整车电子电气架构演进
整车电子电气架构演进
什么是汽车电子电气架构？
电子电气架构：EEA，Electrical/Electronic Architecture
根据百度百科的解释：“汽车电子电气架构是集合了汽车的电子电气系统原理设计、中央电器盒设计、连接器设计、电子电气分配系统等设计为一体的整车电子电气解决方案”的概念，由德尔福(DELPHI)首先提出。具体就是在功能需求、法规和设计要求等特定约束下，通过对功能、性能、成本和装配等各方面进行分析，将动力总成、传动系统、信息娱乐系统等信息转化为实际的电源分配的物理布局、信号网络、数据网络、诊断、电源管理等电子电气解决方案（如图1所示）。
图1 整车电子电气架构与功能域
EEA不仅在汽车中经常使用，也在航电系统、工业自动化以及国防系统等其他控制系统中有广泛应用。
EEA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、线束设计等不同层面的开发活动，如图2和图3。
图2 基于PREEvision的EEA开发模式
图3 基于PREEvision的EEA设计
电子电气架构演进
随着移动互联网在消费者生活领域的广泛渗透，人们的生活习惯和价值取向开始转移。伴随互联网尤其是移动互联网的飞速发展，人类的生产生活重心逐步转移至虚拟的赛博空间(Cyberspace)中。尤其是2007年苹果创造出智能手机这种便携化的智能终端后，不论是网上购物、网上娱乐、网络社交、移动支付、网络咨询，还是在线政务、线上办公、在线教育等生产生活活动，都在逐步地向赛博空间转移。未来还将有更多的老百姓被转化为网民，并更多地“生活”在赛博空间中。
人类生产生活逐步向赛博空间转移的过程中，也会对PC、平板电脑、手机或其他智能终端等消费电子产品的使用习惯和喜好向其他人类生产生活工具上转移。一旦其他工具具备了PC、平板或手机相应特征，就会形成市场需求，因为人类又多了一种智能终端能够与赛博空间进行连接，熟悉的、便利的互联网应用又可以在新工具和设备上运行，方便了生活，提高了生产效率。
汽车的驾驶自动化(Drving Automatization)趋势在很久很久以前就已经产生了。了解下Global OEM的Demo项目，甚至上知网搜索下相关论文，就会发现ADAS是多么古老的一种技术了，远远早于近几年的人工智能热潮。但是，随着特斯拉Model S、Model X等一系列车型的推出，使人们对汽车智能化(Intelligence)有了新的期待。仔细品一下Automatization和Intelligence这两个单词的含义，个人认为还是Intelligence含义更丰富。因此，汽车智能化，不仅包括了驾驶自动化，也包括智能网联、智能交互（以及后续的智能座舱）等数字化和信息化趋势。
也因为特斯拉等新玩家的创新性车型的推出，人们开始对汽车有了以下这种强烈的预期（图4），即智能汽车。所谓的智能汽车，基本是要对标着手机、PC这种数字化/信息化的半导体设备去了。
图4 智能汽车：拥有四个轮子的大型智能手机
既然老百姓的需求是“智能汽车”，那么具备“智能汽车”特征的车型就会有更多市场需求，客户也更加愿意买单。那么表征智能汽车的核心智能化功能都有哪些呢？按照汽车智能化的趋势（即CASE，Connected互联、Autonomous自动、Sharing共享、Electric电动），智能驾驶、智能座舱、智能网联应该就是终端用户期待的功能。以上的这些功能，相对于曾经汽车电子的功能，复杂度有很大提升。为了实现以上复杂功能，我们需要软件的SOA架构，我们需要基于服务的通信，我们需要满足车规的RTOS（实时操作系统），我们需要FOTA （固件空中升级），总之，我们需要一台软硬件解耦的、能够用软件来定义功能的汽车。这就需要一个大大的前提——集中化的EEA。这又是为什么呢？
先进行粗略分析。首先，看看当前的整车EEA现状：a) 电子单元：众多分散的运算&控制单元；b) 电气单元：发动机、伺服电机、电磁阀等; c) 执行机构：机械、液压、气门机构... 也就是说，当前的汽车只是一台相对精密的机电一体化设备（Mechatronics，隶属于控制工程范畴，还需进一步电气化），而非数字化/信息化的半导体设备（ICT范畴），距离智能手机有些遥远。但是消费者目前想要的是一台像手机一样的车（智能终端、电子设备）。究竟如何才能使汽车朝向一台大型的“电子”设备转型呢？答案是继续提高电气化程度，即电子电气架构从分布式向集中式发展，直到形成真正的车载中央计算机。接下来，分为两个具体维度进行分析：
2.2.1 整车设计/制造维度
从整车的设计/制造维度讲，若汽车继续按照当前的分布式架构发展，且不说算力是否满足，单就车辆物理安装空间上讲就有问题。可能会导致难以布置更多ECU和更多线束；更多的ECU和更多的线束，势必导致组装困难，只能继续依靠人工。伊隆马斯克也曾为过度依赖自动化产线而焦头烂额，之后也曾发誓要对汽车进行“线束革命”，说明过多复杂线束和过多ECU的安装会严重影响产线的高度自动化。而集中式电子电气架构，能够逐步平抑ECU和线束的增长趋势，甚至到达某个时间节点之后，能够促进大幅减少ECU和线束用量，降低EEA 网络拓的扑复杂度。倘若确实能够减少ECU数量和线束用量，也就能够降低电子电气系统的重量，对整车的轻量化设计目标也有帮助。
电子电气架构的集中化，就意味着单个ECU的“扩容”，以及多个ECU的“合并”。换句话说，ECU要越来越大型化，算力要高，功耗/成本还都需要进行控制。结论是什么？需要大型的、高算力的、制程小的（意味着低功耗）车载SOC芯片。为什么要用SOC芯片？因为通过堆大量算力低的芯片做控制器不可行；芯片多，集成度低，PCB板以及域控制器太大不好布置（想象一下Demo车的后备箱塞满工控机的场景），功耗和成本也高。总之，集成化程
度高是刚需，SOC芯片又能够较好的解决这个问题。各个芯片玩家疯狂扩大SOC规模（从英伟达Xavier和ORIN，到特斯拉FSD芯片，甚至Mobileye提供EyeQ5的开放方案），也是为了解决这个痛点。所谓“规模”，实质是指算力，DMIPS/TFLOPS/TOPS都要足够高。
有了强大而“趁手”的芯片，就能“攒”出来满足集中化要求的ECU了。不管是叫DCU（域控制器），还是HPC（高性能计算机），甚至是VCC（车载中央计算机），也不过是表征一下ECU有多大规模。
综上论述，从整车维度讲，大型SOC芯片（以及基于大型SOC芯片构建的大型域控制器/高性能计算机）和先进线束都是集中化EEA的关键基础技术。
2.2.2 价格/成本维度
不管是什么产品，到了只拼价格/成本的竞赛，基本意味着没有太大创新了。因为创新是有代价的，创新是很“贵”的一件事，因此我相信集中化EEA也会遵循发展的常识。最开始是功能导向，为了实现某些关键功能的落地而不惜代价，价格/因素会较少考虑；然后是性价比导向，关键功能实现了，为了体现性价比，就会把手伸到“别人的地盘”，即几个大型ECU通过吸收其他专用小型ECU的功能（把小型ECU从车上干掉，平抑整个系统的成本），通过集成更多功能来保持“虽然贵，但是功能也强大”的性价比优势；最后是成本导向，大型ECU 的功能scope确定了、“扩张边界”也确定了，就得比价格/成本了。然后不停的往复循环以上逻辑。
当前的智能驾驶域，在L0-L2已经相对成熟，因为该级别的各个ADAS功能相对确定，因此边界已经清晰了，那么开始打“性价比”牌和赤裸裸的“价格”牌也就不奇怪了。而L2+到L3还在比拼功能落地，那么价格因素就可以适当妥协（当然不能无限妥协，毕竟做产品归根结底是做生意，钱永远是最重要的）。
总之，若把智能驾驶、智能座舱的复杂功能作为必定要实现的“既定事实”看的话，集中化EEA还是“省钱”的。因为，即便假设分布式EEA从技术角度能够实现复杂功能，成本也会非常高。
以上，也可以回答作者作为一个做量产ADAS/AD的技术人员，为什么要关注整车电子电气架构演进的原因。因为关注EEA的进化，实质是关注前装量产高级别自动驾驶功能的落地节奏，以及汽车数字化、软件化的推进节奏！
集中化EEA
根据下图的描述，一般EEA从分布式到中央集中式需要经历三个阶段，即分布式-域集中-中央集中。
图5 电子电气架构演进的三个阶段
集中式EEA类型
4.1 三域EEA（域集中式EEA）
三域，顾名思义，是指车辆控制域、智能驾驶域和智能座舱域。其中，车辆控制域基本将原动力域、底盘域和车身域等传统车辆域进行了整合（整合更多是系统层面的概念，并不一定是硬件层面合并，因此并不是说这个域中其他ECU就不存在，或者就减少了）；智能驾驶域和智能座舱域则专注实现汽车的智能化和网联化。涉及的零部件主要有4类，车控域控制器（VDC，Vehicle Domain Controller）、智能驾驶域控制器（ADC，ADAS\AD Domain Controller）、智能座舱域控制器（CDC，Cockpit Domain Controller）以及若干高性能网关，其中：
?VDC作为Private DCU，负责整车控制，实时性安全性要求高.
?ADC作为Public DCU，负责自动驾驶相关感知、规划、决策相关功能的实现；?CDC作为Public DCU，负责HMI交互和智能座舱相关（甚至整合T-Box）功能的实现.
三域EEA算是非常彻底的域集中式EEA。
三域EEA常见的实践包括：
4.1.1 大众MEB平台的E3架构
大众的MEB平台（首款车ID3）的E3架构，即由3个车辆应用服务器（ICAS，即In-Car Application Server）组成的域集中式EEA，具体包括：车辆控制服务器ICAS1、智能驾驶服务器ICAS2和信息娱乐服务器ICAS3（如图6所示）。通过ICAS这种大型域控制器，逐步得将本域的其他ECU的软件功能（如智能传感器Smart Sensor的一些功能Applications，以及基础软件Basic Services）逐步向ICAS中转移，直到其他ECU（本域的传感器和执行系统）慢慢被合并。
图6 大众MEB平台的E3架构示意图
E3的骨干网采用车载以太网实现，如下图所示。由图可知，车控域控制器需要更多DMIPS 算力，因此除了提供MCU（Micro Controller Unit）外，还有一个多核ARM作为MPU （Micro Processor Unit）。ICAS1作为Conti提供的方案，不知道这颗MPU会采用谁家的芯片。
图7 E3架构中车控域控制器（ICAS1）与智能座舱域控制器（ICAS3）的连接示意图
4.1.2 宝马iNEXT车型的三域架构
宝马iNEXT车型的EEA也包括3个域控制器，分别是BDC（body Domain Controller，对应VDC），SAS（即ADC）以及MGU（Media Graphics Unit，对应CDC）。
宝马ADC的hPAD版本，主要由 1xMCU（TC397）+ 2xCPU（Intel Denveton）+ 2xSOC （Mobileye EyeQ5，1个软硬件一体，1个开放）。
宝马ADC的uPAD版本，主要由1xMCU + 1xCPU（Intel Xeon）+ 3xSOC（Mobileye EyeQ5，1个软硬件一体，2个开放）。
4.1.3 华为的CC架构
华为的“计算+通信”架构（CC架构）比较特殊，把智能网联也囊括了，应该是IOT视角的中心计算（云）+通信（管）+边缘计算（端）这种思路。从华为的视角，所有业务都分为“云”、“管”、“端”；把端做多做大了，就像往悬崖对面拉了更多的锁链，桥梁（华为的“管”，一端是5G基站、路测单元等设备，另一端是类似T-Box等设备）就更结实稳固了。手机、汽车、智能家居（华为的智慧屏），都属于各种“端”。而华为的汽车三域架构，也属于“端”（车端）的范畴。因此车端的EE架构算是CC架构包含的一个“小架构”，也
是VDC、ADC、CDC和网关等部件组成，而且把T-box也作为。另外，华为将ADC叫做MDC（大名鼎鼎的“移动数据中心”，Mobile Data Center）。
图8 华为CC架构
4.1.4 伟世通的三域EEA方案
伟世通的三域EEA方案（概念），也是三个域控制器，Body Super Core即为VDC，ADAS Super Core即为ADC，Cockpit Super Core即为CDC。
图9 伟世通的三域EEA方案
4.2 Zonal EEA（中央集中式EEA）
Zonal EEA有几个关键组成，即车载中央计算机（VCC，Vehicle Central Computer）、区控制器（ZCU，Zonal ECU）、环形链接的以太网TSN组成的主干网及CAN/LIN/10BaseT1s区内网、双电源冗余供电及区域内智能分级供电。
图10 Zonal EEA示意图
简单讲，分布式架构就是“计算的分布式，供电的集中式”；而Zonal EEA就是“供电的分布式，计算的集中式”，正好反过来。Zonal EEA不仅能将计算资源集中，便于软硬件分离；也给整车各个控制器的电源管理带来很多想象力。
4.2.1 车载中央计算机（VCC）
定位：VCC在车辆中的定位是中央计算机，核心定位是实现智能驾驶和智能座舱相关的业务逻辑；并且具备网联功能，连接车端（边缘侧）和云端。VCC的操作系统的可能实现形式，比如会是Classic AUTOSAR、Adaptive AUTOSAR（POSIX OS）和Linux（如图11所示）。Classic AUTOSAR覆盖安全性和高实时性需求，Adaptive AUTOSAR覆盖灵活的安全性需求，Linux只需要QM。
图11 博世对于车载中央计算机OS的一些见解
架构：VCC这种中央计算机的软件架构，可能会是基于Adaptive AUTOSAR的SOA（面向服务的架构）；硬件架构，可能会是多颗大型SOC芯片，甚至会有专用SOC搭配（例如纯粹的AI加速核）；芯片间通信，可能会是以太网或PCIe。
算力：DMIPS算力至少250k，可能需要500k；TOPS(int8)算力至少600；若车路协同落地，TOPS算力可能会往云端转移，例如车端至少300+云端AI算力。
接口支持：支持Automotive Ethernet，以及Fast Ethernet (OBD)。
VCC整体特点的总结：可扩展的计算能力，可升级的软件能力。
4.2.2 区控制器（ZCU）
定位：ZCU主要充当网关、交换机和智能接线盒的角色；提供并分配数据和电力，并实现车辆特定区域的feature，如图12所示。
图12 区控制器的一种设计方案
具体来讲：
?关于数据分发：1.支持任何类型的传感器、执行器和Display（显示器）的接口；2.
区域内，区控制器与低阶的ECU通信时，有可能会用10BaseT1s（无屏蔽双绞线以太网1）代替其他的通信方式，比如CAN、FlexRay等；因此，也会充当IP-based 设备（以太网通信设备）与骨干网（车载中央计算机与区控制器级之间的以太网通信）之间的交换机角色；当然，如果区域内的通信不完全被10BaseT1s以太网替代时（有CAN、LIN等通信存在），还会充当传统设备的网关；3.关于TSN主干网（以太网），要具备高带宽和实时通信，同时保证可靠性和fail-operational特性；
4.e Switch/eFuse功能.
?关于分级配电（供电）：1.一级配电网络，双电源（冗余）将电力输送到区控制器；
2.二级配电网络，区控制器负责将电力继续向下输送到底层控制器，因此区控制器需
要具备eFuse/高边power distribution功能；
?关于车辆特定区域的feature实现：区控制器会配置ASIL等级高的MCU来实现车辆区域的各种基本功能。同时保证系统功能安全。
接口支持：
?车载以太网：10BaseT1s/100BaseT1/1000BaseT1；
?I2C/I3C/CSI/DSI/I2S
?PCIe/GMSL/FPDLink
?LIN/CAN/CANFD/PSI5/UART/SPI
ZCU除了以上基本特性外，可能也会涉及到一些变迁，比如逐步“吸收”区内其他ECU的功能。第一阶段，可能是相对通用化的ZCU，采用标准化软件模块，兼容现有ECU网络（CAN/LIN/FlaxRay）；作为数据转发设备，将区内的功能在服务层面就行抽象；第二个阶段，会以降低区内ECU数量为目的，整合其他ECU功能，并将控制I/O虚拟化。可能带来的影响：ZCU的对于计算需求增大，MCU难以满足算力需求，可能还需要增加MPU（增加纯DMIPS算力的SOC，比如Denverton甚至Xeon）来满足算力需求。
图13 ZCU与区内其他传感器与执行器之间的配合关系（区内架构图）
具体的变迁方式，如下图所示。
图14 区控制器的“扩张”和功能的集中化趋势
4.2.3 基于Zonal EEA的通信架构
Zonal EEA的通信主要包括主干网（1000BaseT1）和区内网（10BaseT1s/100BaseT1/CAN/ CANFD/FlexRay）。
其中，主干网主要采用千兆车载以太网，用于连接VCC和ZCU，实现面向服务的通信（Service-Oriented Communication）；要实现的通信协议有：SOME/IP（IP中间件）、DoIP（IP诊断）、UDPNM（基于UDP的网络管理）、TSN（802.1Qbv/CB/Qbu /Qch/Qci...，即车载时间敏感网络）、XCP（标定测量）等。另外，针对信息娱乐和网联服务，还需要实现HTTP。
区内网则主要是实现面向信号&PDU的通信（Signal-Oriented Communication），带宽在500k（CAN）、2M（CANFD）、10M（10BaseT1s）和100M（100BaseT1）不等。未来的趋势，可能会逐步被10BaseT1s取代（伴随着上文提到的功能集中化趋势）。
实现SOA需要面向服务的通信。基于HTTP及SOME/IP(车载)的以太网通信，能够提供更高的带宽及灵活性；同时可以尽最大可能地使用下图（图15）的通信栈中的协议和标准，简化车载通信类型。
图15 面向服务的通信常见协议
4.2.4 基于Zonal EEA的SOA软件架构
SOA架构，具备什么优点呢？根据大众软件定义汽车材料的描述，有以下优点：
?基于服务发现&订阅发布模式的动态绑定特性
?基于REST的数据表征（统一接口，无状态stateless，关注点分离separation of concerns）
?接口的前后兼容性
?软件可更新性（Updateability）、软件可移植性（Portability）、组件可重用性（Reusability）、硬件可升级性（Upgradeability）
图16 在VCC和ZCU上实现SOA
具体地，车载中央计算机（VCC）中基于多芯片的软件部署架构，也将会是SOA架构，如图17所示。
图17 SOA在VCC中的实现
4.2.5 Zonal EEA的一些优势
伊隆马斯克曾高调宣称：Model Y线束长度减少到100米。想要达到这个目标的实际难度是很大的，但是这种提法的理论依据确实还是很充分的。
图18是博世建立的一个理论模型，对不设置区控制器（左边）和设置了区控制器（右边）的线束长度对比。很明显，所有外围ECU直连车载中央计算机，线束只多不少，线束拓扑非常不合理；只有设置了相应的区控制器，线束拓扑才得以简化，线束密度也大大降低。因此，Zonal EEA说能够降低线束长度，减少线束质量，是有理论支撑的。线束复杂度和长度减少了，装配就简化了，也能大大提高产线的自动化水平，提高制造能力。当然，这就需要开发出更为先进的整车线束链接。可能德尔福拆分时，把动力部分作为SpliCo拆出去，ADAS和德尔福派克（线束工厂）作为RemainCo留下来，改名为APTIV，也是为了开发SVA架构更方便吧。控制器和线束的设计制造能力都在，可以更好的形成系统方案。
图18 Zonal EEA如何减少线束
图19是博世用PREEvision搭的线束拓扑（转成PPT展示），模拟Zonal架构layout出来的线束拓扑。线束复杂度和长度降低幅度不小。
图19 基于PREEvison模拟的线束拓扑
图20，基于Zonal EEA的通信方式，会从Signal-Oriented通信（CAN/CANFD）切换到Service-Oriented通信（以太网，和以太网TSN），便于SOA（基于服务的软件架构）在车辆上的实现。
图20 基于服务的通信
4.2.6 Zonal EEA的常见实施案例
特斯拉的Zonal EEA：特斯拉的CCM（Central Computing Module），其实是伪“中央计算机”，主要是由Autopilot ECU和MCU（Media Control Unit，即IVI车机）以及网联模块组成的，封装在一个控制器中（液冷系统冷却）；
图21 朱玉龙大佬总结的Model3 Zonal EEA
丰田的Zonal EEA：丰田的EEA属于典型的Zonal-EEA。首先，在硬件上，通过ECU的集成来降低控制器成本；软件上，使用基于Adaptive AUTOSAR和Classic AUTOSAR的SOA 架构，实现便捷的软件迭代和功能的可扩展性；线束上，最大程度减少线束长度，降低线束设计复杂度，减重降本，提高产线自动化；安装空间上，集中化的架构减少了ECU数量和线束长度，腾出更多空间，为后续迭代预留空间。
图22 丰田的Zonal EEA概念
国外汽车车身开发与制造技术(20201003181215)
国外汽车车身开发与制造技术 发布日期：[2005-3-9] 共阅[202]次 ? 东风汽车工程研究院汪卫东 车身是一个品牌的标志和象征，它代表着汽车开发的水平，在汽车开发中占有主体地位。国外汽车企业在车身开发、制造方面广泛采用最先进的设计制造技术进行全新开发和超前开发，开发队伍及其组织机构的管理模式也发生了巨大的变革，使得车身的开发周期越来越短，创新的车型越来越多。 众所周知，国际大型汽车集团均以家用车辆（轿车和MPV ）为绝对主导产品。由于车身总成占这些车型整车总质量和成本的一半左右，并代表了公司产品的品牌形象，加之对其投资的巨大，各集团公司均把车身开发放在整车开发的首要位置。车身开发周期的长短是决定整车竞争力的大小和成本高低的关键因素。国际领先汽车集团的车身开发周期在近10年来已大幅度缩短。20世纪90年代初期，车身开发周期为3?4年，近年已减为1.5?3年, 10年间缩短了近一半时间。分析其原因，开发和研究的方法、先进设计与制造技术的采用、组织管理模式的变革等方面的因素起着决定性作用。 充分进行超前开发和研究 造型设计的超前开发 在近几届国内外汽车博览会上，各大公司纷纷推出了自己在未来 5 年、10 年甚至15 年拟推出产品 的概念样车，这种使用当今技术或许根本无法制造的造型，起到了引导用户心理、预测用户对新概念车的反应的作用，也给车身设计和制造技术提出了极具挑战性的目标。 结构设计的超前开发 结构设计的超前开发一方面用于配合造型的超前开发，推出概念样车；另一方面可通过较长时间的超前开发，将其成果逐步移植在正在开发产品上，如翼式开启车门、组合式车身等均是经过了较长时间的超前开发。目前有关公司进行超前开发的低能耗（低风阻、质量轻）电动汽车车身可能在不久的将来实现商业化应用，另外，结构的超前开发也为汽车满足日益严格的安全法规打下良好的基础。新技术的超前研究 在这方面，正、侧向安全气囊等应用技术都经历了10 年或更长时间的超前研究才得以广泛应用，整车浸锌技术、双面
分布式汽车电气电子系统设计和实现架构
分布式汽车电气电子系统设计和实现 架构
分布式汽车电气/电子系统设计和实现架构在过去的十几年里，汽车的电气和电子系统已经变得非常的复杂。今天汽车电子/电气系统开发工程师广泛使用基于模型的功能设计与仿真来迎接这一复杂性挑战。新兴标准定义了与低层软件的标准化接口，最重要的是，它还为功能实现工程师引入了一个全新的抽象级。 这提高了软件组件的可重用性，但不幸的是，关于如何将基于模型的功能设计的结果转换成高度环境中的可靠和高效系统实现方面的指导却几乎没有。 另外，论述设计流程物理端的文章也非常少。本文概述了一种推荐的系统级设计方法学，包括、分布在多个ECU中的网络和任务调度、线束设计和规格生成。 为什么需要AUTOSAR? 即使在同一家公司，“架构设计”对不同的人也有不同的含义，这取决于她们站在哪个角度上。物理架构处理系统的有形一面，如布线和连接器，逻辑架构定义无形系统的结构和分配，如软件和通信协议。当前设计物理架构和逻辑架构的语言是独立的，这导致相同一个词的意思能够完全不同，设计团队和流程也是独立的，这也导致了一个非常复杂的设计流程(如图1所示)。
图1：物理和逻辑设计流程。 这种复杂性导致了次优设计结果，整个系统的正确功能是如此的难于实现，以致于几乎没有时间去寻求一种替代方法，它可导致更坚固的、可扩展性更好的和更具成本效益的解决方案。为了实现这样一种解决方案，设计师需要新的方法，它能够将物理和逻辑设计流程紧密相连，并依然允许不同的设计团队做她们的工作。 新兴的AUTOSAR标准为系统级汽车电子/电气设计方法学提供了一个技术上和经济上都可行的选择，尽管它主要针对软件层面，即逻辑系统的设计。不过，大量广泛的AUTOSAR元模型及其丰富的接口定义允许系统级电子/电气架构师以标准的格式表示她的设计思想。从经济上看，AUTOSAR标准打开了一个巨大的、统一的市场，它使得能够创立合适的设计工具。
汽车车身构架开发研究
汽车车身构架开发研究 目前，汽车产品的市场竞争越来越激烈，不仅仅表现在产品投放市场的速度上，而且表现在产品价格上。前者反映了企业的产品研发方法和能力，后者则更多表示了企业控制产品开发和生产成本的水平。20年前一般全新产品(不包含构架)开发需要5~6年的时间，而目前轿车的开发周期只有2~3年左右，今后新产品的寿命周期还将进一步缩短为一年半~两年左右的时间。 驱动主机厂开发周期显著缩短的原因主要有三个，其一采用了严格的质量法对产品过程进行了严格的监控，其二是采用了大量的虚拟仿真手段代替物理试验，其三是采用了构架(平台)策略，新产品的改型工作较小，开发验证工作少。在此基础上，现在许多汽车厂每年都能推出新的产品(局部改型)，不断满足市场的需求，想采用一款产品长时间占据市场的时代已经一去不复返了。 构架策略的意义 为降低成本，很多汽车巨头均在减少汽车的平台数，大众由原来的32个减为目前的5个；雷诺由25个减为10个；丰田也由15个减为5个；通用计划由原来的16个减为7个。但是，各汽车巨头每年推出的车型并没有少。福特汽车公司早在1990年就已开发了V8、V6等系列的模块式发动机。通用汽车公司采用模块化技术将汽油发动机数量由27种减为13种，柴油发动机由7种减为4种，变速器从19种减为6种。 实际上，汽车构架在很大程度上已经决定了产品的性能，如操纵稳定性、加速性能、燃油经济性、碰撞安全性、结构耐久性和发动机的动力性和经济性等。因此构架的开发和设计工作占用了整个产品开发的大部分时间，如果能充分利用汽车已有的构架或者开发出满足多种车身型式的构架将大大降低开发风险和产品开发成本。 而对于国际化运作的汽车集团，汽车构架的策略和开发显得尤为重要。这些集团为了抢占全球不同汽车市场，不可能在某个细分产品为每个市场都开发一款全新的产品，而只需要选定某个构架，在此基础上开发一款主导车型，然后在此基础上进行造型差异化、性能差异化和品牌差异化就能达到构架最大化利用，多快好省地开发出系列产品。 此外，构架的共用，实际上在某种程度上是整车构架零件的共用，也就是说零件在不同程度上实现了共享。除构架件外，还有很多小到如内饰灯、转向灯、门拉手、门铰链、门锁、点烟器、加油小门，大到后视镜、天窗、蓄电池等。在多个车型，乃至多个构架之间实现零部件的共用也是降低开发成本的重要方法。如果能从广义的范围内实现产品部分共享或者设计概念的共享，也能减少因为产品验证方面所带来的费用，共享所降低的成本更为可观。 构架特点 构架是由一系列的零部件和总成构成的，代表了整车的关键性能。如果将这些零件按照系统进行分类，如表1所示。 如果将这些构架零件装配在一起，就得到图1所示的整车构架。 汽车构架(architecture)，也指我们经常所说的平台(platform)，它是汽车产品开发的基础，它在最大程度上体现了基于该构架开发的系列产品的主要性能。它具有以下特点：
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分布式汽车电气/电子系统设计和实现架构在过去的十几年里，汽车的电气和电子系统已经变得非常的复杂。今天汽车电子/电气系统开发工程师广泛使用基 于模型的功能设计与仿真来迎接这一复杂性挑战。新兴标准定义了与低层软件的标准化接口，最重要的是，它还为功能实现工程师引入了一个全新的抽象级。 这提高了软件组件的可重用性，但不幸的是，关于如何将基于模型的功能设计的结果转换成高度环境中的可靠和 高效系统实现方面的指导却几乎没有。 此外，论述设计流程物理端的文章也非常少。本文概述了一种推荐的系统级设计方法学，包括、分布在多个ECU中的网络和任务调度、线束设计和规格生成。 为什么需要AUTOSAR? 即使在同一家公司，“架构设计”对不同的人也有不同的含义，这取决于他们站在哪个角度上。物理架构处理系统的有形一面，如布线和连接器，逻辑架构定义无形系统的结构和分配，如软件和通信协议。目前设计物理架构和逻辑架构的语言是独立的，这导致相同一个词的意思可以完全不同，
设计团队和流程也是独立的，这也导致了一个非常复杂的设计流程(如图1所示)。 图1：物理和逻辑设计流程。 这种复杂性导致了次优设计结果，整个系统的正确功能是如此的难于实现，以致于几乎没有时间去寻求一种替代方法，它可导致更坚固的、可扩展性更好的和更具成本效益的解决方案。为了实现这样一种解决方案，设计师需要新的方法，它可以将物理和逻辑设计流程紧密相连，并仍然允许不同的设计团队做他们的工作。 新兴的AUTOSAR标准为系统级汽车电子/电气设计方法学提供了一个技术上和经济上都可行的选择，尽管它主要针对软件层面，即逻辑系统的设计。不过，大量广泛的AUTOSAR 元模型及其丰富的接口定义允许系统级电子/电气架构师以标准的格式表达他的设计思想。从经济上看，AUTOSAR标准
基于模型的整车电子电气架构设计
基于模型的整车电子电气架构设计 来源：北京经纬恒润科技作者：佚名2010年12月07日 09:30 [导读]随着燃油经济性、环境保护和道路安全要求的逐步加强，汽车电子电气架构设计中必须要考虑系统整体优化，并需要提高开发效率、缩短开发时间，此时基于模型的方法就变 关键词：电子电气整车 随着燃油经济性、环境保护和道路安全要求的逐步加强，汽车电子电气架构设计中必须要考虑系统整体优化，并需要提高开发效率、缩短开发时间，此时基于模型的方法就变得非常重要。采用这种方法必须要借助工具才能实现，PREEvision是整车厂中常用的系统架构设计及优化工具。其功能包括需求开发、逻辑功能设计、网络和部件架构、电气系统和线束设计以及拓扑结构设计。该工具涵盖了从概念原型设计阶段到具体详细设计阶段，并支持大型工程团队的详细开发和系统规范制定工作。本文依托该工具对基于模型的整车电子电气架构设计进行介绍。 开发流程 为了能够保证电子电气架构体系的质量，电子电气架构开发需要按照一定的流程进行开发，电子电气架构开发流程主要包括：确定车型市场定位，对标分析，需求开发，架构模型设计、输出方案设计文件等步骤。 1)市场定位 市场企划部或车型战略部通过市场调研，分析待开发车型的市场表现，调研销售人群需求，根据当前市场状况及对未来市场的评估，确定待开发车型的定位、外形、风格、预销售地区、市场前景等内容。此时的车型定位决定了后续对标工作的车型以及电子电气系统开发的复杂程度。 2)对标分析 在对新车型进行开发之前，一般需要选择一款或几款企业内部的既有车型以及市场表现较好的竞争对手车型进行全面的对标分析，获取对标车型的相关功能与非功能特性。对标分析包括以下内容：电子电气特性配置;功能需求规范;车辆驾驶与操作的测量;CAN总线测量;供电系统分析;电子电气拓扑分析;ECU节点技术规范分析;电子电气成本分析等方面。 对标工作量较大时，对标成果包含的信息很多，一般不采用文档的形式保管，而是将对标数据保存到企业数据库中，比如PREEvision所提供的电子电气系统数据库中。对标分析的结果，可用于分析现有车型的不足、提出新的功能需求并为新车型的设计提供蓝本和素材。 3)需求开发 需求开发的工作需要结合车型市场定位与对标结果，并结合以往车型的相关数据开展。主要包括确定需求规范与制定评判准则两方面内容。
汽车电气系统的组成与特点
电气 一、汽车电气系统的组成 现代汽车所装备的电气系统，按其用途可大致归纳并划分为下面四部分： 1．电源系统 电源系统包括蓄电池、发电机及其调节器。前两者是并联工作，发电机是主电源，蓄电池是辅助电源。发电机配有调节器的作用是在发电机转速升高时，自动调节发电机的输出电压使之保持稳定。 2．用电系统 汽车上用电系统大致可分为以下几类： (1)起动系：主要机件是启动机，其任务是起动发动机。 (2)点火系：它是汽油发动机的组成部分，包括电子点火系统或传统点火系统的全部组件。其任务是产生高压电火花，按发动机的工作顺序点燃气缸内的可燃混合气。 (3)照明系统：包括车内外各种照明灯以及保证夜间安全行车所必须的灯光，其中以前照明灯最为重要。军用车辆还增设了防空照明。 (4)信号系统：包括电喇叭、蜂鸣器、闪光器及各种信号灯等，主要用来保证安全行车所必要的信号。 (5)电子控制系统：主要指由微机控制的装置，包括：电子控制点火装置、电子控制燃油喷射装置、电子控制防抱死制动装置、
电子控制自动变速装置等，分别用来提高汽车的动力性、经济性、安全性、排气净化和操纵自动化等性能。 (6)辅助电器：包括电动刮水器、低温起动预热装置、空调器、收录机、点烟器、防盗装置、玻璃升降器、座椅调节器等。辅助电器有日益增多的趋势，主要向舒适、娱乐、保障安全方面发展。 3．检测系统 包括各种检测仪表如电压表、电流表、水温表、油压表、燃油表、车速里程表、发动机转速表和各种报警灯，用来监测发动机和其它装置的工作情况。 4．配电系统 配电系统包括中央接线盒、电路开关、保险装置、插接件和导线等，以保证线路工作的可靠性和安全性。 二、汽车电气系统电系的特点 汽车电气系统具有以下四个特点： 1．低压 汽车电系的额定电压有12伏（V）、24V两种，汽油车普遍采用12V电系，而柴油车多采用24V电系。电器产品额定运行端电压，对发电装置12V电系为14V；对24V电系为28V。对用电设备电压在0.9～1.25倍额定电压范围内变动时应能正常工作。 2．直流 汽车电系采用直流是因为起动发动机的启动机，为直流串激
汽车车身模态分析研究综述
汽车车身模态分析研究综述 北京信息科技大学研1202班姓名：曹国栋学号：2012020045 摘要：车身是汽车的关键总成。它的构造决定了整车的力学特性，对白车身进行模态分析不仅能考察车身结构的整体刚度特性，而且可以指导人们对车身结构进行优化以及响应分析。因此，研究车身模态分析具有重要的意义。本文综述了近几年国内外在车身模态分析领域内的研究，总结了研究理论和试验方法，并进行归纳。最后，对未来的研究工作提出了一些展望。 关键词：车身；模态分析；有限元模态；试验模态；结构优化 0 前言 随着计算机技术的发展和仿真技术、有限元分析技术的提高，计算机辅助设计和分析技术几乎涵盖了涉及汽车性能的所有方面，如刚度、强度、疲劳寿命、振动噪声、运动与动力性分析、碰撞仿真和乘员保护、空气动力学特性等，各种计算机辅助设计软件为汽车设计提供了一个工具平台，极大地方便了汽车的设计。 车辆在行驶过程中，车身结构在各种振动源的激励下会产生振动，如发动机运转、路面不平以及高速行驶时风力引起的振动等。如果这些振源的激励频率接近于车身整体或局部的固有频率，便会发生共振现象，产生剧烈振动和噪声，甚至造成结构破坏。为提高汽车的安全性、舒适性和可靠性，就必须对车身结构的固有频率进行分析，通过结构设计避开各种振源的激励频率。 车身结构模态分析是新车型开发中有限元法应用的主要领域之一，是新产品开发中结构分析的主要内容。尤其是车身结构的低阶弹性模态，它不仅反映了汽车车身的整体刚度性能，而且是控制汽车常规振动的关键指标，应作为汽车新产品开发的强制性考核内容。有限元模态分析和试验模态分析方法是辨识汽车结构动态性能的一种有效的手段，在汽车车身动态性能研究中得到了广泛应用。采用有限元方法对白车身进行模态分析，识别出车身结构的模态参数，并通过模态试验验证了有限元模型的正确性，为改型设计提供参考依据，是汽车开发设计与优化的一般流程。 因此，研究车身结构模态分析，进行车身轻量化设计和优化，对于提高国产轿车的自开发与科技创新能力，具有重要的理论意义和工程实用价值。 1 车身模态分析的一般理论 1.1 模态分析基本理论 模态分析的经典定义即以模态矩阵作为变换矩阵，将线性定常系统振动微分方程组中的物理坐标进行坐标转换变到模态坐标上，从而使系统在原来坐标下的耦合方程变成一组互相独立的二阶常微分方程进而成为一组以模态坐标及模态参数描述的独立方程[1]。 在实际的结构动力分析中，一般将连续结构离散化为一个具有n个有限自由
电动汽车结构与原理
1.纯电动汽车: 指由蓄电池或其他储能装置作为电源的汽车。 指将一部分动能转化为电能并储存在储能设备装置内的制动过程。 指电动汽车在动力蓄电池完全充电状态下，以一定的行驶工况，能连续行驶 的最大距离。 4. 逆变器：指将直流电转化为交流电的变换器。 5. 整流器：指将交流电变化为直流电的变换器。 DC 变换器：指将直流电源电压转换成任意直流电压的变换器。 7. 单体蓄电池：指构成蓄电池的最小单元，一般由正、负极及电解质组成。 8. 蓄电池放电深度： 指称为“DOD ,表示蓄电池的放电状态的参数，等于实际放电 量与额 定容量的百分比。 9. 蓄电池容量：指完全充电的电池在规定条件下所释放的总的电量，用 “SOC ，指蓄电池放电后剩余容量与全荷电容量的百分比。 15.蓄电池充电终止电压： 指蓄电池标定停止充电时的电压。 16.蓄电池放电终止电压： 指蓄电池标定停止放电时的电压。 17.蓄电池能量效率： 指放电能量与充电能量之比值。 18.蓄电池自放电： 指蓄电池内部自发的或者不期望的化学反应造成的电量自动减少的现 象。 19. 车载充电器：指固定安装在车上的充电器。 20. 恒流充电：指以一个受控的恒定电流给蓄电池进行充电的方式。 21. 感应式充电：指利用电磁感应给蓄电池进行充电的方式。 22. 放电时率：电流放至规定终止电压所经历的时间。 23. 连续放电时间：指蓄电池不间断放电至中止电压时，从开始放电到中止电压的时间。 24.记忆效应：指蓄电池经过长期充放电后显示出明显的容量损失和放电电压下降，经过数 2.再生制动: 3.续驶里程: 11.蓄电池完全充电: 指蓄电池内所有的活性物质都转换成完全荷电的状态。 12.蓄电池的总能量: 指蓄电池在其寿命周期内电能输出的总和。 13.蓄电池能量密度: 指从蓄电池的单位质量或体积所获取的电能。 14.蓄电池功率密度: 指从蓄电池的单位质量或单位体积所获取的输出功率。 C 表示。 10.荷电状态：称为
分布式汽车电气-电子系统设计和实现架构
分布式汽车电气-电子系统设计和实现架构
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分布式汽车电气/电子系统设计和实现架构 在过去的十几年里，汽车的电气和电子系统已经变得非常的复杂。今天汽车电子/电气系统开发工程师广泛使用基于模型的功能设计与仿真来迎接这一复杂性挑战。新兴标准定义了与低层软件的标准化接口，最重要的是，它还为功能实现工程师引入了一个全新的抽象级。 这提高了软件组件的可重用性，但不幸的是，关于如何将基于模型的功能设计的结果转换成高度环境中的可靠和高效系统实现方面的指导却几乎没有。 此外，论述设计流程物理端的文章也非常少。本文概述了一种推荐的系统级设计方法学，包括、分布在多个ECU中的网络和任务调度、线束设计和规格生成。 为什么需要AUTOSAR? 即使在同一家公司，“架构设计”对不同的人也有不同的含义，这取决于他们站在哪个角度上。物理架构处理系统的有形一面，如布线和连接器，逻辑架构定义无形系统的结构和分配，如软件和通信协议。目前设计物理架构和逻辑架构的语言是独立的，这导致相同一个词的意思可以完全不同，
设计团队和流程也是独立的，这也导致了一个非常复杂的设计流程(如图1所示)。 图1：物理和逻辑设计流程。 这种复杂性导致了次优设计结果，整个系统的正确功能是如此的难于实现，以致于几乎没有时间去寻求一种替代方法，它可导致更坚固的、可扩展性更好的和更具成本效益的解决方案。为了实现这样一种解决方案，设计师需要新的方法，它可以将物理和逻辑设计流程紧密相连，并仍然允许不同的设计团队做他们的工作。 新兴的AUTOSAR标准为系统级汽车电子/电气设计方法学提供了一个技术上和经济上都可行的选择，尽管它主要针对软件层面，即逻辑系统的设计。不过，大量广泛的AUTOSAR元模型及其丰富的接口定义允许系统级电子/电气架构师以标准的格式表达他的设计思想。从经济上看，
电动汽车结构与原理
电动汽车结构与原理 名词解释 1.纯电动汽车：指由蓄电池或其他储能装置作为电源的汽车。 2.再生制动：指将一部分动能转化为电能并储存在储能设备装置内的制动过程。 3.续驶里程：指电动汽车在动力蓄电池完全充电状态下，以一定的行驶工况，能连续行驶的最大距离。 4.逆变器：指将直流电转化为交流电的变换器。 5.整流器：指将交流电变化为直流电的变换器。 6.D C/DC变换器：指将直流电源电压转换成任意直流电压的变换器。 7.单体蓄电池：指构成蓄电池的最小单元，一般由正、负极及电解质组成。
8.蓄电池放电深度：指称为“ DOD,表示蓄电池的放电状态的参数，等于实际放电量与额定容量的百分比。 9.蓄电池容量：指完全充电的电池在规定条件下所释放的总的电量，用C表示。 10.荷电状态：称为"SOC，指蓄电池放电后剩余容量与全荷电容量的百分比。 11.蓄电池完全充电：指蓄电池内所有的活性物 质都转换成完全荷电的状态。 12.蓄电池的总能量：指蓄电池在其寿命周期内电能输出的总和。 13.蓄电池能量密度：指从蓄电池的单位质量或体积所获取的电能。 14.蓄电池功率密度：指从蓄电池的单位质量或单位体积所获取的输出功率。 15.蓄电池充电终止电压：指蓄电池标定停止充电时的电压。 16.蓄电池放电终止电压：指蓄电池标定停止放电时的电压。 17.蓄电池能量效率：指放电能量与充电能量之比值。
18.蓄电池自放电：指蓄电池内部自发的或者不期望的化学反应造成的电量自动减少的现象。 19.车载充电器：指固定安装在车上的充电器。 20.恒流充电：指以一个受控的恒定电流给蓄电池进行充电的方式。 21.感应式充电：指利用电磁感应给蓄电池进行充电的方式。 22.放电时率：电流放至规定终止电压所经历的时间。 23.连续放电时间：指蓄电池不间断放电至中止电压时，从开始放电到中止电压的时间。 24.记忆效应：指蓄电池经过长期充放电后显示出明显的容量损失和放电电压下降，经过数次完全充放电循环后可恢复的现象? 25.蓄电池的循环寿命：在一定的充放电制度下，电池容量下降到某一规定值时，电池所能经受的循环次数。 26.蓄电池内阻：指蓄电池中电解质、正负极群、隔板等电阻的总和。 27.汽车悬架：指车身（或车架）与车轮（或车桥）之间的一切传动连接装置的总称。
整车开发的平台与架构方法
整车开发的平台与架构方法 前言 自1886年戴姆勒和本茨发明世界上第一辆汽车以来，汽车工业的发展对人类的社会进步和生活质量的改善发挥了积极作用。美国福特公司在1908年创立了流水线生产方式，极大的提高了生产效率，从产量上提供了一种让车辆满足社会需求的方式，但产品趋于雷同。随着社会文明的进程及文化多样化的发展，用户的个性化要求越来越多;社会分工的细化，也导致了车辆用途分类的日益繁杂。怎样满足社会和用户对产品多样化的需求;同时又能高质量，高效率，低成本地开发出各类汽车，是每一个汽车公司面临的重要课题。丰田，大众，通用汽车等全球大公司为此投入了大量的精力来制定战略和规划产品，由此而产生了整车架构、平台的概念，并被社会所接受。 图1 德国奔驰车型发展的历史 作为中国的自主品牌汽车企业，为了将来能成为具有国际竞争力的品牌，必然要有计划的，逐步参与全方位市场竞争，制定适应自己的市场战略，科学地规划整车系列产品、发动机、变速箱及新能源动力总成。面对强大的国际品牌的竞争，本土自主开发往往是起步时间短，资源少，时间紧，任务重。但后发就要充分利用后发的优势，总结他人超越百年的经验教训。特别是在产品规划、开发策略、制造工艺、质量控制和成本优化等方面。从设计决定质量、设计决定成本和设计为制造服务等理念出发，在产品开发的早期就要有明确的用户理念。产品企划及设计开发是后续业务链的
源头，因而有必要制定结合自主品牌自身特点，符合科学发展观，与实际情况相符的，并富有挑战性的产品开发平台与架构策略。 1 整车开发中产品、平台与平台策略 1.1 产品 整车产品就是人们在日常生活中使用的各类汽车。从大类上可分为乘用车，商用车，专用车等。乘用车又可分为各种类型。我国按照GB/T 3730.1-2001给出了汽车和挂车类型的术语和定义。 汽车在初始发展期只是一种满足人和货物移动的工具。随着社会的发展，货物运输效率的提高及不同用途的需求，形成了各种各样的汽车产品。现代社会的不断发展，用户的个性化需求日益突出，因而又出现了所谓的跨界车型，甚至会出现对汽车新种类的定义。汽车已不再是一个简单的交通工具，而且是人们生活的一部分。目前，世界上各国汽车公司生产的汽车产品有几百种，几十类。 1.2 平台与平台战略 从产品开发过程而言，为了缩短开发周期，节约资源，降低成本等因素，在常规产品中不可能对某一个产品单独开发;而另一方面从用户的角度出发，虽然各个产品有所不同，但有些产品和产品之间并没有很大差异，且这种差异也不会导致产品构成的根本变化，因而在开发过程中会把这样接近的、类似的特性在某些开发阶段“合并”起来。从根本上讲，两个产品的有些系统，子系统或零件是一样的，特别是不可见部分;而对于可见部分则根据不同地区，针对不同市场及不同用户群进行个性化设计。这种相同的系统，子系统及零部件的组成，被称之为平台，也就是说，平台是由一些共用件组成，在一个平台上，通过针对市场的个性化设计，可形成多个产品。
汽车电子架构升级情况分析(小鹏P7)
内容目录 小鹏P7：高续航、大尺寸、智能化、OTA (3) L3 量产落地，开启自动驾驶本土化新篇章 (4) 汽车电子架构升级，零部件迎来新机遇 (6) 图表目录 图1：小鹏两款量产车型对比 (3) 图2：汽车市场主要新能源纯电动车续航和售价区间 (3) 图3：小鹏P7 和竞品对比 (4) 图4：小鹏XPilot 和特斯拉Autopilot 发展历程对比 (5) 图5：全球主要车型、车企自动驾驶平台对比 (6) 图6：博世汽车电子电气架构（EEA）六阶段演变路径 (6)
小鹏P7：高续航、大尺寸、智能化、OTA 4 月27 日，小鹏汽车第二款量产电动车P7 正式上市，该车型定位中型轿跑，共推出4 种续航 版本(552km/568km/656km/706km)，补贴后售价区间为22.99-34.99 万元，预计从2020 年6 月底开始交付。我们认为P7 代表了国产下一代电动智能汽车的产品方向：1）高续航，NEDC 最大续航里程达到706km；2）大尺寸，田忌赛马的思路和外资竞争，轴距3 米、车长4.9 米，起步价较特斯拉国产版Model3 低约10 万；3）智能化，Xpilot 3.0 是国内首个搭载英伟 达Xa vie r计算平台的量产车，算力是Eye Q4的12倍；4）O T A升级，智能座舱升级成Xma r t OS 2.0 车载智能系统，实现全场景语音智能交互功能。 图1：小鹏两款量产车型对比 车型小鹏G3小鹏P7 型号 标准续航车型长续航车型后驱长续航后驱超长续航四驱高性能悦享 版 智享 版 尊享 版 悦享 版 智享 版 尊享 版 智行 版 智享 版 智尊 版 智行 版 智享 版 智尊 版 智享 版 智尊 版 NEDC 续航里程（km）400400400520520520568568568706656656552552电池组容量（kWh）70.880.970.880.980.9 MSRP （万元）14.3816.3818.0815.9817.98 19.6 8 23252625.526.727.73435 自动驾驶技术 XPILOT 2.5 自动驾驶辅助 系统（L2.5 级别）XPILOT 3.0 自动驾驶辅助系统（L3 级别） 车载智能系统Xmart OS 车载智能系统 资料来源：汽车之家、西部证券研发中心 图2：汽车市场主要新能源纯电动车续航和售价区间 续航中位数（km） 700 Tesla Model S 小鹏P7 广汽AION LX Tesla Model X Tesla Model 3 490 小鹏G3 拜腾 奥迪Etron 蔚来ES8 蔚来ES6 威马EX5 广汽AION S 宝马IX3（未上市）320 荣威ERX5 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 价格区间（万元） 资料来源：汽车之家、西部证券研发中心 *虚线表示车型暂未上市
汽车车身结构与设计复习题答案
汽车车身结构与设计复习题 1.车身设计的特点是什么？车身设计是新车型开发的主要内容。车身造型设计是车身设计的关键环节。人机工程学在车身设计中占有极重要的位置。车身外形应重点体现空气动力学特征。轻量化、安全性和高刚性是车身结构设计的主题。新材料、新工艺的应用不断促进车身设计的发展。市场要素车身设计中选型的前提。车身设计必须遵守有关标准和法规的要求 2.现代汽车车身发展趋势主要是什么？ 车身设计及制造的数字化 （1）虚拟造型技术(CAS)。 （2）计算机辅助设计(CAD)。 （3）计算机辅助分析(CAE)。 （4）计算机辅助制造(CAM)。 流体分析CFD： 车身静态刚度、强度和疲劳寿命分析： 整车及零部件的模态分析： 汽车安全性及碰撞分析： NHV(Noise Vibration Harshness)分析： 塑性成型模拟技术： （5）虚拟现实技术。 （6）人机工程模拟技术。 新型工程材料的应用及车身的轻量化 更趋向于人性化和空间的有效利用
利用空气动力学理论，使整体形状最佳化 采用连续流畅、圆滑多变的曲面 采用平滑化设计 车身结构的变革： 取消中柱，前后车门改为对开； 车内地板低平化； 四轮尽量地布置在四个角 大客车向轻量化和曲面圆滑方向发展 将货车驾驶室和货箱的造型统一 3.简述常用车身材料的特点和用途。 钢板冷冲压钢板等。 汽车车身制造的主要材料，占总质量的50%。 主要用于外覆盖件和结构件,厚度为0.6-2.0mm。 车门、顶盖、底板等复盖件用薄钢板均是冷轧板，大梁、横粱、保险杆等均是热轧钢。 轻量化迭层钢板 迭层钢板是在两层超薄钢板之间压入塑料的复合材料，表层钢板厚度为0.2～ 0.3mm，塑料层的厚度占总厚度的25％～65％。与具有同样刚度的单层钢板相比，质量只有57％。隔热防振性能良好，主要用于发动机罩、行李箱盖、车身底板等部件。 铝合金
电动汽车结构与原理
名词解释 1.纯电动汽车：指由蓄电池或其他储能装置作为电源的汽车。 2.再生制动：指将一部分动能转化为电能并储存在储能设备装置内的制动过程。 3.续驶里程：指电动汽车在动力蓄电池完全充电状态下，以一定的行驶工况，能连续行驶的最大距离。 4.逆变器：指将直流电转化为交流电的变换器。 5.整流器：指将交流电变化为直流电的变换器。 6.DC/DC变换器：指将直流电源电压转换成任意直流电压的变换器。 7.单体蓄电池：指构成蓄电池的最小单元，一般由正、负极及电解质组成。 8.蓄电池放电深度：指称为“DOD”，表示蓄电池的放电状态的参数，等于实际放电量与额定容量的百分比。 9.蓄电池容量：指完全充电的电池在规定条件下所释放的总的电量，用C表示。 10.荷电状态：称为“SOC”，指蓄电池放电后剩余容量与全荷电容量的百分比。 11.蓄电池完全充电：指蓄电池内所有的活性物质都转换成完全荷电的状态。 12.蓄电池的总能量：指蓄电池在其寿命周期内电能输出的总和。 13.蓄电池能量密度：指从蓄电池的单位质量或体积所获取的电能。 14.蓄电池功率密度：指从蓄电池的单位质量或单位体积所获取的输出功率。 15.蓄电池充电终止电压：指蓄电池标定停止充电时的电压。 16.蓄电池放电终止电压：指蓄电池标定停止放电时的电压。 17.蓄电池能量效率：指放电能量与充电能量之比值。 18.蓄电池自放电：指蓄电池内部自发的或者不期望的化学反应造成的电量自动减少的现象。 19.车载充电器：指固定安装在车上的充电器。 20.恒流充电：指以一个受控的恒定电流给蓄电池进行充电的方式。 21.感应式充电：指利用电磁感应给蓄电池进行充电的方式。 22.放电时率：电流放至规定终止电压所经历的时间。 23.连续放电时间：指蓄电池不间断放电至中止电压时，从开始放电到中止电压的时间。 24.记忆效应：指蓄电池经过长期充放电后显示出明显的容量损失和放电电压下降，经过数次完全充放电循环后可恢复的现象. 25.蓄电池的循环寿命：在一定的充放电制度下，电池容量下降到某一规定值时，电池所能
整车电子电气架构演进
整车电子电气架构演进 什么是汽车电子电气架构？ 电子电气架构：EEA，Electrical/Electronic Architecture 根据百度百科的解释：“汽车电子电气架构是集合了汽车的电子电气系统原理设计、中央电器盒设计、连接器设计、电子电气分配系统等设计为一体的整车电子电气解决方案”的概念，由德尔福(DELPHI)首先提出。具体就是在功能需求、法规和设计要求等特定约束下，通过对功能、性能、成本和装配等各方面进行分析，将动力总成、传动系统、信息娱乐系统等信息转化为实际的电源分配的物理布局、信号网络、数据网络、诊断、电源管理等电子电气解决方案（如图1所示）。 图1 整车电子电气架构与功能域 EEA不仅在汽车中经常使用，也在航电系统、工业自动化以及国防系统等其他控制系统中有广泛应用。 EEA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、线束设计等不同层面的开发活动，如图2和图3。
图2 基于PREEvision的EEA开发模式 图3 基于PREEvision的EEA设计
电子电气架构演进 随着移动互联网在消费者生活领域的广泛渗透，人们的生活习惯和价值取向开始转移。伴随互联网尤其是移动互联网的飞速发展，人类的生产生活重心逐步转移至虚拟的赛博空间(Cyberspace)中。尤其是2007年苹果创造出智能手机这种便携化的智能终端后，不论是网上购物、网上娱乐、网络社交、移动支付、网络咨询，还是在线政务、线上办公、在线教育等生产生活活动，都在逐步地向赛博空间转移。未来还将有更多的老百姓被转化为网民，并更多地“生活”在赛博空间中。 人类生产生活逐步向赛博空间转移的过程中，也会对PC、平板电脑、手机或其他智能终端等消费电子产品的使用习惯和喜好向其他人类生产生活工具上转移。一旦其他工具具备了PC、平板或手机相应特征，就会形成市场需求，因为人类又多了一种智能终端能够与赛博空间进行连接，熟悉的、便利的互联网应用又可以在新工具和设备上运行，方便了生活，提高了生产效率。 汽车的驾驶自动化(Drving Automatization)趋势在很久很久以前就已经产生了。了解下Global OEM的Demo项目，甚至上知网搜索下相关论文，就会发现ADAS是多么古老的一种技术了，远远早于近几年的人工智能热潮。但是，随着特斯拉Model S、Model X等一系列车型的推出，使人们对汽车智能化(Intelligence)有了新的期待。仔细品一下Automatization和Intelligence这两个单词的含义，个人认为还是Intelligence含义更丰富。因此，汽车智能化，不仅包括了驾驶自动化，也包括智能网联、智能交互（以及后续的智能座舱）等数字化和信息化趋势。 也因为特斯拉等新玩家的创新性车型的推出，人们开始对汽车有了以下这种强烈的预期（图4），即智能汽车。所谓的智能汽车，基本是要对标着手机、PC这种数字化/信息化的半导体设备去了。 图4 智能汽车：拥有四个轮子的大型智能手机
新能源汽车核心技术详解：电池包和BMS、VCU、
电子创新网| 2001-15-20 11:54 2014年国内新能源汽车产销突破8万辆，发展态势喜人。为了使新能源爱好者和初级研发人员更好地了解新能源汽车的核心技术，笔者结合研发过程中的经验总结，从新能源汽车分类、模块规划、电控技术和充电设施等方面进行了分析。 1 新能源汽车分类 在新能源汽车分类中，“弱混、强混”与“串联、并联”不同分类方法令非业内人士感到困惑，其实这些名称是从不同角度给出的解释、并不矛盾。 消费者角度 消费者角度通常按照混合度进行划分，可分为起停、弱混、中混、强混、插电和纯电动，节油效果和成本增等指标加如表1所示。表中“-”表示无此功能或较弱、“+”个数越多表示效果越好，从表中可以看出随着节油效果改善、成本增加也较多。 技术角度 图1 技术角度分类 技术角度由简到繁分为纯电动、串联混合动力、并联混合动力及混联混合动力，具体如图1所示。其中P0表示BSG(Belt starter generator，带传动启停装置)系统，P1代表ISG(Integrated starter generator，启动机和发电机一体化装置)系统、电机处于发动机和离合器之间，P2中电机处于离合器和变速器输入端之间，P3表示电机处于变速器输出端或布置于后轴，P03表示P0和P3的组合。从统计表中可以看出，各种结构在国内外乘用或商用车中均得到广泛应用，相对来说P2在欧洲比较流行，行星排结构在日系和美系车辆中占主导地位，P03等组合结构在四驱车辆中应用较为普遍、欧蓝德和标致3008均已实现量产。新能源车型选择应综合考虑结构复杂性、节油效果和成本增加，例如由通用、克莱斯勒和宝马联合开发的三行星排双模系统，尽管节油效果较好，但由于结构复杂且成本较高，近十年间的市场表现不尽如人意。 2 新能源汽车模块规划 尽管新能源汽车分类复杂，但其中共用的模块较多，在开发过程中可采用模块化方法，共享平台、提高开发速度。总体上讲，整个新能源汽车可分为三级模块体系、如图2所示，一级模块主要是指执行系统，包括充电设备、电动附件、储能系统、发动机、发电机、离合器、驱动电机和齿轮箱。二级模块分为执行系统和控制系统两部分，执行部分包括充电设备的地面充电机、集电器和车载充电机，储能系统的单体、电箱和PACK，发动机部分的气体机、汽油机和柴油机，发电
现代汽车车身设计方法研究和展望
现代汽车车身设计方法研究和展望 摘要随着我国经济水平的不断提升，国民生活素质不断提升，国内对汽车的需求不断增加，同时对汽车的各项性能提出更高的要求，因此如何设计出符合社会大众的汽车呢？这是每个汽车设计员必修课，现代汽车车身要求具有很高的防撞抗冲击能力，以及高度的清洁性、舒适性和智能性，为了提升我国汽车车身的设计水平，本文谈谈现代汽车车身设计方法的研究和展望。 关键词汽车；车身；设计；展望 1 车身的作用及结构特点 车身的主要作用是载运乘客或货物，相当于临时住所或流动仓库，是一个受到质量和空间限制的活动建筑物，其详细作用因车而异。就轿车车身而言其作用概括起来有以下5点：实现整车功能；为乘客提供舒适的乘坐环境；为乘客提供安全保护；减少空气阻力；增强轿车的美观性。 车身的特点主要体现在车身的涉及面广、车身材料种类多、车身造型发展迅速等几个方面。车身的结构特点主要在于组成车身外形的各个零部件（即所谓的车身覆盖件）的材料薄、尺寸大、形状复杂且多为自由曲面[1]。 2 对车身设计的要求与特点分析 车身设计包括对车身各项内容的设计，其总体要求是在实现相应功能的前提下力求造型美观，性能良好、具有良好的空气动力特性制造容易、维护装拆方便。在外形和结构上，车身壳体（特别是轿车车身壳体）是由许多具有空间曲面外形的大型覆盖件组成。对整车外形来说，既要求其整体协调给人以美感，又必须保证必要的流线型。在设计这些大型覆盖件时，对互换性和装配准确度也有较严格的要求，必须保证其工艺性要求。因此，要求车身表面上的各点（空间坐标）连成的曲线必须在纵向和横向2个截面上反复协调以使之光顺。传统的设计方法就不得不规定车身图样必须采用坐标网格来表示，但即使如此，也无法单纯依靠图纸准确完整地将其表达出来，而必须辅以实体模型。也就是说，对车身这样复杂的空间曲面外形需采取一整套特殊的实物（如外形样板和主模型等）模拟和“移形”（模拟量传递）的办法来表达。在产品设计、生产准备和投产等阶段中，实物可以补充图样的不足，保证成套工艺装备（模具和装焊夹具等）之间乃至零部件之间的协调验证。以上这些特点决定了车身设计有别于汽车上的其他总成而自成一套体系的工作方法，这种方法及其思想也成为逆向工程的起源，迄今为止，车身设计也是逆向工程应用最多、最成熟的领域之一[2]。 3 基于C AX的现代汽车车身设计方法 通常来说，应用计算机辅助技术的车身设计方法一般分为概念设计、程序设计两个阶段，在此，仅对工程设计中的相关问题进行讨论。运用CAX的车身设
汽车电子电气架构技术分析报告
汽车电子电气架构技术分析报告 2020年7月
1. 汽车电子电气架构：汽车的中枢神经 1.1. 汽车电子电气架构EEA:电子电气设计的整体解决方案 汽车电子电气架构 E/E 架构(EEA, Electrical/Electronic Architecture)由德尔福公司提出。汽车电子电气架构将传感器、ECU、线束、电子电气分配系统整合，实现了汽车整体的配置和功能的实现。 E/E 架构通过物理层面的布置，对车身信息进行转化和处理，为汽车电子电气设计提供了整体的解决方案。车上每一个功能都有一个最基础的电气架构作为支撑，包括供电、控制、执行、反馈等回路，而整车的电子电气架构就是这些基础电气架构的有机组合。 表1：E/E架构为汽车电子电气设计提供了整体的解决方案 物理层面车身信息涉及部件 电源分配、信号网络、数据网络、诊断、容错、能量管理动力总成、 驱动信息、 娱乐信息等等 软件层、控制单元层、 传感器、电力电子等 数据来源：市场研究部 电子电气架构市场规模较大，ECU/DCU 占比最高。电子电气架构设计组件包括软件、ECU/DCU、集成验证、动力系统、传感器以及其他包括线束在内的电气器件。2020 年软件与电子电气架构市场规模 2380 亿美元，ECU/DCU 市场规模 920 亿美元，占比 38.7%。 表2：ECU/DCU 在各组件中市场规模占比最高（单位：亿美元） 组件软件2020年组件市场规模 200 920 130 200 630 300 ECU/DCU 集成、验证 动力系统 其它电子器件 传感器 数据来源：麦肯锡《汽车软件与电子 2030》，市场研究部 1.2. 大部分车企仍处于分布式架构阶段 目前大部分车企仍处于分布式架构阶段，小部分车企出现分域的概念。目前整车的控制体系以电控单元ECU 为核心，每个功能对应一个或多个 ECU，比如加热装置 ECU、多媒体系统 ECU 等等。 电子控制单元ECU( Electronic Control Unit)是汽车专用微机控制器。一般由CPU、存储器(ROM、RAM)输入/输出接ロ(WO)、模数转换換器(AD)以及驱动等大规模集成电路组成。随着汽车的电子化发展，ECU 由用于控制发动机逐渐深入到整个汽车，一辆车上的ECU 个数也急剧增多。从 1993 年到 2010 年，奥迪 A8 上使用的 ECU 个数从 5 个快速增加到超过 100 个。
汽车电子架构的取舍
汽车电子架构的取舍 今天，汽车上数以百计的ECU（电子控制单元）， MCU（微控制处理器单元）及其上面运行着的大量的嵌入式软件代码以及复杂的整车网络注定了汽车不同于其他的IOT设备和智能手机能够快速得追赶上信息技术发展的步伐。事实上汽车上的电子电气架构也一直在朝着为智能化体验服务这个方向在演化着，只是这个过程相比消费电子行业需要更长的时间。 博世集团2017年在德国的一个汽车行业会议上曾分享过其在整车电子电气架构方面的战略图。如下图，整车电子电气架构的发展被分为了6个阶段：模块化阶段（一个功能一个ECU硬件），功能集成阶段，中央域控制器阶段，跨域融合阶段，车载中央电脑和区域控制器，车载云计算阶段。 今天我们大多数传统的车型尚处于功能集成阶段，而新兴的造车企业（如Telsa）及传统车企重点投入的一些未来车型的研发则有机会丢掉一些历史包袱从而设计更先进的整车电子电气架构。
近期，大众汽车的CEO也宣布了计划通过将其现有汽车搭载来自200个不同供应商的70个ECU“减少到三台中央车载电脑”来减少整车软件的复杂性从而为智能化提供基础。而这个举措将通过“收购过去向我们交付软件的供应商”来实现。Volkswagen plans to improve its software’s robustness by reducing its cars’ 70 electronic control units “to three or four central on-board computers”. Herbert Diess announced restructure its software operations achieved by “taking over suppliers that in the past have delivered software to us” Automotive 《VW Cutting ECUs from 70 to “3 or 4”》 宝马的Matthias Traub, Alexander Maier和Kai Barbeh?n 2017年在IEEE Software上发表了宝马对汽车电子和IT的发展论文《Future Automotive Architecture and the Impact of IT Trends》其中关于车载中央电脑，面向服务的电子电气架构等思想一定程度上也在影响着汽车行业的发展。 未来汽车架构和IT趋势的影响 摘要 信息技术和消费电子技术向汽车领域的转移将提供重大机会。然而，这些技术和汽车工业都需要大量的适应。汽车电子架构正在迅速变化。能源效率正在推动传统动力系统向高压混合动力和电动发动机发展。自动驾驶对分散于功能隔离的控制单元的多传感器提出了融合的要求。网络连接和信息娱乐已经把汽车变成了一个分布式的IT系统：可以访问云，OTA升级，高速接入地图服务、多媒体内容、与其他交通工具和周边基础设施交互。 数字化正在创造机会，这将改变我们对移动生活的理解。汽车作为网络世界的一部分，不仅将为用户提供信息和娱乐的新的可能性，而且还将通过提高舒适性和辅助功能的自动化程度，向自动驾驶汽车的方向发展。