汽车电子电气架构需求分析及优化研究

匡小军，唐香蕉，李桂伟，苏文胜，梁 权，唐凤敏

（1.上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西 柳州 545007；2.中国汽车技术研究中心，天津 300300）

随着汽车行业竞争的日益激烈以及市场对汽车需求的不断增加，汽车企业面临着巨大的机遇与挑战。为了更好地适应市场多样化的需求，汽车企业一方面必须竭力缩短汽车产品研发周期，另一方面还要满足汽车产品配置多样化的要求，这导致了越来越复杂的汽车电子电气系统以及增加的设计难度。鉴于以上状况，电子电气架构开发理论应运而生。本文详细阐述了汽车电子电气架构发展的必要性、架构开发的需求分析、架构管理及优化工具的运用以及架构开发评估方法。

1 汽车电子电气架构开发的必要性

汽车行业快速发展的今天，汽车功能在变得丰富以及人性化的同时，伴随着电子器件数量越来越多，器件之间的逻辑交互越来越复杂。面对电子器件如此之多，逻辑如此之复杂的电子电气系统，传统的汽车产品研发方式已经难以满足当今的需要。与此同时，汽车行业平台化和模块化的最新发展使得电子电气架构开发的重要性和必要性越来越突出。

汽车电子电气架构是一种重要的方法论，是在汽车产品开发前期，对产品或平台宏观层面的统筹规划，这其中包括产品需求规划、总线通信拓扑规划、整车空间规划和线束布置规划等。成功的电子电气架构可以有效降低汽车研发成本，减轻电子电气系统质量，缩短产品研发周期，并确保最佳的车辆性能。

2 汽车电子电气架构需求分析

电子电气架构需求定义属于架构开发的早期阶段，为了保障电子电气架构设计得更合理，工作实施更科学，架构开发人员必须从客户需求、行业发展趋势、目标市场、法规需求等几个方面广泛地收集并分析需求因素。在此基础之上，才能够保证后续架构平台开发的全面性、前瞻性。

2.1 客户需求分析

客户需求分析是架构开发需求分析的重要部分。由于架构开发最终的产品是直接面向消费者的，如果汽车企业在架构开发之初就全面了解客户的需求，那么架构衍生出来的产品才能更容易被广大消费者所接受和喜欢。同时由于架构开发需要具有前瞻性，也就是架构开发不仅要能适应当时的客户需求，而且要能够满足未来几年可能出现的一些需求，那么架构开发人员在客户需求分析时，就应该站在一定的时间维度上，进行统筹分析。

2.2 行业发展趋势分析

对汽车市场整体发展趋势以及零部件供应商技术研究方向进行分析，从中挖掘出未来几年可能出现的技术需求，保障架构开发工作时刻与市场发展趋势相统一。这样不仅能有效补充架构开发需求的内容，而且能从架构层面对行业资源进行合理的规划和使用。

2.3 目标市场需求分析

架构开发不能是无边界的，即不可能将行业及市场上所有的需求均纳入架构开发范围来考虑，因此在进行架构需求分析时需要限定一定的范围。目标市场需求分析就很好地满足了这一要求。基于目标市场的需求分析，使得架构需求分析更具针对性。为了在目标市场中做好需求分析，汽车企业必须明确目标市场，对市场进行详尽的研究，并以此为基础对未来市场进行全面科学的评估。

2.4 法规需求分析

法规需求分析是架构需求分析最基础、最重要的任务。为了保障汽车产品的安全性和规范性，一些国际组织和不同国家均会从宏观层面提出一些强制性或推荐性的法规要求。如果汽车企业生产的某一款车型预计在不同国家上市销售，那么该汽车产品必须严格遵守销售当地的法律法规，因此在架构开发需求分析阶段，必须全面分析目标国家和地区市场的法律法规需求。结合上述三方面的需求分析结果，形成完整统一的架构开发需求数据库。

3 架构需求管理及优化工具运用

3.1 数据库

架构需求分析完成之后，需要对需求数据进行统一管理。将客户需求数据、目标市场需求数据和法规需求数据进行统一管理，形成基准数据库。通过应用数据库的数据分析和处理功能，架构开发人员能在满足客户需求和市场需求的情况下，制定出更科学更优化的车型配置，以满足市场多样化的车型配置需求。通过将行业发展趋势数据存入市场发展数据库，并不断对数据库进行优化，使得架构开发能时刻与行业发展相同步，确保架构工作的前瞻性。

3.2 架构管理及优化工具

由于电子电气架构开发是一项庞大的系统工程，因此选择合适的设计优化工具尤为重要。例如，市场上比较主流且成熟的电子电气系统设计与优化工具PREEvision软件，该软件可以实现图形化的用户接口、支持数据库、设计结果可以重复使用，同时支持电子电气架构设计的修改和再学习。

除了PREEvision架构软件之外，不同领域的优化设计工具均需要选择相应的专业软件来实现。例如，在进行通信网络设计的时候可以选择VECTOR或者MENTOR公司先进且成熟的通信网络设计及优化软件对整车拓扑结构、负载率、延迟时间等进行设计与优化；在进行整车线束设计的时候可以选择UG或者CATIA软件对线束布置、包装捆扎等进行优化。

4 电子电气架构开发评估

有效的电子电气架构开发评估体系是确保架构开发更加科学合理的重要手段。对于架构开发的评估，行业内一般从3个大的层面入手：首先架构开发必须能满足用户使用需求及未来可能的需求变化；其次架构开发能实现开发成本最优化的目的；再次就是在兼顾用户需求、开发成本最优化的同时，能够满足汽车本身性能配置的要求。

因此，合理地评估汽车电子电气架构需要从以下几方面出发：①是否实现硬件成本优化，降低开发成本；②平台是否具有良好的沿用性以及平台公用性；③电子电气架构是否具有可制造性；④电子电气架构是否具有可维护性和可靠性；⑤电子电气架构是否具有灵活性和扩展性；⑥是否考虑车辆其他性能要求，如车辆燃油经济性和整车质量等。在完成上述6个方面的综合考虑和评估之后，才能最终确定电子电气架构最优化的方案。

5 结束语

在实际的电子电气架构开发过程中，除上述讨论的内容外，架构开发人员还应该制定并遵循一套完整的架构开发流程。目前国际上比较通用的开发流程为“V”模型开发流程。将“V”模型开发流程、需求管理、解决方案管理和设计优化工具等相结合，实现架构开发的设计与优化。本文着重对架构开发的需求开发进行研究，保障开发完成的架构在满足市场需求的同时能进一步提高车辆的各项性能，进而对汽车行业的发展起到促进作用。