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基于正向研发的汽车电气架构带宽探讨

发布日期:2020-07-30

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  1. 前言(by侯哥)

感谢小熊猫同学的主动投稿,他这次主要谈了汽车的电器架构开发的带宽问题。基于本人N年的行业经验,一定有同学对架构与平台的关系会搞不清楚,为了让大家能够不对小熊猫的感悟产生误解或者理解上的偏差,先进行一下名词解释。

平台:一般特制车型平台。一个车型平台包括下车体,底盘,转向以及安全系统,动力总成(比如,冷却和排气系统),电器架构以及选定的内饰件(比如座椅骨架,HVAC,仪表台骨架等)。每个OEM的平台件的划分标准都是不太一样的,但是一般来说,上面说的几个部分大都是平台件。它们会在多款车型中被共用,由同一个团队开发。为啥是这些件呢?因为它们的开发成本是相当的高,如果每个车型都重新搞,没有几个土豪能够受得了。

神车制造者大众的MEB&MSB平台,日产的CMF平台,都是车型平台。

架构:架构定义了平台开发的边界以及开发框架。本公众号所说的架构除非特别说明,一般都指的是电器架构。架构这个概念的含义比较复杂。不同的人有不同的理解。IEEE的定义是:

Thefundamental organization of a system embodied in its components, theirrelationships to each other, and to the environment, and the principles guidingits design and evolution. [IEEE: 1471]。

我们只能说明架构包含了什么东西。比如说:各个系统功能之间的关系,系统之间或者一些主要零部件之间的标准化接口,模块的划分,甚至生产工艺。

特别指出:网络拓扑图只是架构的一部分,架构的内容远远多于这个拓扑图。

架构虽然一定要有可扩展性,但是架构的开发一定是要有边界也就是限制条件的,不可能有一种架构满足所有的功能或性能的需求。

平台是基于架构开发的(此处敲黑板!!!)

关于架构,我们以后有机会可以好好讨论一下,因为太复杂了,所以一直不想碰,怕误人子弟啊!



2     汽车电气架构带宽设计探讨(by小猫熊)

2.1 

随着汽车行业的快速发展,平台与架构设计一直是个热门话题,网上的帖子也非常多。大众的MEB&MSB平台,日产的CMF平台等,像搭积木一样把车型玩的出神入化,能够更快的产出更强竞争力的产品,更大的经济效益,着实让人羡慕不已。(更多的话题还是希望侯哥给出更多的时间指导一下我们)。

但平台的设计更加趋近于已知的功能设计,而对于面向未来未知的功能设计,一个良好的架构设计就更具优势。目前对于很多未知的功能逻辑,还不是很清楚,例如L3 or L4自动驾驶的新功能,还有其他不断冒出来的新功能。如果有一个优秀的架构的支持,新功能一旦开发完成了以后,就可以迅速的部署到新的车型中。

国内品牌做新一代架构走的比较快的是某个买了欧洲主机厂的土豪,现在已经上市的车型不但基本实现了模块化设计,而且也建立了初具规模的电子架构系统。据说这个架构,不但具备以太网或者Flexray大数据的通讯能力,而且可以支持L3 or L4的功能安全要求和信息安全的要求。



2.2

那么电器架构是万能的吗?一个公司的架构应该兼容所有的项目需求吗?有没有人提出疑问:为什么你的正向研发的新电气架构对XXX功能都支持不了??这些问题就涉及到了电气架构的带宽设计。

电气架构带宽设计究竟是什么呢?我理解的电气架构带宽设计,就是这个架构能够支持功能的范围。功能范围越大,架构带宽就越大;功能范围越小,架构带宽就越小。

那么架构带宽越大,架构就越好吗,越具备优势吗?这个观点还是存在疑问的(我并不认同)…,如果某个架构覆盖的车型较多,并且车型的售价差异较大,可能导致对整个架构带宽要求较高。

在低配方案中,要与竞争对手PK价格(目前国内销售情况不好,很多厂家已经开始低价竞争),要求成本越低越好,*恰当的方式是量身定做,拒绝功能预留&系统的冗余设计,一分钱都不要浪费。而在高配方案中,要与竞争对手PK功能,功能越多,竞争力越强必须进行未来功能的预留设计,系统中也必须支持强属性的要求,例如通讯速率与功能安全。

如果同时要求低成本和高配置,这样对于架构带宽的要求就有点高了,难度是显然的,挑战非常大。又要马儿跑,又要马儿不吃草,这样的好事还是很难的。

由图所示,如果某个架构功能丰富&差异较大,势必导致系统复杂,兼容性高,冗余度大,某些参数要按照*高要求进行硬件和软件的设计,而*终的零部件将会变种多,硬件和软件设计冗余,配置参数巨大…*后的接盘的供应商厂家则会遇到产品成本高,设计变更多,开发难度大,简直玩不起了,太难了(默哀100s😂)。

而新一代架构的设计需要耗费巨大的成本和周期,某种程度上来说架构设计是否成功决定了OEM企业的生死,而架构带宽的设计是架构*为重要的一环。那么OEM架构的带宽究竟应该如何进行设计呢?问题的答案需要更多OEM进行摸索,本文也仅仅是抛砖引玉。



2.3

以我之见,首先在架构开发之初,必须明确新架构的定位即架构目标:车型的售价范围是多少。在这个范围内架构应该具备的功能,以及未来需要支持的功能。这个范围应该是合理的范围,所针对的目标应该是未来5-10年内的主力产品,不能好高骛远。(如果低配车型,没有更多的功能需求情况下,*优的方案应该是在原有的架构上进行价格的优化,而不是搭载全新架构。

其次,根据功能的需求,确定好架构的带宽,哪些功能可以支持,哪些功能不能支持。每个能够所付出的代价是多少,即俗话讲的:加这个功能多少钱。在功能和成本的平衡后,评估好车型的竞争力是否达到市场预期。

再次,明确成本要求对功能和属性的要求,根据架构带宽“合理的”拒绝范围以外的功能和属性要求,当然某些时刻还是拒绝不了的。每个OEM总有以前分析不清,现在又找高层推动的事后诸葛。这需要功能开发的工程师当好守门员,对他们的挑战*大,OEM一定是希望新的架构能够支持更多的功能,貌似天经地义(默哀10s😂)。

*后,系统和零部件的工程师,需要架构带宽设计,功能&属性以及成本的指标进行设计,用*少的钱做*多的事。专业领域的专家,需要多功能预留以及实现方案进行设计,各种降成本的经验变成重点关注对象。

思定而后动,更为关键,减少设计变更成本,成为重要一环,一副模具几千万还是有的。如果零部件不能完成成本指标,需要进行几轮讨论,如果架构带宽设计允许还好;如果没有办法让步,零部件受的压力*大,但还是要想办法啊(默哀30s😂)。

写在*后,在目前汽车行业下滑的背景下,有多少OEM愿意投入巨额的开发成本正向研发全新架构,又有多少OEM了解架构开发的难点呢?




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