图1  博世工程公司的解决方案广泛应用于开发流程

开发电子电气架构和通信网络是汽车电子系统建设中必要的一步。充分了解电子电气设计的特点，对其进行分析评估，开发最优化的架构，搭建合适的通信网络平台，可为汽车制造商提供有力的支持，使建立的通信网络规格框架广泛应用于汽车厂商中。

卓有成效的电子电气架构和通信网络为在汽车中部署新型电子系统及功能奠定了基础。随着对汽车电子系统需求的迅猛增长，同时又需要尽量降低系统成本，这要求汽车制造商和系统合作伙伴在车辆设计流程的最初阶段就展开密切的合作。博世工程公司从初始设计阶段到零部件开发阶段，再到系列产品开发阶段，可以全程为汽车制造商提供有力的支持（见图1）。

电子电气架构设计阶段的客观评估流程可以形成深思熟虑的设计决策。由于采用支持数据库的开发工具，这可以确保在所有流程环节中保持一致的规格，并且能够在开发合作伙伴之间交换数据。这一方案的其中一个关键组成部分是博世工程公司推出并建立的通信网络规格框架（见图2）。这些规格以ISO标准为基础，满足所有基本的通信网络要求。该框架与市面上现有的电子控制装置配合良好，因此在建立新的车辆项目时，可以减少开发工作量。另外，在开发过程中，还可轻松增加每位客户的特殊需要。该规格框架已成功应用于亚洲和欧洲多家汽车制造商的众多项目当中。

图2  标准规格框架

设计开发的边界条件

在开发流程的初期阶段，当功能范围尚未完全确定时，需要了解各种电子电气设计的特点并进行评估。这就要求开发稳定的架构，从而可在其上添加新的功能，而不必重新设计。理想的电子电气架构可以应用到各种品牌和系列产品中。换言之，电子电气架构应当是一个通用的平台。这通常意味着从基本模型“A类”开始，到功能完备的模型“D类”，功能范围相差极大。因此，架构开发的目标必须是确定整合的系统最佳方案，而不是针对某个特定的模型进行优化。

开发互连功能的趋势不仅提高了潜在的集成水平，也创建了新的接口。零部件网络设计是一种介于离散连接或总线系统应用之间的选择，可以采用经过测试的总线系统（如CAN和LIN），但引入像FlexRay这样合适的全新总线系统也势在必行。

开发方案

1.设计开发/评估

电子电气架构开发流程的第一步是需求设计。所需的功能范围（包括目标平台的计划功能）将输入到需求数据库中。在这一阶段，还要指定必要的技术以及非功能性需求，例如功能接口的最大延迟。此外，还应与汽车制造商商定在架构设计期间需要考虑的边界条件，其中包括影响线束设计的制造设计。与汽车制造商一起使用标准化的数据交换可以大大提高这一阶段的效率。

与此同时，还应分析当前车辆平台的电子电气架构，分析的目的在于发现缺陷，这可能包括重要的总线负载、分离处线束的复杂性或电子控制器的多样配置。

图3  车门电子系统示例展示架构优化给客户带来的益处

使用电子电气设计工具和总线模拟工具进行高效评估，通过把参考架构的数据模型导入电子电气设计工具，可以显著缩短分析过程。而且，自动化指标有助于根据定义的标准来评估参考架构。

分析阶段的结论也是开发新架构设计的起始点。要创建设计草案，除了识别弱点之外，还要采用其他三个来源：

（1）基准：从基准数据库中可以获得同一类别中相似车辆的电子解决方案，以供比较。这些基准描述现有功能和零部件、其互连性以及线束布局规格。

（2）市场上的新产品：汽车制造商和系统合作伙伴评估市场上新产品的接口以及它们与潜在电子电气架构的集成性。

（3）解决方案数据库：该数据库包含适用于各种功能和车辆类别的、经过评估的架构解决方案，可为设计开发提供指导。

经过设计阶段后，把握性更大的电子电气架构将在电子电气设计工具中建模。使用这一工具可以与汽车制造商和线束供应商进行数据交换，根据商定的标准对设计进行自动评估。商业因素包括电子器件、线束以及配置的成本。其他关键技术指标包括系统重量、安装空间要求、静电及总线负载等。确定下来的值用于创建评估矩阵，以显示各种架构设计的优缺点，然后根据可验证的、富有灵活性的客观值来选择最佳架构。

2.客户益处

图3通过车门电子系统示例展示了上述架构优化的潜力。在这一特定的车辆项目中，通过采用带有防挤压系统和LIN接口的机电车窗升降机马达来取代车身控制器对后车窗升降机和门锁进行的单独控制，使系统成本降低了7%，重量减轻了26%，线束直径减小了29%，从而节约了更多成本。在车身的电子系统以及传动系统、车用资讯娱乐系统、安全系统和底盘系统等其他领域也可实现相似的节约。

3.电子电气架构设计延续到系列产品开发阶段

完成架构评估后，选定的架构将继续用于系列产品开发阶段。这一阶段将制定控制装置、智能传感器和执行器的初步规格，从而支持汽车制造商的零部件开发过程。分析阶段制定的需求文档是这些零部件规格的基础。电子电气设计工具还有助于生成规格的其他部分，例如线束说明列表或用于确定通信矩阵的接口说明。

4.通信网络设计

当选定的架构继续用于系列产品开发阶段后，将开始详细的网络设计。这里采用的通信网络规格作为一个示例，说明在设计阶段生成的文档如何继续用于系列产品开发阶段。首先，在设计开发期间采用的需求将根据总线系统进行扩展，接下来是制定详细的需求规格。通信网络用网络规格和通信矩阵来描述。根据这些文档拟定测试规格，检查网络是否正确实施（见图4）。网络规格主要描述相关标准、总线系统的物理层、要配置的总线参数、网络管理以及与网络有关的诊断和故障处理。

图4  通信网络设计

在设计通信矩阵期间，重要目标是配置详细的信号规格并优化数据传输，以便充分利用总线系统的特定带宽。另一个重要的设计因素是为将来增强功能（这可以作为附加功能来实现）预留空间。要实现这一目标，需要再次审查设计开发阶段中提及的来源。我们采用两项技术来优化传输的数据量：首先，采用经过明确预定义的设计来进行ID分配和数据包装，从而为将来增强功能留有余地；其次，采用总线负载和延迟时间分析工具。

实施的网络规格在系统集成阶段进行验证，并在该阶段初始运行电子电气系统。通信网络将根据测试规格进行检查。

5.标准规格框架

博世工程公司开发并建立了常见通信网络规格的标准框架。图4中列出的规格以ISO标准为基础，能够满足汽车制造商的所有基本需求。规格框架包括以下文档：

（1）CAN网络规格（基于ISO11898）；

（2）CAN测试规格；

（3）CAN通信矩阵；

（4）网络管理规格（基于ISO 17356-5）；

（5）网关规格；

（6）CAN诊断规格UDS/KWP2000（基于ISO 14229-1/ISO 14230-3）。