智能汽车电子电气架构综述

李泽宇

【摘  要】随着技术的不断发展，汽车“四化”，智能化、网联化、电动化及共享化，正引领汽车行业发生重要变革，汽车功能越来越多样、复杂，电子电气架构也在不断变革之中，逐渐从分布式架构到集成式架构演进。电子电气架构是由车企所定义的一套整合方式。该架构能把汽车中的各类传感器、ECU（电子控制单元）、线束拓扑和电子电气分配系统完美地整合在一起，完成运算、动力和能量的分配，实现整车的各项智能化功能。本文主要分析智能汽车电子电气架构综述。

【关键词】汽车;电子电气架构;设计工作;优化措施

引言

随着汽车电动化、智能化、网联化、共享化的发展，汽车电子设备的数量正处于指数级增长的态势。汽车电子电气架构的设计优化可以使汽车成本降低、性能提升、效率提高。本文将简要介绍汽车电子电气架构的演变和发展，总结近年来主流汽车电子电气架构在智能汽车中的应用，为汽车产业和学术界在智能化、电动化、网联化、共享化的四化发展中构建汽车电子电气架构提供参考。

1、汽车电子电气架构概述

汽车电子电气架构为车辆底层框架打下坚实基础。如今的汽车底盘架构不仅仅是机械架构，为实现辅助驾驶功能和其它智能化功能整车上需要安装大量的感应器、传感器以及控制器，还需要大量线束将它们连接起来。汽车电子电气架构的重要性就显现出来了，汽车电子电气架构将汽车上的各类传感器、感应器、控制器和线束硬件和汽车上的软件有机结合起来，使车辆的架构达到简化的同时，还能够提高运行效率。汽车电子电气架构会随着汽车功能的增多而随之演变。汽车电子电气架构的开发包括需求定义、逻辑功能架构设计、软件/服务架构设计、硬件架构设计、线束设计不同层面的开发。这些开发组成了汽车电子电气架构开发的完整流程，需要多个部门的配合才能完成。通过这一完整开发流程，汽车整体的效率地得到了提升，布线的减少降低了造车的成本，车辆功能增多的同时保证了整车电子系统运行的稳定性。

2、电子电气架构发展面临的选择路线

在分布式阶段，车辆的每个功能都由另一个单一的电子控制单元（Ecu）控制，一辆车辆通常用数百个ECU分布。在集成阶段，ADAS、车身控制、多媒体等功能可以实现域的局部集中处理;teslas的诞生给消费者带来了终极的性能和卓越的体验。对于业内电子电气工程师来说，冲击不仅是汽车电子电气体系结构的创新，也是未来发展的必然趋势。现实情况是，许多车辆制造商仍在使用分布式电子电气体系结构。随着汽车智能程度的提高，ECU的增长将会破灭。当这种分布式控制设备体系结构无限期扩展时，它面临着巨大的挑战。例如，控制设备的计算能力可能不协调和冗馀，导致大量浪费;分布式体系结构需要大量内部通信，客观上导致线束成本显着增加，同时增加了安装难度。针对新趋势，一些车辆制造商和供应商也开始思考汽车自动化、电气化和联网的智能电子电气体系结构设计。一个Bofu提出了一个将“脑”和“神经”相结合的智能电子电气体系结构。其中，安全网关处理器、自动运行处理器和构成“脑”的中央处理单元负责处理所有操作，包括自动运行、娱乐系统和信息系统所需的操作。“超级超人”需要大量的数据传输和能量传输。Amberford将“神经系统”的概念引入体系结构：一是数据传输系统负责数据传输的神经系统;另一种是能量传输系统，甚至在能量传输系统中设置了备份系统，以确保车辆在运行期间不会失去能量。

3、汽车电子电气架构设计优化措施

3.1优化数据库

在设计汽车电子电气架构的过程中，设计人员需要综合用户的感受，如果一些功能不符合实际需求，将会引发用户不良体验，这种设计缺乏实际意义，也无法保障汽车企业的综合效益。设计人员需要优化数据库，当前汽车发展趋势为智能化，因此在设计汽车电子电气架构的过程中，需要提高智能化水平，为人们提供优质的服务。优化数据库，可以充分利用数据技术，在实际应用阶段，促使汽车电子系统可以准确反应不同的情况，优化用户的体验感，进一步提升汽车电子系统的智能化。在优化数据库的过程中，设计人员需要综合人们的行为习惯，此外需要分析道路情况，促使汽车可以应对各种突发情况。在现代社会发展过程中，数据发挥着重要的作用，有利于全面分析人们的需求和使用习惯。充分优化数据库，可以提高设计工作的便捷性，同时可以促进汽车智能化发展。

3.2电器故障检测完善措施

在检查电器故常的过程中，操作人员需要开启和关闭电器，分析电流消耗情况。检测电器功率的过程中，需要检测汽车输出电流，如果电流值符合标准，可以顺利开启或者关闭电器。因為在开启或者关闭电器的过程中会产生瞬间电流，因此需要延长检测时间，根据时间长度检测输出电流，确定电器消耗的点流量。判断电力消耗的过程中需要结合电流平均值，确定电器实际功率。在车辆电子故障检测阶段，需要检测车辆电子控制部分，主要使用汽车诊断口完成上述工作。工作人员可以利用分直接诊断方式检测故障，传感器和执行器可以准确传递数据信息，同时利用ECU落实故障诊断工作，如果数据不合理，可以确定ECU发生了故障。

3.3优化简易域融合控制器

在架构开发的早期阶段，智能驾驶的功能依赖于多个主动安全相关控制器。智能驾驶中的主动安全功能一般分为：低速停车功能、盲点监测功能、车道辅助功能、防撞功能和巡航控制功能。这些功能由不同的控制器实现，如RSM、CSM、RCR和APA。早期技术解决方案随着汽车电子架构的发展，功能域的概念进入了大众的视野，主动安全的相关功能最终将整合到一个大规模的域控制器中。主动域控制器可以通过外部摄像头或传感器采集车辆的外部环境信息，对外部环境信息进行统一决策，然后通过CAN总线/LVDS将相关处理信息发送给相关控制器。域控制器融合后，可以有效减少总部件的体积，降低总布局的难度。降低车辆线束和网络信号的复杂性。同时，域控制器有利于车辆轻量化，可以提高车辆质量，方便后续故障定位和车辆维修。

结束语

汽车行业正在经历从传统汽车向智能汽车过渡的阶段，汽车电子电气架构也正处于分布式向集中式过渡的时期。从汽车厂家的发展方向可以看出，现在用户对于汽车的追求已经不再满足于动力性、驾驶平顺性、燃油经济性等传统汽车性能。各个厂家研发设计的汽车电子电气架构在结构上虽有些区别，但是发展的趋势是相同的。未来汽车必定是聚焦智能化、电动化、网联化、共享化方向发展，随着汽车上电子元件数量的增多，汽车电子电气架构的重要性显得越发重要。

参考文献：

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