结构的设计流程。

1 基于PREEvision 的电子电气架构设计流程

PREEvision 工具是德国Vector 公司的一个自上而下的电子电气架构开发工具，其核心的技术是基于模型的开发，层与层之间相关渗透和便于用于评估的算法工具。作为电子电气系统架构的设计开发工具，整合了电子电气架构设计的所有内容，包括了需求层、逻辑架构层、软件架构层、部件网络层、通信层、电路原理层、线束层、几何拓扑层的层级结构。

1.1 需求层

需求层主要工作是定义Requirements（功能详细的说明）、Customer Feature（特性列表）。根据该层工作，完成需求管理定义，管理整车平台需求、特性描述车辆的特征。需求层的定义是整车电子电气架构开发设计的输入与目标，其意义非常重大，对该部分需求的获取主要通过客户需求分析、标杆车型分析、发展趋势分析几个方面综合考虑，来完成整车功能定义。

PREEvision允许用户自定义需求层次结构和描述描述系统内的相互关系，同时也兼容第三方工具，可实现DOORS、EXCEL 等格式的需求文件的导入与导出功能（文件需有固定格式）。

1.2 逻辑架构层

逻辑架构层主要工作是描述实现需求的抽象的逻辑关系。将需求层定义的功能特性分解到逻辑模块（传感器、控制器、执行器）中，然后创建基于功能的通信关系（逻辑块之间通过逻辑信号交互）。进行逻辑建模时，需要考虑功能逻辑的最小分解单位，不同产品线可重用逻辑层模型。然后根据需求定义，建立各模块逻辑架构图。建立好逻辑架构图后，能够完成需求和逻辑模块的双向追踪。在逻辑架构模型图中通过每一个功能与需求层Feature 的映射关系，实现逻辑功能需要的输入输出信息的交互接口建模。

1.3 软件架构层

软件架构层和逻辑架构层搭建、编辑的方法类似，逻辑架构层关注系统功能实现的所有逻辑关系，软件架构层关注系统实现过程中软件相关的逻辑关系。相比逻辑架构层，软件架构层主要新增软件接口定义、数据类型等AUTOSAR 相关元素。当然，基于PREEvision 搭建的软件架构与其他AUTOSAR 专业工具（Matlab/Simulink、 DaVinci）能够实现无缝对接，通过软件组件arxml 描述文件导入到上述工具中能够完成软件功能接口和底层基础软件的配置。

1.4 部件网络层

部件网络层的主要工作是描述各部件之间的逻辑连接方式，例如总线系统、传统连接、电源供应和地连接。部件网络层反映了系统的实际部件。

1.5 通信层

通信层的主要工作是信号路由（将逻辑模块、软件模块分给ECU 实现和自动生成总线、硬件信号）和整车通信矩阵设计。基于PREEvision 工具，能够实现LDF、DBC 和FIBEX文件的导入导出、计算和评估总线性能（包括负载率、报文延迟）。

1.6 电路原理层

电路原理层的主要工作是整车电气原理设计，包括电源分配、接地点分配、保险和继电器的内部连接和电平衡。基于PREEvision 工具，创建电气原理图，描述电源供应的细节。该层次是对部件网络层的细化，将部件上的端口转化成部件的针脚，将各种连接转化成硬线来反映部件连接关系的原理。

1.7 线束层

线束层完成的主要工作是线束原理设计和评估，在电路原理层的基础上对部件添加针脚型号和接插件型号，对线束添加线型和分离插槽。包括线束接插件和Pin 设计、线束选型和通过信矩阵完成线束成本与重量的评估。基于PREEvision 中Metrics 的二次开发，也能完成支持专业线束工具的数据交互。

1.8 几何拓扑层

几何拓扑层的主要工作是整车电器布置原理设计。设计人员根据实际情况，绘制车身轮廓模型，并将线束层ECU 布置到车身安装位置上。然后，执行线束路由，确定整车线束的布置方式。这样就可以得到整个线束的近似长度，得到用户需求的几何拓扑图。

按照以上设计完成后，能够将PREEvision 各个层次之间通过映射关系相互联系起来，快速进行一致性检验。

2 总结

本文介绍了基于PREEvision 工具的汽车电子电气架构的设计，能够保证整车电子电气设计的一体性、可追踪性和数据的一致性。更重要的是，能够进行架构的量化评估，为整车电子电气架构的平台化发展奠定了基础。