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EEA开发面临问题

近年来，电子电气的复杂性大幅上升。功能交互复杂造成庞大的软件代码体系、多种总线技术、功能安全分析、政府法律法规的要求。未来还会引入网络安全，防范入侵、自动驾驶以及V2X等等复杂应用。其复杂性使得整车电子电气系统的硬件与软件开发成本不断上升。
电子电气架构（Electronic & Electrical Architecture，EEA）开发包含的范围相当广泛，包含汽车需求分析、功能安全分析、功能逻辑、硬件网络、电气线路原理、线束接线、线束拓扑的开发、不同层级的信息交互。车厂试图引入电子电气开发工具，使其开发流程规范化、数据化、可视化以及自动化。以减少开发过程成本上升。
目前很多厂商选用专业的EEA开发工具PREEvision软件进行EEA开发，实现了EEA的基于模型数据一体化设计。但由於复杂的电子电气架构开发流程中，单一软件是无法在每个开发阶段，都能提供足够良好的应用。例如，PREEvision软件无法实现需求管理的版本比较和差异性分析，PREEvision设计的电气原理图、线束接线图无法很好的应用于具体设计和指导生产。
综合上述的原因，车厂目前面对EEA的高复杂性时，传统开发方式已经面临无法管理EEA的处境，而引入最新的专业EEA开发工具，又无法与原本开发工具结合。在这样矛盾的情况下，本文提出的EEA工具解决方案，将有效克服当前的困难点。

基于DOORS/PREEvision/Capital的全流程EEA工具解决方案

• 先进的需求管理工具DOORS和线束设计软件Capital
IBM 公司的 DOORS系统可以将项目开发过程中产生的各级需求和与需求相关的文件进行链接管理，同时能够对需求进行影响分析。DOORS自带数据库，可以在多个项目间共享文件，便于文件的保存、备份及项目复用。
Capital是专业的线束设计工具，可用于汽车电气原理图、线束图、及生产布板图等设计，Capital线束设计结果可直接用于指导生产及后续车型服务。
• 基于DOORS/PREEvision/Capital的EEA开发流程
本文EEA开发使用DOORS、PREEvision、Capital工具共同完成。使用DOORS系统进行需求分析及需求开发，并将需求开发结果导入到PREEvision中指导电子电气架构开发，在PREEvision中完成功能逻辑开发、硬件网络开发及部分线束原理开发，将PREEvision线束原理开发结果导入到Capital中进行后续的电气系统（线束原理图、线束接线图、线束拓扑图）设计。结合三个工具的优势，完成EEA开发。

图1 电子电气架构开发流程

♦ 第一步、使用DOORS进行需求管理
需求包含用户特性（Customer Feature）及设计技术需求（Requirement）。汽车厂商通过市场分析、现有车型数据、对标、平台规划、未来设计等信息，依据功能划分，制定用户特性，并将用户特性进行详细技术描述形成各子系统设计技术需求（Requirement）。子系统技术需求，包含外型、功能技术内容、性能、可靠度、组件特性、验证计划等内容。通过DOORS工具将各子系统设计技术需求进行分析整理、版本管理、关联性追踪等。DOORS将每一个需求视为一个独立模块来储存于资料库中进行管理。
♦ 第二步、将DOORS需求管理与PREEvision关联

图2 DOORS需求导出过程

储存于DOORS资料库的独立模块包含几种类型：标题、文本内容、表格以及图片。为方便管理，DOORS将这些模块自动加上编号。通过二次开发，将上述提及的DOORS独立模块与编号，依据PREEvision可识别的格式导出至Excel中，通过PREEvision自带的导入功能，可将Excel导入至PREEvision的需求层。
♦ 第三步、基于PREEvision EEA 开发
PREEvision软件采用基于模型的分层式EEA开发方案。分为：功能逻辑层、硬件网络层、线路原理及线束设计层进行设计，各层之间通过映射和信号路由进行关联。
功能逻辑层，定义实现功能所需的Sensor、Function Block、Actuator等模块，并定义各模块之间需要交互的接口及信号。
硬件网络层，定义各功能模块的部件实现形式，即选择何种ECU、执行机构、传感器或开关，以及描述各部件之间的物理连接方式，例如：总线连接、传统连接、电源供应和地线连接。
线路原理层，将硬件网络层的物理连接进行细化。如硬件网络层选用硬线连接，则通过三根线来实现三个信号的传输；如采用双线CAN进行ECU间信号传输，则无论多少信号传输在线路原理层均通过2根CAN线来传输。
线束层，定义线束设计选用的护套、插针、线型、焊接点等；完成线束定义及设计。
各层之间通过映射（Mapping）和信号路由（Routing）进行关联，实现了EEA开发的分层式及统一化开发。

图3 PREEvision中进行EEA开发

♦ 第四步、将EEA开发结果（电气连接关系）导出给线束设计软件Capital进行线束开发；
将PREEvision软件中完成的电气连接关系 (Device、PIN、Connector、Cavity、Wire、Spilice)，通过基于PREEvision的Metrics算法，以Excel接线表格形式导出(见下表)，再将Excel表格转换为Capital识别的XML语言导入到Capital设计软件中。实现了EEA开发和线束设计的关联。如表格所示：Wire1连接了设备Dev1的P1引脚与设备Dev2的P2引脚，其中在Dev1端通过连接器 CONN1的第1引脚连接，在Dev2端通过CONN2的第2引脚连接。

表1 PREEvision导出的电气连接关系表

开发案例
国内知名车企某车型EEA开发，该车型平台下8+车型，30个控制器，车型销往中国、北美、非洲等国家。以外灯子系统为例，该系统的EEA设计过程。
• DOORS中需求分析
外灯子系统在DOORS系统下的需求管理状态如图4所示：

图4 DOORS系统需求管理

• PREEvision中需求开发
外灯子系统需求文件导入到PREEvision，指导并跟踪EEA开发，状态如图5：

图5 PREEvision中需求开发

• EEA开发
外灯子系统分层式EEA开发过程如图6所示：

图6 PREEvision中EEA开发过程

• 电气连接关系导出
PREEvision导出外灯子系统电气连接关系Excel表格如图7所示：

图7 PREEvision导出的电气连接关系表

导入Capital后的图形如图8，后续再通过Capital完成相关线束设计

图8 电气连接关系导入Capital

总结与展望