 隨著汽車電子控制技術的發(fā)展和人們對車輛安全性、舒適性及經(jīng)濟性要求的不斷提高,，中國重型商用車裝用的電子器件越來越多,，整車電氣系統(tǒng)變得越來越復雜，日趨龐雜的電氣系統(tǒng)對整車的功能擴展,、安裝空間分配、成本控制及開發(fā)周期等方面都帶來了較大的挑戰(zhàn),，非系統(tǒng)性設計的整車電氣系統(tǒng)已不能滿足企業(yè)多車型車輛的使用要求,，對車輛整車電氣系統(tǒng)優(yōu)化的要求日益迫切,。為了處理當前或未來系統(tǒng)中不斷增加的數(shù)據(jù)處理要求,，各廠商正在進行整車電子電氣架構(gòu)的開發(fā)與規(guī)劃，合理的整車電子電氣架構(gòu)規(guī)劃是實現(xiàn)共享信息可用可靠的前提,。同時,，為了滿足現(xiàn)在不斷增長的輔助駕駛和預見性駕駛等數(shù)據(jù)處理需求，以及滿足未來數(shù)據(jù)交互更加龐雜的自動駕駛規(guī)劃要求,，實現(xiàn)共享數(shù)據(jù)信息的可用,、可信以及可靠，由此,，以頂層設計理念,，進行系統(tǒng)性的整車電子電氣架構(gòu)的研發(fā)與規(guī)劃，已是大勢所趨,。以頂層設計的理念構(gòu)建福田戴姆勒企業(yè)自身特色的重型商用車電子電氣架構(gòu)，包括整車電子電氣功能規(guī)劃、電源管理系統(tǒng)的設計,、功能模塊化設計與分配,、整車電氣連接的設計。通過整車系統(tǒng)需求定義,、原子邏輯單元的搭建實現(xiàn)整車功能邏輯的配置,，然后利用模塊化的設計方法，將功能需求分配到各電控單元,，建立多維度架構(gòu)模型,，最后進行架構(gòu)設計的評估選擇，完成可拓展型的整車電子電氣架構(gòu)平臺設計及應用,。本項目將打造企業(yè)標準化硬件平臺,，制定整車電氣系統(tǒng)優(yōu)化解決方案，能夠?qū)崿F(xiàn)企業(yè)重型商用車系列車型的功能拓展,，電子電氣架構(gòu)平臺較易實現(xiàn)整車電氣系統(tǒng)的擴大或縮小,，可以滿足企業(yè)產(chǎn)品線上各類重型車型對功能分配、成本控制等的不同要求,，以滿足客戶的各種需求,。基于搭建的整車電子電氣架構(gòu),，在實現(xiàn)預見性駕駛和輔助駕駛基礎上,，為將來車輛的網(wǎng)絡化發(fā)展和智能化功能擴展，甚至自動駕駛,，提供可靠的整車電子電氣環(huán)境,。 整車電子電氣功能的需求及定義是整車電子電氣架構(gòu)設計的輸入和目標，它的優(yōu)劣直接關系到整個架構(gòu)設計的平臺化,、可擴展性,、堅固性及成本性等。根據(jù)汽車智能化方向發(fā)展所涉及的汽車電器系統(tǒng),、汽車電子控制系統(tǒng),、汽車電子信息系統(tǒng)、智能交通系統(tǒng)及車輛通信網(wǎng)絡系統(tǒng)等為前提,，結(jié)合整車電子電氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),，依據(jù)功能模塊化的設計理念，展開發(fā)動機及排放相關控制,、變速器控制,、緩速器控制,、制動系統(tǒng)控制,、智能駕駛員輔助系統(tǒng)控制、車身控制,、車輛數(shù)據(jù)傳遞與交互,、儀表顯示等功能的開發(fā),。如圖1所示,。 電源管理系統(tǒng)的設計是整車電子電氣架構(gòu)中關鍵的一個環(huán)節(jié)，基于整車電氣系統(tǒng)的配置情況,，保證電能平衡的基礎上,，按安全與節(jié)能的原則，展開電源匹配設計,。電源管理系統(tǒng)設計主要包括起動機匹配設計,、發(fā)電機匹配設計、蓄電池匹配設計,、中央電氣接線盒設計及導線的匹配與設計等,。 根據(jù)發(fā)動機特性及起動機的起動參數(shù)，結(jié)合起動機的起動效率及車輛運行環(huán)境等要求,，對起動機進行匹配設計,。逐一統(tǒng)計車輛電器負載的額定功率及單車數(shù)量，并根據(jù)各負載的工作特點,，計算出各負載折算后的總功率P折,，然后按“發(fā)電機功率=28÷24×P折xa'（其中為發(fā)電機容量系數(shù)），計算車輛所需發(fā)電機功率,，并根據(jù)發(fā)動機怠速值,、皮帶傳動比及發(fā)電機特性曲線等，對發(fā)電機進行匹配設計,。3）蓄電池匹配設計根據(jù)起動機起動參數(shù),，計算蓄電池，并根據(jù)車輛運行環(huán)境要求及蓄電池放電曲線等,，對蓄電池進行匹配設計,。4）中央電氣接線盒設計將電源熔斷器按功能進行了協(xié)調(diào)分配，并通過不同的電源繼電器實現(xiàn)車輛電控單元與車輛音通器件用KL15電源的隔離,，從源頭省手,，降低了電源串擾對各控制的影響。汽車中央電氣接線盒是汽車整車電源分配及信號傳輸?shù)闹袠袉卧?，其通過集合繼電器,、熔斷器、一極管及一些電子模塊,，實現(xiàn)整車用電設備電源及控制信號的分配,，并對各用電設備及電線束進行過載或短路保護,。5）電源線與搭鐵線的匹配與設計整車電源熔斷器采用串聯(lián)分級設計，既保證了起動機等大功率器件的可用與可控,，又對車輛其它用電器件進行了合理保護,。設計了數(shù)字搭鐵與模擬搭鐵，將各電控單元的數(shù)字信號回路與模擬信號回路進行了隔離,，提高了各數(shù)字信號可靠性。采用雙線制,，通過各搭鐵線壓線點將搭鐵線匯集并引回蓄電池負極,，降低了車輛能耗，提高了車輛運行安全性,。整車功能的實現(xiàn)是多種多樣的,，為了確定最優(yōu)方索，我們從子系統(tǒng)的角度出發(fā),，使用基于模塊化的設計方法，通過對各子系統(tǒng)方索進行詳細分析,，實現(xiàn)功能的合理整合或重新分配,。按符合法規(guī)性、適用性,、前瞻性及擴展性要求,，定義電子電氣架構(gòu)系統(tǒng)中物理架構(gòu)和邏輯架構(gòu)的需求,，并將整車電子控制系統(tǒng)按功能域進行劃,，主要分為車身電子控制域、底盤電子控制域及發(fā)動機電子控制域,，具體功能分布情況如下,。１）車身電子控制域。涵蓋駕駛室內(nèi)部車身控制的各電控單元,，功能涉及行駛信息記錄、自動空調(diào),、音響系統(tǒng)、電動玻璃升降,、電動后視鏡加熱遙控鑰匙中控門鎖,、燈光控制、雨刮控制,、差速鎖控制,、顯示等,。基于模塊化的設計理念,，將功能分配到各模塊單元,，如車身模塊，可規(guī)劃燈光控制,、雨刮控制,、喇叭控制等功能：門控模塊，可規(guī)劃電動玻璃升降,、電動后視鏡加熱遙控鑰匙中控門鎖等功能,；儀表，可規(guī)劃自定義的顯示等功能,。2）底盤電子控制域,，涵蓋底盤各電控單元，功能涉及自動換擋,、坡道輔助起步,、車輛輔助制動控制、摩擦片磨損控制,、制動力分配,、主掛車協(xié)調(diào)控制、駕駛員輔助駕駛系統(tǒng)控制等,?；谀K化的設計理念，將功能分配到各電控單元,，如AMT,，可規(guī)劃實現(xiàn)自動換擋、換擋提醒等功能; 如 EBS,，可規(guī)劃實現(xiàn)制動力分配,、主掛車協(xié)調(diào)控制等功能;駕駛員輔助駕駛系統(tǒng)，可規(guī)劃自適應巡航,、車道偏離預警,、自動緊急制動、前碰撞預警,、坡道輔助控制等功能,。3）發(fā)動機電子控制域，涵蓋發(fā)動機及排放相關控制單元,，功能涉及發(fā)動機轉(zhuǎn)速調(diào)整,、發(fā)動機起動/停機、扭矩控制,、排氣制動,、最大車速限制,、定速巡航、最高車速限定,、怠速調(diào)節(jié),、廢氣再循環(huán)控制、進氣節(jié)流閥控制,、增壓器壓力控制,、再生控制、SCR系統(tǒng)控制等,?；赡K化的設計理念，將功能分配到各電控單元,，如ECU，可規(guī)劃實現(xiàn)扭矩控制,、發(fā)動機轉(zhuǎn)速調(diào)整,、發(fā)動機起動/停機、怠速調(diào)節(jié)等功能;如SCR,，可規(guī)劃實現(xiàn)排放相關控制等功能,。整車電子電氣架構(gòu)規(guī)劃的模塊功能規(guī)劃實現(xiàn)情況，見表1,。設計的車輛通信網(wǎng)絡架構(gòu)實現(xiàn)整個系統(tǒng)的功能邏輯,，結(jié)合車輛各模塊的控制功能要求等因素，將整車電子電氣通信網(wǎng)絡架構(gòu)主要劃分為3個功能域∶車身電子控制域,、底盤電子控制域,、發(fā)動機電子控制域，各功能域的信息交互是由網(wǎng)關實現(xiàn)的,，網(wǎng)關控制器是整車電子電氣架構(gòu)中的核心部件,，其作為整車網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)交互樞紐，可將CAN,、LIN,、MOST等網(wǎng)絡數(shù)據(jù)在不同網(wǎng)絡中進行路由。采用分布式網(wǎng)關控制系統(tǒng),，即將網(wǎng)關功能集成在某些個控制器中,，除具備車輛控制的相關功能外，還兼具不同網(wǎng)絡間信息的傳遞與交互,。由于集成網(wǎng)關功能的控制器軟件均由主機廠自主完成,，因此，整車電子電氣架構(gòu)的設計可以根據(jù)需求優(yōu)化調(diào)整,，整車廠可以通過它來提高整車拓撲結(jié)構(gòu)的可擴展性,、整車的安全性以及整車網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的保密性等,。規(guī)劃的整車電子電氣架構(gòu)的網(wǎng)絡拓撲圖如圖2所示。圖2 整車電子電氣網(wǎng)絡拓撲規(guī)劃圖汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃已落地,，新能源汽車和智能網(wǎng)聯(lián)汽車成為未來汽車的兩大重點發(fā)展方向,，這意味著智能網(wǎng)聯(lián)汽車將和新能源汽車技術－起成為中國汽車趕超世界汽車先進技術的兩大突破口。國內(nèi)大多數(shù)重型汽車生產(chǎn)廠家并沒有系統(tǒng)地進行整車電氣系統(tǒng)電子電氣架構(gòu)的研究,，其主機廠-般通過采購關鍵零部件,，以標定的方式實現(xiàn)與整車電氣系統(tǒng)的匹配和集成，因此,，關于車輛的很多邏輯功能控制則需要依靠零部件生產(chǎn)商來完成,，這限制了新車型整車電氣系統(tǒng)開發(fā)的靈活性。MAN-TGX車型,、奔馳的ACTROS車型及規(guī)劃的整車電子電氣架構(gòu)平臺電氣網(wǎng)絡進行對比,，見表２。表2 MAN,、ACTROS與規(guī)劃電氣網(wǎng)絡架構(gòu)拓撲分布比較MAN-TGX車型整車電氣系統(tǒng)電子電氣架構(gòu)平臺將網(wǎng)關功能分布到車輛管理控制器VCU,、車身控制器BCU、儀表及上裝控制器BBM中,，由上述控制器實現(xiàn)相關信息的傳遞及交互,。奔馳的ACTROS車型整車電氣網(wǎng)絡架構(gòu)既有集成式網(wǎng)關Gateway，又有具備網(wǎng)關功能的車輛管理控制器,、儀表及BBM,，上述控制器協(xié)同實現(xiàn)信息的傳遞及交互。為保障通信信息可用可靠,，總線負率一般設計在30%-50%之間,，當然如果物理連接能保證如屏蔽線等措施，理論上通信負載率可達到85%-90%,。因此,，要對各網(wǎng)段的控制器進行合理分配，以保證網(wǎng)絡的通暢,。
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