2017-10-19 郁輝 汽車工程聯(lián)盟

3.1 需求分析

這里以C公司純ECU業(yè)務(wù)來(lái)進(jìn)行介紹，即供應(yīng)商（汽車零配件企業(yè)）負(fù)責(zé)開發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)電控模塊的硬件和底層軟件，客戶（發(fā)動(dòng)機(jī)OEM或整車OEM）開發(fā)應(yīng)用層軟件和進(jìn)行標(biāo)定工作。整個(gè)需求分析定義的過(guò)程，需要供應(yīng)商和客戶共同分析和協(xié)作完成。

客戶的需求分三個(gè)部分：硬件需求、軟件需求及機(jī)械結(jié)構(gòu)需求。

硬件需求分析：根據(jù)系統(tǒng)所選用的傳感器、執(zhí)行器等，定義出詳細(xì)的ECU硬件接口電路及功能性需求。

軟件需求分析：根據(jù)客戶應(yīng)用系統(tǒng)的一些功能特點(diǎn)及硬件本身的性能，定義清楚詳細(xì)的功能性接口驅(qū)動(dòng)需求以及診斷類需求。

結(jié)構(gòu)需求分析：根據(jù)客戶應(yīng)用系統(tǒng)及硬件的要求，定義出詳細(xì)的結(jié)構(gòu)需求，并需要跟客戶系統(tǒng)人員確認(rèn)。需要注意的是，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅要考慮客戶的系統(tǒng)布置（如安裝的要求、是否與其他器件干涉等），也要考慮硬件本身的需求（是否能安裝硬件的PCB、PCB上最高的器件是否存在干涉、熱的影響等），還需要考慮對(duì)整個(gè)環(huán)境實(shí)驗(yàn)的耐受性要求。

3.2 系統(tǒng)架構(gòu)與模塊化平臺(tái)設(shè)計(jì)

3.2.1 硬件架構(gòu)與模塊化平臺(tái)設(shè)計(jì)

硬件的架構(gòu)，采用模塊化平臺(tái)的設(shè)計(jì)思路。企業(yè)動(dòng)力總成事業(yè)部發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)部門的研發(fā)資源中，已經(jīng)建立了很多驗(yàn)證過(guò)的動(dòng)力總成用硬件模塊，如圖3.1，我們稱之為模塊化硬件平臺(tái)（Modular Hardware Platform）；這些模塊大多以優(yōu)化過(guò)的擁有自主專利的專用芯片（ASIC）為核心控制電路搭建，擁有較強(qiáng)性能和較高可靠性。

這些驗(yàn)證過(guò)的模塊化電路就像工具箱一樣，應(yīng)用到客戶定制的發(fā)動(dòng)機(jī)電控模塊開發(fā)時(shí)，只需要根據(jù)客戶需求，選定所需要的功能模塊，就能搭建成整個(gè)硬件的架構(gòu)。模塊電路的細(xì)節(jié)應(yīng)用調(diào)整，開發(fā)工程師可以跟負(fù)責(zé)該模塊的模塊平臺(tái)工程師一起評(píng)審并應(yīng)用。然后進(jìn)行應(yīng)用項(xiàng)目的硬件電路集成開發(fā)和驗(yàn)證工作。圖3.1是基于模塊化電路的硬件架構(gòu)示例。

主控芯片（Microcontroller）目前現(xiàn)階段采用第五代90nm技術(shù)32位芯片。下一代電控模塊（即第6代，在開發(fā)中，支持柴油歐6排放法規(guī)），將采用55/65nm技術(shù)多核芯片，并支持通用計(jì)時(shí)器模塊（General Timer Module，GTM）功能。第七代的電控模塊（預(yù)研中，支持更高排放及更多先進(jìn)功能）選用<40nm技術(shù)的多核芯片。每個(gè)芯片，會(huì)有兩家同架構(gòu)的供應(yīng)商提供類似產(chǎn)品并有相同芯片引腳定義，以達(dá)到不同供應(yīng)商的芯片可以實(shí)現(xiàn)硬件上不更改PCB布線的情況下無(wú)縫切換。

3.2.2 軟件架構(gòu)與模塊化平臺(tái)設(shè)計(jì)

純ECU業(yè)務(wù)下，軟件只提供底層驅(qū)動(dòng)程序，應(yīng)用層軟件和標(biāo)定工作皆由客戶自行完成，因此不做特別詳述。要說(shuō)明的一點(diǎn)是，軟件開發(fā)也是采用模塊化設(shè)計(jì)的模式，商用車項(xiàng)目總共擁有20多個(gè)軟件功能模塊，應(yīng)用項(xiàng)目軟件工程師要做的便是根據(jù)客戶的實(shí)際需求選取相應(yīng)軟件功能模塊做集成調(diào)試及驗(yàn)證工作。

另外，這里再重點(diǎn)討論下下一代芯片的通用計(jì)時(shí)器模塊（GTM）對(duì)于軟件開發(fā)的意義。有了這個(gè)GTM這個(gè)功能后，同架構(gòu)芯片應(yīng)用互換就不需要軟件上再更改底層驅(qū)動(dòng)程序了；對(duì)客戶的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，也不再需要調(diào)整應(yīng)用層軟件。

3.2.3 機(jī)械架構(gòu)與模塊化平臺(tái)設(shè)計(jì)

跟前述硬件和軟件設(shè)計(jì)類似地，機(jī)械架構(gòu)也采用模塊化的設(shè)計(jì)。平臺(tái)化的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)共享相同的材料和生產(chǎn)工藝，由于這些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)做過(guò)相應(yīng)的驗(yàn)證，新應(yīng)用在采用這些機(jī)械設(shè)計(jì)的時(shí)候，對(duì)降低項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)和開發(fā)時(shí)間上都有很大的裨益。

圖3.2 模塊化平臺(tái)的機(jī)械設(shè)計(jì)

參考文獻(xiàn)

[1] 郁輝，商用車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)研發(fā)和生產(chǎn)的項(xiàng)目管理[D].復(fù)旦大學(xué), 2013年