电子电气架构计划须要考虑哪些方面？_电子架构开辟方向有哪些 ...

在计划电子电气架构的过程中，一个关键的任务是基于整车需求分解出电气/电子需求。整车需求包括机械、电气/电子、软件、热学等。工程师须要从中提取电气/电子方面需求，并且对其进行分解然后协调各下游部门进行开辟计划。在整个过程中，涉及电子电气架构的定义、计划和交付的各种工程师必须平衡相互依赖的需求。下面从以下这些方面来聊一聊电子电气架构计划。
网络拓扑
在定义拓扑时，起首是须要各控制器的接口人负责整理出功能清单，然后同一个域的会构造会议讨论功能分配优化，网络连接等，比方：
1.升级 ECU 以在一个或多个连接上支持更高波特率的网络；
2.将二级网络中控制器的功能移至域控制器，以支持更高级的功能实现；
同时不同域之间也会开会讨论功能分配优化，看是否须要将功能划到其他域中去。
从分布式架构到域控制器架构的过渡相对轻易，这种升级通常仅是将部分分散于不同控制器的功能整合到一个控制器中(图3)。这些通常在功能域内进行转移，并进行适度更新以使其适应新车型。再下一阶段是将域控制器重组为更通用的盘算单位，将大部分功能集中至通用盘算单位，而二级或者三级网络中的控制器仅作为执行器。地区控制器是根据车辆的物理结构将其余功能整合在一起。地区控制器的实行通常须要对软件和供应商交互进行很大的更改，这对汽车制造商和供应商都是一个很大的挑战。

图3 网络架构升级表示图
功能安全
在计划电子电气架构时，ISO26262功能安全要求是必须的，分析起首是从整车层面进行功能安全分析，然后再分解到各个域，以及各控制器，如图4所示。
动力域扭矩安全防止整车出现非预期加速/减速热安全防止整车出现过温导致起火冒烟高压安全防止整车可接触部分出现非预期高压 图4 动力域功能安全示例
针对从整车层面提出的功能安全需求，其可以通过多种方式来满足整个系统的功能安全。其一承载车辆功能的硬件和软件平台被开辟到特定的完整性级别以支持功能安全。别的是在系统中添加冗余部件。与其增强一个传感器系统来支持 ASIL D 功能，不如利用两个 ASIL B传感器将传感器数据传递给 ASIL D 功能。考虑故障功能行为的需求也在增加，特别是在更高级别的 ADAS 功能 (L3+) 中，这会导致更广泛的系统级考虑，比方围绕电力网络、通信、处理器、传感器等，这些额外的冗余层大概包括技术冗余，如图5所示。

图5 传感器冗余表示图
网络安全
固然功能安全与系统可靠性有关，但网络安全必须考虑对车辆系统的恶意攻击。现代汽车存在多个潜在攻击面，比方集成的Wi-Fi、蜂窝网络、蓝牙、车载诊断(OBD)、USB及其他连接点都可以提供进入车辆通信系统的潜在路径。甚至网络总线电路也被作为入口点访问。
网络安全是通过分层方法实现的，在架构中的关键点参加安全机制，包括ECU内部和四周的硬件掩护，基于软件的车内掩护，车内车外的网络监控，以及安全云服务。从而构建安全可靠的电子电气架构，如图6所示。具体的步伐包括分域隔离、引入硬件安全模块(HSM)、防火墙、入侵检测/防御系统(IDS /IPS)等，详细介绍可以查阅文章(汽车E/E架构的网络安全分析）。

图6 网络安全机制
电源模式
车辆通常具有多种电源模式和唤醒状态。带有传统钥匙的车辆通常在点火开关上有四个位置，转换为 4-6 种动力模式，从关闭和锁定到启动(如图7所示)，就唤醒源而言，有插枪充电唤醒、钥匙唤醒、开车门唤醒、长途唤醒、诊断唤醒等等。对于电子电气架构计划而言，须要考虑不同电源模式或者唤醒源的情况下，应该唤醒哪些控制器，这里应该是最小化原则。比如在充电的场景下，仅需整车控制器、电池管理系统、DCDC、水泵控制器等处于工作状态，而像电机控制器就无需唤醒了，这样一来可以分区管理，镌汰电耗，别的也可以延伸控制器的利用时间。

图7 不同电源模式下，不同域的工作情况
处理器和网络负载
另一个重要的架构考虑因素是每个控制器的处理器、网络总线以及网关的负载情况。起首说一下控制器处理器负载，这里重要当把功能分配给特定的控制器时，须要考虑这些控制器的处理器是否能够支撑功能的实现，通常功能安全的要求是处理器的最高负载是7080%左右，假设100s，也就是说处理器有7080s是在工作的，其余20~30s是空闲的。这样功能不会由于负载过高导致某些低优先级功能卡死，无法执行的情况。
别的网络总线负载也是重要的一方面，随着功能的逐步增加，总线上交互信号也会增加，这样会导致总线负载徐徐增加，在当前的架构中，很多局域的CAN总线负载都很高(CAN总线负载通常任务是不能大于30%)，必须对总线进行升级，比如从CAN升级到CANFD，或者通过功能整合，镌汰交互，或者分割网络等。
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