搭建电动汽车的神经网络

如果把新兴的电动汽车比作是一个具有“智慧”的人,那么四个轮子就是其运动的四肢,各种软件是其智慧的头脑,而越来越得多、越来越复杂的电子电器设备,就是将其四肢和头脑连接成一个统一整体的神经网络。

实际上,汽车电子化并非源自电动汽车市场的兴起,只是电动汽车的出现,使得汽车电子化的进程进入到了一个加速发展的状态。有相关的统计数字显示:在2007年到2017年之间,汽车电子成本占整车成本比例从约20%上升至40%左右,随着全球汽车电子发展和市场规模扩大,到了2020年,市场上混动汽车的电子化率已经接近 50%,而纯电动车的电子化率接近 70%。预计到2030年,汽车子产品占整车成本的比例将达到75%以上。

电子化率的提高,意味着汽车被“软件定义”的程度日益加深。

然而对于汽车企业而言,电子化率的提高,意味着越来越多汽车的先进功能需要通过电子电气设备来连接才能运行,也就是意味着汽车的整个电子电气结构会越来越复杂,涉及到的功能类别、学科、细节会越来越精细……整个汽车的“神经网络”变得更发达,那么对于汽车企业而言,无疑开发的难度就会更高。

电气电子架构原理主要类型图。多总线网关架构正逐步被域控制器架构取代,

最后被具有集中计算功能的分区架构取代

那么有什么方法可以降低这种由于功能复杂、零部件数量增长所带来的研发难度增长呢?

“对自动驾驶功能和新的超高效电动车的需求日益增加,使设计这些下一代汽车要求的日益复杂的车内网络的汽车工程师面临独一无二的挑战。”Jeremy Parker,CEVT 电气部营运经理——CEVT中文名是中欧汽车技术中心,是吉利集团旗下子公司,是一个总部位于瑞典哥德堡的跨国汽车创新中心。

在CEVT,最初是与吉利集团旗下的沃尔沃开发了一个共用平台,吉利将其开发新品牌领克 01、02 和 03 车型。到了 2014 年,随着电动汽车电子电气设计变得越来越复杂,CEVT开始寻找一个能够满足未来电气平台需求的新工具链。“我们开发了自己的工具链, 因为我们需要一个更快、更高效的变更管理过程。” Jeremy Parker说。最终他们决定向一个系统工程方法过渡,把重点放在电气和软件开发中的上游工作上。

与机械设计不同,汽车电子电气架构的设计研发,首先是从对汽车功能需求的定义开始,进而在根据这些需求,得到汽车电子电气架构设计结果。在此过程中,不仅需要整车厂、汽车原始设备制造商和系统集成商的协同参与,而且会涉及到包括网络、设计、拓扑、线束等不同的学科、工种和部门的协调和完善,才能最终完成设计、评估和优化,从而确定最终方案。

拓扑优化可以包括移动网络连接、升级ECU等等

显而易见的是:这是一个非常讲求协同的系统化设计过程,因此需要一个既能够覆盖完整汽车电气系统设计流程的系统,关联整车厂的功能需求和原始设备制造商的系统模型,又能向下驱动包括电气系统、线束流程、软件和通信网络等各个细分流程的设计工具,从而形成一个端到端的设计研发流程和体系。

CEVT的目标就是具体的“车内网络设计”。经过长达四个月的试点之后,CEVT 最终选择了Capital Networks和Systemite AB的SystemWeaver 信息管理工具。通过将两者结合,由Capital Networks 和 SystemWeaver建立了一个全自动的过程,其组成的集成工具链由于能够支持数据一致性,支持全面追溯车辆级需求,因此为设计师带来了“正确的设计”和“实施变更的灵活性”,从而使得相关的设计和验证时间,减少了 50%,从9到12个星期缩短到6至8个星期。

CEVT的成功验证了一种工作模型的有效性,那么对于有更多需求的用户而言,该如何协调各个学科和部门的人来协调完成汽车电子电气架构设计呢?

西门子数字化工业软件日前发布的《车辆电气电子架构设计的实际考量因素》中列举了包括拓扑、功能安全、网络安全、动力模式、处理器/网络和网关负荷、输入/输出(I/O)连接性、ECU/传感器/执行器、重用等各种状况,给出了更为详尽的技术实践路径。

重叠冗余传感器能够提高 ADAS和自动驾驶系统的功能安全完整性水平

电动动力系统车辆典型动力模式扩展汇总表

每个功能域的典型ECU处理类型举例

舒适上下车特征举例。该特征将方向盘上移,将座椅后移,上下车, 并在车辆启动时归位。

一个人是否健康,神经网络是重点;一辆电动汽车是否智能,电子电气架构是关键。当所有的电动汽车企业都建立了一套完整的方法论和工具来解决电子电气架构的问题时,就意味着汽车作为交通工具,距离成为“被安装了四个车轮的智慧终端”的日子,就在眼前。

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