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MAN商用车的新EEA架构

 Kuai2012 2022-04-26
与乘用车一样,商用车也受电动化、网联化、智能化的影响,而且得益于商用车的使用场景更加明确,自动驾驶相关功能在商用车上的使用可能会比乘用车早。为了满足日益增加的功能需求,当前面向组件的EEA架构中,硬件和软件的耦合度高,导致新增功能的成本很高。
为了解决面向组件的EEA架构的弊端,曼恩(MAN)采用了新的元模型,从根本上改变了架构的拓扑方法,创建一种以时间为导向、面向客户的方法来描述硬件和软件开发的结果。同时保留了面向组件的架构中的需求分析、概念开发、评估验证等基本方法。
元模型的顶层代表着车辆的功能,如图1所示。它从鸟瞰的角度描述了车辆的某种行为,以及该行为的功能需求以及功能描述。可以用自适应巡航(ACC)功能来解释一下元模型,ACC是通过多个子功能来实现,这些子功能是从需求中派生出来,并且这些子功能还在其他的车辆功能中使用到。所有的车辆功能及其子功能, 以及通信接口的总和称之为功能架构。当前MAN卡车大约拥有250个车辆功能。
图1 功能架构
功能架构是虚拟的,意味着其独立于硬件组件(控制单元、传感器、执行器)。只有在功能架构完成后,才会将车辆功能分配至架构中的硬件组件,从而形成拓扑。
这种方式的优势在于:车辆功能可以重复使用,如果EEA架构引入了新的拓扑,只需将车辆功能按照新拓扑重新分配,因此可以轻松的实现现有拓扑切换到新拓扑。

下一代EEA架构的特性

新的EEA架构以集中化方法为特征,其采用了一个中央控制单元,其部署了所有与策略相关的功能,因此车辆的ECU也相应的减少。剩余的ECU也不再包含任何策略相关功能,因此新功能的集成发生在功能架构级别,不影响ECU和CAN通信,如图2所示。
图2 集中式EEA架构
由于新的EEA架构以集中化、模块化方法,这意味着可以支持和集成不同的发动机、变速箱和制动系统。这可以换挡策略示例说明:由于包括换挡策略在内的整个动力总成管理系统都位于中央计算单元,因此在更换变速箱或发动机时,仅需通过修改参数即可匹配。
另外该EEA架构引入了标准化的I/O模块,如果车辆新增功能,仅需安装附加的I/O模块以及相关的执行器和ECU。 这也为将来的车辆功能和系统提供了良好的可扩展性,并使该架构与时俱进,如图3所示。
图3 新EEA架构
新EEA架构的另一重要特性是平台的开放性,其中主要是应用程序的框架的开放性,使其能将第三方的软件集成至车辆中,并且能获取车辆的新型。
除了可扩展性、模块化以及开放性之外,新EEA架构还需具有技术要求,例如它是依据ISO26262开发,并且功能安全等级达到ASIL D。拥有两个12英寸的显示屏和操作系统,可以将新功能或第三方功能集成至车辆的HMI中。
中央控制单元通过以太网连接到联网模块。这样可以在车辆和MAN后端之间进行宽带数据传输,从而可以快速更新。对于客户而言,这意味着他们的车辆像智能手机一样在其生命周期内持续获得新功能。因此,架构的作用已成为开发中最重要的角色之一。

新架构带来的组织变化

新的EEA架构的导入导致了整个组织架构的变化。由于新的EEA架构采用了集中组织,并且功能与组件进行分离,这意味着一个电子部门来负责所有ECU的开发,如图4所示,在该部门内部,功能和组件之间有清晰的界限。

图4 组织架构
一个部门负责组件的开发,包括电气系统和硬件集成在内的整个硬件平台。另外一个部门负责将应用程序集成至硬件平台。
为了保持双重控制的原则,测试部门和项目管理是单独的。在组织内部,还体现了体系架构的分层,有专门的部门负责功能,系统和硬件。
因此在新EEA架构引入后,创建了新的角色和职能。例如有些部门负责软件的功能实现,而对组件不负责。因此新的EEA架构引入对组织架构是一个大的挑战,从传统的面向组件的思维到功能性思维方式的转变。

流程与工具链

为了化解新EEA架构开发带来的复杂性,流程和工具是重要的元素。因此,MAN也在并行的开发工具链。重点是所有开发人员都使用中央开发数据库eese。该数据库包含元模型的描述,从而确保所有开发人员均按照相同的方法进行工作。
需求管理,架构开发,文档/源代码管理,测试管理,质量问题管理以及数据集开发和管理等领域都统一在开发数据库中。
另外,采用单一来源原则,这意味着每条信息仅生成一次并在每个处理步骤中一致使用。
图5 工具链
最后,从上面的来看,不管是商用车还是乘用车,新的EEA架构的趋势都是一样的,面临的困难也是类似

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