整车电气功能子系统的应用研究

整车电气功能子系统的应用研究童年

（福建省汽车工业集团云度新能源汽车股份有限公司，福建莆田

351100）

摘要：从基于物理子系统的电气功能开发方法出发，阐述整车电气功能的概念以及基于电气功能子系统的开发方法，介绍整车电气功能子系统的划分原则以及电气功能需求与零部件设计需求之间的关系，最后总结基于电气功能子系统开发的必要性和重要意义。

关键词：物理子系统；整车电气功能；电气功能子系统中图分类号：U463.6

文献标识码：A

文章编号：1003－8639（2016）12－0064－02

TheStudyonApplicationofVehicleElectricalFunctionSubsystem

TongNian

（FJMotorGroup，YUDONew-EnergyAutomobileCo.，Ltd.，Putian351100，China）

Abstract：Fromtheintroductionofelectricalfunctiondevelopmentusingthephysicalsubsystem，thedefinitionofvehiclelevelelectricalfunctionisillustrated，aswellasthedevelopmentmethodusingelectricalfunctionsubsystem.Then，theprincipleofpartitioningthevehicletoelectricalfunctionsubsystemsandtherelationbetweenelectricalfunctionrequirementsandcomponentdesignrequirementsisdemonstrated.Atlast，asummaryofthenecessityandsignificanceofelectricalfunctionsubsystembaseddevelopmentisprovided.

Keywords：physicalsubsystem；vehicleelectricalfunction；electricalfunctionsubsystem

DOI:10.13273/j.cnki.qcdq.2016.12.029

1基于物理子系统的开发方法

整车电子电气架构的设计开发近年来在国内各整

的执行器组成。比如空调物理子系统，一般由空调控制器（负责空调功能的主逻辑处理），相关的传感器（如室外温度传感器、室内温度传感器、蒸发器温度传感器等），以及相关的执行器（例如温度电机、内外循环电机、鼓风机、压缩机等）组成。整车电气功能，比如温度调节、鼓风机风量调节、内外循环模式切换、乘客舱制冷等可以完全由空调物理子系统来实现。也就是说，整车电气功能可以完全由单个物理子系统去实现（物理子系统实现的功能等同于整车功能），因此空调物理子系统可以作为整车上的一个独立实体来进行设计、集成和验证（因为子系统功能开发的成功足以保证整车功能开发成功）。

车厂中越来越得到重视。整车电子电气架构从宏观上来讲是基于平台化的一种全局规划和设计策略，其核心思想是尽可能在前期设计中考虑到同平台后续车型甚至是跨平台车型的设计开发，做到一次技术规划，多车型多平台实施。整车电气功能的需求分析是电气架构设计开发的重要内容，因为从需求工程的角度，所有其它的电气架构设计工作，例如整车网络拓扑设计、信号矩阵设计、电气连接原理、休眠唤醒策略、供电原理等都是为了满足电气功能需求而选择的技术方案，如果电气功能需求定义不清、错误或不完整，其它的工作便失去了设计的出发点。

在当前的整车开发中，把整车划分为多个物理子系统，再把每个物理子系统分配给不同的专业部门开发的方式已经非常普遍。为了说明整车电气功能开发为什么需要引入电气功能子系统，首先说明基于物理子系统的开发方式。

整车被划分为不同的物理子系统，物理子系统由一组相关的零件组成（负责物理子系统的专业部门也是子系统零件的负责部门），典型的物理子系统一般由相关的传感器（包括开关）、一个控制器以及相关

2整车电气功能概述

随着近年来越来越多的新技术引入到整车中，整

车电气功能的复杂度越来越高，很多整车电气功能都需要通过多个不同的物理子系统共同实现，与此同时，车载网络技术的快速发展也为不同物理子系统之间的信息交互创造了便利的条件。这里重点说明一下“整车电气功能”这个概念，基于实现功能的物理实体不同，可以把所有功能分为不同的层面，单个零件实现的是零件层面的功能，比如制动踏板开关可以实

收稿日期：2016-08-31；修回日期：2016-10-14

作者简介：童年（1978-）男，硕士在读，主要研究方向为整车电气架构设计。

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汽车电器２０１６年第１２期

通用技术现将驾驶员踩制动踏板的动作转换为电信号的功能，物理子系统实现的是子系统层面的功能，比如上述的空调子系统，而“整车电气功能”是整车层面的功能，它是直接面向用户的最高层级的功能，它必须能够提供一个终端到终端的整车属性的操作或者用户通过输入、操作、显示和反馈可以感知的特性，整车电气功能应该具有客观和可测量的性能衡量标准。

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的电气功能子系统中。

2）电气功能子系统中的电气功能都是整车电气功能，需要满足前面所描述的整车电气功能的特性；以外灯控制整车电气功能为例，不仅包括用户通过开关来点亮或者熄灭灯光，而且包括灯光控制相关的仪表指示灯显示、娱乐系统所实现的灯光未关提醒，是一个终端到终端的完整功能链。

3）对于物理实体来说（表1仅列举了电子控制单

3

基于电气功能子系统的开发方法

不同于物理子系统，基于电气功能子系统的开发方式可以允许在定义整车电气功能需求时，不必先去考虑实现功能所需要的物理实体（物理子系统或单独的零件），电气功能子系统的负责人与零件或物理子系统的负责人可以是完全分离的，这种开发方法使功能在需求定义阶段与其所依赖的物理实体相分离，使功能负责人能够以更客观、更全面的思维方式去考虑功能的需求，而不过多地受到物理实现方式的干扰。表1说明了电气功能子系统、电气功能与物理实体之间的关系。

表1

功能与物理实体的关系

所使用的电子控制单元车身控制器，组合仪表，娱乐主

机控制器

无钥匙进入控制器，车身控制器无钥匙进入控制器，高压电池管理单元，空调控制器

空调控制器，娱乐主机控制器制动防抱死控制器，组合仪表

电气功能

子系统整车电气功能车身控制外灯控制安全防盗无钥匙进入能量管理快速充电

元，传感器与执行器同样适用），一个电子控制单元被用来实现多个电气功能已经是一个非常普遍的现象，一个控制器的开发需要满足多个电气功能的需求。

4总结

随着越来越多的必须由多个物理子系统共同实现

的整车电气功能的引入，传统的基于零件和子系统的开发方式已经不能满足功能的开发需求，零件层面和物理子系统层面的功能即使开发成功，也不能保证整车层面的功能满足用户的需求。为了避免功能需求重叠定义、需求的遗留或者需求的重复定义，从而导致将零件和物理子系统集成中所产生的开发问题升级，最终导致整车层面的功能不能按照用户预想的方式工作，必须在开发整车电气功能时尽量不受物理子系统或零件的干扰，能够客观地从用户需求的角度出发（而不是站在零件负责人的角度上），恰当地平衡电气功能需求在各个物理子系统之间的功能分配，从而达到优化功能方案并且保证功能需求定义的完整性、准确性的目的。参考文献：

［1］杨璐溦，陈立涛，吕妮娜.基于CAN总线的整车电子电

气架构的研究［C］／／中国汽车工程学会.2015中国汽车工程学会年会论文集，2015.

［2］潘俊家，戎辉，张殿明，等.基于模型的整车电子电气

架构开发研究，汽车电器，2016（4）：38-40.［3］KlausPohl，需求工程：基础、原理和技术［M］.彭鑫，

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［4］蒋映中，吴泽民，冯超，等.乘用车整车电气系统开发

的新趋势及实现方式［C］／／中国汽车工程学会.2013中国汽车工程学会年会论文集，2013.（编辑

动力传动制动能量回收整车控制单元，制动防抱死控制器空调控制乘客舱制冷底盘控制制动防抱死

被动安全安全气囊控制安全气囊控制器，车身控制器主动安全倒车影像控制娱乐主机控制器，泊车辅助控制器智能互联远程解锁信息娱乐语音识别

车载通信模块，车身控制器娱乐主机控制器，车载通信模块

基于表1对电气功能子系统开发的一些特点进行说明。

1）所划分的电气功能子系统需要能够包括所有的整车电气功能，而且每个电气功能只能划分到唯一

杨景）

2017年《汽车电器》特别征集新能源、智能汽车稿件欢迎投稿：qcdq@qcdq.cn汽车电器２０１６年第１２期

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