架構設計的案例
純電動汽車架構設計(一) ：電動車架構設計核心與前懸架選擇
架構設計是汽車頂層設計的一部分，在架構設計層面我們需要權衡技術、市場與消費者期望和物料、研發成本，而引入的技術也可以反哺平臺或服務后續車型。
圖3 架構設計要合理組合汽車所有關鍵部件和人體
因此平臺是穩定、普適的，而架構是靈活、專一的。特定車型的架構設計在大框架上應該存在最優解。例如前橫置前驅+麥弗遜懸架組合，以及機艙縱梁+車身縱梁、門檻梁、中央通道的傳力路徑組合，已經成為傳統燃油車型的標準架構。
3 現階段電動車的平臺架構設計的追求
中國的純電動車行業，細節設計如NVH、強度分析、臺架試驗等能力已經逐漸形成，但是對平臺架構和整體設計研究依然進展寥寥，隨著汽車電動化浪潮的推進，頂層設計能力薄弱的問題愈發凸顯。
合理的電動車平臺規劃有利于充分利用電動車的零部件特點和整車總體優勢，例如成員艙空間、車身碰撞性能、更好的整車尺寸等，此外對于零部件選型和設計也有很強指導意義。開發一個平臺就可以拓展出很多車型，看上去非常美好。但是只有設計生產過多個車型后才有可能提煉出一個有效的平臺。國內電動車企業起步很晚，產品的迭代次數不足，缺乏足夠積累，這種現狀下，開發一個有足夠競爭力可多次拓展使用的整車平臺難度極大。
所以現階段國內的電動車開發，首要任務是確定一個通用的整車架構而不是開發整車平臺。
展開 架構設計到底在做什么？
來源 | 侯哥工作感悟
知圈 | 進“電子電氣群”請加微13636581676,備注架構
架構設計到底在做什么？這個好像不應該成為問題，因為每個人都會回答：架構設計就是設計架構唄。然而，設計架構又是設計什么東西呢？
讓我們先回顧一下以前聊過的一個話題：什么是電子電氣架構？架構是基于復雜系統的一個概念，體現的是系統之內的元素的基本結構和關系，是一種系統設計和演進的原則。
對于汽車的EEA（Electronic Electrical Architecture）來說，定義的就是汽車上電子部件之間的相互關系，及所有的電子部件（包含硬件實體及其中的軟件）所共同承載的邏輯功能之間的關系，以及為了設計和維護這些電子部件所規定的各種原則。
(Source:Bing)
從上面這個定義中可以看出，架構并不是一個具象化的實體，而是一個抽象的東西，任何一種具象化的東西都沒有辦法完整的表示出什么是架構。而且，架構一定是依賴于系統而存在的。
汽車的電子電氣架構EEA依賴的就是汽車上的電子電氣E/E系統。談到EEA，一定離不開這個E/E系統。架構是系統的架構。
網絡拓撲是架構的一部分，電氣拓撲也是架構的一部分，但是它們都沒有辦法來代表完整的架構。它們所表示的僅僅是EEA的一部分特性或者屬性。
接下來，讓我們從城市的設計建造過程來理解E/E系統的開發工作以及EEA設計的工作。
雖然我以前曾經以一個大樓的設計、建造過程來解釋過EEA設計的工作，可是從事EEA的工作越久，就越覺得汽車上EEA設計的復雜。由于現代車輛本身的高度復雜性，整車電子EEA設計更像城市規劃。
展開 淺談系統安全架構設計
對于一個系統，架構設計通常決定了該系統的整體性能表現，而功能安全標準對架構設計的要求及安全分析方法論引用比較復雜，如何在系統設計之初，合理并充分的考慮其安全設計成為了當前很多同行在做安全設計的一個難點。
筆者從事功能安全領域工作八年有余，有過多家外企合資企業的三電系統，ADAS系統相關產品的安全開發設計經驗。此次受SESETECH安全技術論壇邀請，結合個人經驗分享一下對系統安全架構設計的淺薄理解，希望能夠解決部分同行對于安全架構設計的痛點。限于個人認知，此文僅供各位同行交流討論，不針對任何企業或者產品安全提出設計建議。
內容框架：
安全架構設計必須了解的術語及安全方法說明
E-GAS三層架構的理解及使用約束
ADAS系統安全架構設計及安全等級的分解
02
安全架構設計必須了解的
術語及安全方法說明
在ISO 26262的第三部分，第四部分及第九部分，提到了很多關于系統或者相關項的安全術語，包括故障類型判斷，安全分解策略，故障控制/避免措施，等。如何正確地理解并應用這些術語及背后的方法論，對于安全架構設計尤為重要。本文主要針對涉及到系統安全架構設計的必要術語進行一些系統性闡述，幫助大家理解其中關系。
故障控制措施（Fault control）
和故障避免措施（Fault avoidance）
在功能安全標準或者一些教學中，經常會提到系統性失效和隨機硬件失效兩個概念作為電子電氣系統的兩大失效來源。
展開 經驗之談：嵌入式如何進行架構設計？
本文來自：IOT物聯網小鎮
【我對架構設計的理解】
1.架構設計概念的認識
相信看這篇文章的同學，大部分都是從事嵌入式開發的，大家也肯定有這么一個印象：在招聘網站上的一些架構設計的崗位，都是針對 Web 方向的，卻很少看到招聘嵌入式崗位的系統架構師的崗位。
我的理解是大概有下面2個原因：
(1) Web開發：百家爭鳴，沒有統一的標準和老大
這些年得益于移動互聯網的發展，前、后端開發崗位的需求量大增，而且各種框架層出不窮。
如何利用這些框架來為用戶提供高性能的服務并沒有一個統一的標準，于是百家爭鳴，相應的設計師崗位也就層出不窮。
(2) 嵌入式開發：Linux 舍我其誰
在嵌入式系統的開發中，在操作系統的選擇上幾乎沒有太大的余地，大部分是 ARM+Linux 組合。
在 Linux 操作系統層面：那些大神們已經把內核和驅動層設計的很完美了，很少需要開發人員做大量的修改。
在應用程序層面：開發人員如果沒有什么追求，只為了實現規格書中定義的功能即可。
而老板呢，也只是重視產品功能是否能正常實現，至于什么可移植、可擴展、執行效率等等，不會想到這個層面。
即使產品需要更新換代，讓開發人員重新實現即可，反正只需要功能OK就行。
2.嵌入式系統的架構設計重要性
說一個小故事。
有一位同事為客戶寫一個單片機產品的程序，后來同事離職后把代碼移交給我。
這個產品有一個小功能需要修改一下，恰巧那會我正在處理另外一個項目，于是在征得老板許可的情況下把源代碼發給客戶，請他們自己修改。
展開 
從功能安全視角看軟件架構設計
功能安全應該如何考慮軟件架構，什么樣的架構是符合功能安全標準要求的，對于軟件架構工程師和功能安全工程師，很難在兩個方面都說得明白，本篇來從功能安全的角度談談軟件架構設計的基本要求。
首先，功能安全軟件的架構設計是基于兩個層次的：
第一：
選取和建立一個層次分明，易于理解的軟件架構；
第二：
在第一條的基礎上，符合相應功能安全等級要求的軟件設計要求。
接下來，以汽車功能安全標準ISO26262-6和軌道交通軟件功能安全標準EN50128作為基準，談談標準是如何從以上兩個層次來做出規定的。
軟件架構階段的開始
軟件架構設計是軟件生命周期的第二個階段，前面的階段是軟件需求階段（software requirements specification）,在軟件需求設計時，把整個軟件當成一個黑盒處理，來確定該軟件的所有功能、性能，與硬件的接口定義，與外部其它系統的接口定義，而在軟件架構階段，需要設計一種架構來滿足軟件需求，通過層次化結構的方式來表示軟件架構的組件構成和他們之間的交互方式。以下圖為例，虛線框之外是軟件需求，虛線框內是軟件架構。
什么是軟件組件
上面這個圖用于解釋軟件架構所做的工作，將整個軟件劃分為功能和接口清晰的組件。
展開 從功能安全視角看軟件架構設計
來源 | 薄說安全
功能安全應該如何考慮軟件架構，什么樣的架構是符合功能安全標準要求的，對于軟件架構工程師和功能安全工程師，很難在兩個方面都說得明白，本篇來從功能安全的角度談談軟件架構設計的基本要求。
首先，功能安全軟件的架構設計是基于兩個層次的：
第一：選取和建立一個層次分明，易于理解的軟件架構；
第二：在第一條的基礎上，符合相應功能安全等級要求的軟件設計要求。
接下來，以汽車功能安全標準ISO26262-6和軌道交通軟件功能安全標準EN50128作為基準，談談標準是如何從以上兩個層次來做出規定的。
軟件架構階段的開始
軟件架構設計是軟件生命周期的第二個階段，前面的階段是軟件需求階段（software requirements specification）,在軟件需求設計時，把整個軟件當成一個黑盒處理，來確定該軟件的所有功能、性能，與硬件的接口定義，與外部其它系統的接口定義，而在軟件架構階段，需要設計一種架構來滿足軟件需求，通過層次化結構的方式來表示軟件架構的組件構成和他們之間的交互方式。以下圖為例，虛線框之外是軟件需求，虛線框內是軟件架構。
什么是軟件組件
上面這個圖用于解釋軟件架構所做的工作，將整個軟件劃分為功能和接口清晰的組件。
展開 MBSE方法論專題 | OOSEM-Modelook綜合設計候選架構
下一階段
在完成物理架構設計之后，可以轉入導出模型到下一級的系統設計或者進入詳細設計階段。
NO.2
建模方法
借助系統原理框圖可以列出組件和接口，作為系統物理模型的基礎，用于物理解決方法（物理結構）的高層次開發結果的交流。
圖 2 系統原理框圖示意
在系統架構的早期，設計團隊就必須評估每個需求是否會對系統架構產生重要影響。這些需求被稱為驅動架構設計的需求，驅動架構設計的需求通常占全部需求的5%至15%。驅動架構設計的需求應該被基線化管理，以確保架構設計審查成功進行，認真評審架構以確保滿足驅動架構設計的需求基線集要求。
架構層級圖提供系統的一個垂直視角，識別物理組件和各自組件組成系統，當后面的設計不能覆蓋底層組件的時候需要更新架構層級圖。
展開 RTaW—基于車載以太網TSN的下一代E/E架構設計優化工具
面對日益復雜化的汽車電子電氣架構及網絡系統，人工計算與迭代的設計方式已很難適用。同時，驗證設計的合理性在成本壓力下愈發重要。今天我們對RTaW與BMW的合作應用案例（O.Creighton, N.Navet, P.Keller, J.Migge, 2020 IEEE-SA，“Towards Computer-Aided, Iterative TSN-and Ethernet-based E/E Architecture Design”）進行解讀，從兩個方面分析如何進行E/E架構設計優化：
電子電氣架構設計面臨哪些挑戰
如何使用RTaW進行E/E架構設計優化
1 BMW當前電子電氣架構設計面臨的挑戰
- 向可靠的整車范圍SOA轉變
隨著電子電氣架構的發展，以信號/功能為導向的傳統設計模式已不再滿足需求，而整車范圍SOA設計具有統一性、可靠性，可以帶來兩個核心優勢：
- 清晰的SOA層級劃分
- 明確的服務提供方和消費方定位
圖1 基于信號到基于服務的轉變
與傳統設計模式相比，SOA開發過程需要考慮更多的系統要求，如延時、帶寬、鑒權、冗余與安全、整車級別的運行配置等。在智能駕駛領域里，通過動態配置資源的高性能實時運算平臺（由軟件定義的、硬件高度集成的ECU）在大數據和AI算法的幫助下將擔負更多的角色。
圖2 BMW L3&L4可剪裁的自動駕駛架構
- 模塊化下的軟硬件擴展性和復用性
為了提高模塊化下的軟硬件開發效率、降低成本、提高復用性。
展開 符合功能安全的Level2層VCU架構設計
高效的軟件架構設計顯然對功能安全的實施和落地起著引導性作用，所以電子電器系統滿足功能安全要求已經成為產品基本屬性。
針對軟件架構如何滿足功能安全要求，業內人士紛紛借鑒了E-Gas架構，E-Gas最先被應用于發動機控制器EMS，由Level1功能層、Level2功能監控層、Level3控制器監控層三部分組成。國內相關論文分別將E-Gas架構應用于各個控制功能中，其中專利、文獻、文獻、文獻、文獻都針對功能安全標準設計了整車控制器硬件和軟件，但并未涉及Level2軟件架構。
因此，為了彌補E-Gas架構未明確提出基于模型開發MBD的Level2軟件架構的缺陷，且架構設計要滿足高內聚低耦合、合適的分層等功能安全要求，本文針對整車控制器VCU設計了一種Level2功能監控層軟件架構，不但符合功能安全架構設計要求，而且可應用于其他ECU功能安全Level2設計中，有助于功能安全設計進一步落地，降低實施難度。
一、VCU模型整體架構
設計整車控制器VCU模型Level1、Level2架構，如圖1所示，包括時序調度、輸入信號、Level1、Level2和輸出信號模塊，需滿足功能安全可理解性、一致性、簡單性、可驗證性、模塊化、抽象化、封裝性、可維修性等架構設計原則和要求。
圖1 VCU控制模型架構
Level1被稱為功能層，包含整車控制基本功能，如電機扭矩需求、能量回收等，整車高低壓電源管理，如高壓安全、低壓管理等，以及在檢測到故障時控制系統的反應。Level2被稱為功能監控層，檢測Level1功能軟件的缺陷過程。例如，通過監測計算的需求扭矩值或車輛縱向加速度，當系統發生故障時，會觸發系統反應，進入安全狀態。
展開 基于新架構的智能汽車整車線束設計研究
本文從成本的角度、電連接性能以及汽車電子電氣新架構角度出發，對整車線束的設計進行了研究，達到了提高車輛可靠性、降低成本、提升電連接性能的目的。
1. 電子電氣架構對汽車影響
電子電氣架構起到電子電氣系統總布置的功能。在功能需求、法規和設計要求等特定約束下，通過對功能、性能、成本和裝配等各方面進行分析，所得到最優的電子電氣系統模型。就現代汽車制造業來說，汽車電子電氣架構設計集中反映出消費者對于汽車舒適度、人性化、智能化以及美觀性的消費需求。同時，汽車電子電氣架構是一項系統、復雜的工作，廣泛涉及軟件、硬件、網絡、線路等多方面內容。
2. 電子電氣架構設計流程
針對汽車電子電氣架構的設計，國際通用的開發模式為V模式開發流程。電子電氣架構整體設計工作和流程優化，需要遵循六個步驟進行，電子電氣架構開發流程見圖1。
圖1 電子電氣架構開發流程
1）對于汽車功能需求進行定義。在該階段實施期間，需要根據市場對汽車的實際需求、客戶的具體需求進行分析，并對這些數據進行整理、分析以及統計等工作，保證在初期工作中，能夠對整車需求進行統計與評估，也能對進電子電器系統需求進行定義，這樣才能使電氣測試規范的制定滿足相關需求。
2）對整個電子電器系統的架構進行設計，保證其制定的合理性。期間，需要根據電子電氣系統的實際需求，對各個系統以及電氣加工方案進行合理制定，在整體上，保證整車電子電氣架構方案物理、邏輯架構的充分設計。
3）對電子電器件進行具體設計。在實際工作執行期間，需要根據一個環節，對電子電氣架構方案進行物理、邏輯的優化設計，保證在真正含義能夠促進電氣電器件解決方案的優化設計。
展開 基于新架構的智能汽車整車線束設計研究
來源 |
汽車功能安全
本文從成本的角度、電連接性能以及汽車電子電氣新架構角度出發，對整車線束的設計進行了研究，達到了提高車輛可靠性、降低成本、提升電連接性能的目的。
1. 電子電氣架構對汽車影響
電子電氣架構起到電子電氣系統總布置的功能。在功能需求、法規和設計要求等特定約束下，通過對功能、性能、成本和裝配等各方面進行分析，所得到最優的電子電氣系統模型。就現代汽車制造業來說，汽車電子電氣架構設計集中反映出消費者對于汽車舒適度、人性化、智能化以及美觀性的消費需求。同時，汽車電子電氣架構是一項系統、復雜的工作，廣泛涉及軟件、硬件、網絡、線路等多方面內容。
2. 電子電氣架構設計流程
針對汽車電子電氣架構的設計，國際通用的開發模式為V模式開發流程。電子電氣架構整體設計工作和流程優化，需要遵循六個步驟進行，電子電氣架構開發流程見圖1。
圖1 電子電氣架構開發流程
1）對于汽車功能需求進行定義。在該階段實施期間，需要根據市場對汽車的實際需求、客戶的具體需求進行分析，并對這些數據進行整理、分析以及統計等工作，保證在初期工作中，能夠對整車需求進行統計與評估，也能對進電子電器系統需求進行定義，這樣才能使電氣測試規范的制定滿足相關需求。
2）對整個電子電器系統的架構進行設計，保證其制定的合理性。期間，需要根據電子電氣系統的實際需求，對各個系統以及電氣加工方案進行合理制定，在整體上，保證整車電子電氣架構方案物理、邏輯架構的充分設計。
3）對電子電器件進行具體設計。
展開 
電子電氣架構設計需要考慮哪些方面？
電子電氣架構的優化和有效的系統設計對于最大限度地提高可重用性、減少車輛變體的數量以及提高按時交付車輛的能力至關重要。
在開發新的或改款車型時，控制器的重復使用受到限制，一部分約束是固定的，比如傳統上，來自一級供應商的控制器增加功能的范圍有限，除非供應商簽訂了開發此類功能的合同。因此汽車制造商在開發控制器、軟件模型甚至完整軟件方面需要承擔了更多責任。當前也可以看到大部分汽車制造商在做控制器的應用層開發，底層和硬件交給供應商，不過現在也有趨勢汽車制造商擴展到戰略模塊的硬件和芯片設計。
在電子電氣架構設計時，架構師需要基于復用原則來確定整個生命周期內的功能分配。
07.
總結
開發全新的電子電氣架構對汽車制造商來說面臨的挑戰多種多樣。E/E 系統架構師在開發、更新和優化車輛架構時需要考慮的因素很多，因此有必要借助架構設計工具來根據工程師定義的一組規則和指南來規劃和檢查架構，將指標可視化。這樣更有利于權衡拓撲變化、功能分配和信號分配等，以便在詳細設計開始前對電子電氣架構架構進行早期優化。
展開 電子電氣架構設計需要考慮哪些方面？
因此汽車制造商紛紛革新現有的的電子電氣架構，像國內小鵬的X-EEA3.0中央計算平臺+區域控制架構、廣汽埃安的中央計算平臺架構——星靈架構、長城的計算平臺架構GEEP3.0等（如圖1所示）。
意在降低電子電氣架構的復雜性，對軟硬件進行解耦，以及為后續高級的功能落地提供基礎，如圖2所示。
圖1 上汽、廣汽、長城的中央計算平臺架構(來源網絡)
圖2 分布式架構與中央架構優缺點對比(來源九章智駕)
在設計電子電氣架構的過程中，一個關鍵的任務是基于整車需求分解出電氣/電子需求。整車需求包括機械、電氣/電子、軟件、熱學等。工程師需要從中提取電氣/電子方面需求，并且對其進行分解然后協調各下游部門進行開發設計。在整個過程中，涉及電子電氣架構的定義、設計和交付的各種工程師必須平衡相互依賴的需求。下面從以下這些方面來聊一聊電子電氣架構設計。
01.
展開 電子電氣架構設計需要考慮哪些方面？
電子電氣架構的優化和有效的系統設計對于最大限度地提高可重用性、減少車輛變體的數量以及提高按時交付車輛的能力至關重要。
在開發新的或改款車型時，控制器的重復使用受到限制，一部分約束是固定的，比如傳統上，來自一級供應商的控制器增加功能的范圍有限，除非供應商簽訂了開發此類功能的合同。因此汽車制造商在開發控制器、軟件模型甚至完整軟件方面需要承擔了更多責任。當前也可以看到大部分汽車制造商在做控制器的應用層開發，底層和硬件交給供應商，不過現在也有趨勢汽車制造商擴展到戰略模塊的硬件和芯片設計。
在電子電氣架構設計時，架構師需要基于復用原則來確定整個生命周期內的功能分配。
07.
總結
開發全新的電子電氣架構對汽車制造商來說面臨的挑戰多種多樣。E/E 系統架構師在開發、更新和優化車輛架構時需要考慮的因素很多，因此有必要借助架構設計工具來根據工程師定義的一組規則和指南來規劃和檢查架構，將指標可視化。這樣更有利于權衡拓撲變化、功能分配和信號分配等，以便在詳細設計開始前對電子電氣架構架構進行早期優化。
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? E/E架構整體方案設計
? 基于用戶場景的Use Case分析
? 功能實現方案設計
? 面向軟件模塊的子系統方案設計
? ECU軟件需求規范設計
? ECU硬件需求規范設計
服務優勢
? 10年以上電子電氣架構開發經驗
? 30多個OEM整車E/E架構開發案例
? 100人以上的專業架構開發團隊
? 功能安全、信息安全、車載以太網等專業技術團隊支撐
? 豐富的工程咨詢服務經驗
? 豐富的產品開發配套經驗
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