【摘要】

在本文中，根據(jù)汽車(chē)電子工作中的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐分析，對(duì)電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)需求以及電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)措施進(jìn)行分析，保證為其提出有效的參考意見(jiàn)。因此，在本文中，對(duì)汽車(chē)電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，并為其提出有效的優(yōu)化措施，以供相關(guān)人員參考。

【關(guān)鍵詞】

汽車(chē)；電子電氣；架構(gòu)設(shè)計(jì)；優(yōu)化措施

1汽車(chē)電子電氣架構(gòu)系統(tǒng)的需求

對(duì)于汽車(chē)來(lái)說(shuō)，電子電氣架構(gòu)的設(shè)計(jì)需要遵循科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)原則，能夠在總體上降低汽車(chē)的20%重量，也能在實(shí)際上降低生產(chǎn)成本的30%。因此，對(duì)汽車(chē)的電子電氣架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，將發(fā)揮十分重要的意義。為了對(duì)電子電氣架構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，保證工作實(shí)施的更科學(xué)，要基于電子電氣結(jié)構(gòu)的實(shí)際條件，明確其需求因素，為其建立整體平臺(tái)，保證在該基礎(chǔ)條件下，能夠?qū)崿F(xiàn)電子電氣系統(tǒng)的完善發(fā)展。在該過(guò)程中，對(duì)存在的需求條件進(jìn)行研究。在該工作執(zhí)行期間，才能實(shí)現(xiàn)管理工作在工程中的優(yōu)化分析。基于需求因素的研究，設(shè)計(jì)人員在工作執(zhí)行期間還需要根據(jù)功能性、非功能性條件的研究，實(shí)現(xiàn)合理的分析與研究工作。在主要分析工作中，主要對(duì)電子電氣架構(gòu)系統(tǒng)的需求方面進(jìn)行闡述和思考。

一、汽車(chē)電子技術(shù)發(fā)展

汽車(chē)技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合發(fā)展成為汽車(chē)電子技術(shù)。目前汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展直接帶動(dòng)了汽車(chē)電子技術(shù)的市場(chǎng)，在20世紀(jì)80年代末到21世紀(jì)初，在普通汽車(chē)裝配成本中電子裝置所占的成本已經(jīng)從16%上升到23%。而在一些豪華轎車(chē)配置上，電子裝置的應(yīng)用程度更高，有的已經(jīng)達(dá)到了50%以上。汽車(chē)電子技術(shù)發(fā)展從開(kāi)始到現(xiàn)在已經(jīng)經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展歷程：一、從1950年到1970年，以發(fā)展汽車(chē)電子零部件為主，利用電子點(diǎn)火器等電子產(chǎn)品代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械構(gòu)件，為以后的電子技術(shù)與汽車(chē)技術(shù)結(jié)合奠定了初步基礎(chǔ)。二、20世紀(jì)70年代初到80年代初，在這個(gè)階段主要是應(yīng)用微處理器和集成電路,專用獨(dú)立系統(tǒng)成為主要發(fā)展目標(biāo)，例如制動(dòng)防抱死系統(tǒng)、電子控制汽油噴射系統(tǒng)等。三、從1982年到1995年，主要是發(fā)展以集成電路為主的汽車(chē)整體系統(tǒng)的微機(jī)控制，如動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)控制等。四、從1995年到現(xiàn)在，主要發(fā)展智能數(shù)字化技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，如汽車(chē)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)等。

二、汽車(chē)電子技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

汽車(chē)電子技術(shù)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用到了汽車(chē)的各個(gè)系統(tǒng)，從汽車(chē)的動(dòng)力性系統(tǒng)、操縱性系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)排放性系統(tǒng)、汽車(chē)的舒適性系統(tǒng)到汽車(chē)的安全性系統(tǒng)，越來(lái)越多的實(shí)現(xiàn)了電子技術(shù)的應(yīng)用，下面著重從安全性和動(dòng)力性系統(tǒng)兩個(gè)方面介紹汽車(chē)電子技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀。

（一）電子技術(shù)在汽車(chē)安全性方面的應(yīng)用

1、汽車(chē)安全氣囊系統(tǒng)

汽車(chē)電子技術(shù)專業(yè)考試內(nèi)容的改革

綜合成績(jī)=平時(shí)成績(jī)+理論知識(shí)考試+實(shí)際操作考試的考試模式

我院汽車(chē)電子技術(shù)專業(yè)采用了新的考試模式，學(xué)生成績(jī)：綜合成績(jī)（100%）=平時(shí)成績(jī)（40%）+理論知識(shí)考試（20%）+實(shí)際操作考試（40%）。平時(shí)成績(jī)包括，上課出勤情況，學(xué)習(xí)態(tài)度，作業(yè)完成情況等，主要考核學(xué)生的素養(yǎng)和態(tài)度。理論知識(shí)主要考核學(xué)生對(duì)本課程相關(guān)理論知識(shí)的理解和掌握，考題是以理論為基礎(chǔ)結(jié)合實(shí)際故障分析的應(yīng)用型考題。實(shí)際操作考試主要是對(duì)實(shí)踐課程中的每一個(gè)項(xiàng)目制定好考核標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立的拆裝檢測(cè)考核，培養(yǎng)他們的綜合操作能力。理論考試集中在學(xué)期結(jié)束后由學(xué)院統(tǒng)一組織考試，而實(shí)操考試由該門(mén)功課任課教師和實(shí)訓(xùn)老師共同組織完成。《汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的原理與檢修》實(shí)踐試卷由4套試卷組成，學(xué)生在考試的過(guò)程中隨機(jī)抽取任一套試卷，考試過(guò)程中即可評(píng)分，評(píng)分由3名在場(chǎng)監(jiān)考考試商議后打出成績(jī)。平時(shí)成績(jī)有任課教師在上課過(guò)程中結(jié)合考勤，作業(yè)，理實(shí)一體化教學(xué)過(guò)程中學(xué)生的過(guò)程操作表現(xiàn)來(lái)給分。

“以比賽代替考試”的考核模式

為了培養(yǎng)學(xué)生的積極主動(dòng)性和創(chuàng)造性，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)入社會(huì)后的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)和危機(jī)意識(shí)，在專業(yè)課的的實(shí)操部分采用技能比賽的形式對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核。比如《汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造與維修》和《汽車(chē)底盤(pán)技術(shù)》考核過(guò)程可以采用技能比賽的模式，場(chǎng)面隆重，嚴(yán)肅認(rèn)真，過(guò)程公開(kāi)透明，給每位同學(xué)展示自我的機(jī)會(huì)，同時(shí)也施加壓力。提高了學(xué)生的興趣，整個(gè)過(guò)程也得到了公平、公正的考核成績(jī)。這種“以賽促學(xué)、以賽促教、以賽代考”的形式收到了良好的效果，得到師生和社會(huì)的認(rèn)可。

全面實(shí)施實(shí)踐操作技能考試，著重實(shí)踐能力的培養(yǎng)

加強(qiáng)校企合作

校企合作是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的重要保證。一方面，教師經(jīng)常到企業(yè)了解專業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、社會(huì)對(duì)人才的需求情況；另一方面，企業(yè)向?qū)W校提供先進(jìn)的技術(shù)，并開(kāi)設(shè)先進(jìn)技術(shù)講座，增強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐技能和對(duì)專業(yè)前沿知識(shí)的了解和掌握。在此基礎(chǔ)上校企雙方簽訂長(zhǎng)期合作協(xié)議，在企業(yè)建立穩(wěn)固的實(shí)習(xí)基地，能讓學(xué)生開(kāi)闊眼界，接觸先進(jìn)的技術(shù)[1]。華南理工大學(xué)廣州學(xué)院地處廣州市花都區(qū)，汽車(chē)產(chǎn)業(yè)是花都三大產(chǎn)業(yè)之一。學(xué)校與東風(fēng)日產(chǎn)建立了良好的合作關(guān)系，專業(yè)課教師可以深入企業(yè)熟悉汽車(chē)行業(yè)發(fā)展的前沿知識(shí)，及時(shí)了解汽車(chē)動(dòng)態(tài)，掌握先進(jìn)企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，逐步向“雙師型”人才過(guò)渡；學(xué)生可以去東風(fēng)日產(chǎn)參觀，申請(qǐng)去東風(fēng)日產(chǎn)實(shí)習(xí)，加深對(duì)汽車(chē)行業(yè)和汽車(chē)電子技術(shù)的了解。學(xué)院通過(guò)與廣州粵嵌通信科技股份有限公司合作，開(kāi)發(fā)30套基于三星S3C2440的汽車(chē)導(dǎo)航與監(jiān)控的實(shí)驗(yàn)箱。一方面，教師可以申請(qǐng)去粵嵌科技公司參加嵌入式培訓(xùn)；另一方面，學(xué)院聘請(qǐng)粵嵌科技公司有經(jīng)驗(yàn)的工程師來(lái)校授課、指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)。這些工程師有豐富的授課和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，能深入淺出地講授汽車(chē)導(dǎo)航與監(jiān)控的課程、實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。學(xué)生對(duì)他們也給予了很高的評(píng)價(jià)。2011年9月27日上午，由學(xué)校承辦的中國(guó)丹麥聲頻技術(shù)交流暨合作簽約會(huì)議在學(xué)生活動(dòng)中心隆重舉行。目前，花都不僅成為中國(guó)音響產(chǎn)業(yè)的主要生產(chǎn)基地，而且成為中國(guó)音響技術(shù)和聲頻技術(shù)人才高度集中的基地。廣州市花都科達(dá)電器有限公司是目前亞洲最大的專業(yè)音響生產(chǎn)基地，該公司與學(xué)校同屬云峰集團(tuán)下的產(chǎn)業(yè)，具有深度合作關(guān)系，每年都會(huì)派一批學(xué)生前去參觀各個(gè)車(chē)間、實(shí)習(xí)，進(jìn)一步了解音響的工作原理、制作流程、先進(jìn)技術(shù)等。學(xué)校也會(huì)邀請(qǐng)公司的工程師來(lái)校授課指導(dǎo)。電信學(xué)院還與中興通訊股份有限公司聯(lián)合辦學(xué)，成立中興通訊3G學(xué)院，建立7個(gè)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，中興提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持，還配有專業(yè)的管理人員。所有這些都為學(xué)院培養(yǎng)高素質(zhì)的技術(shù)應(yīng)用型人才創(chuàng)造了條件。

建立科學(xué)有效的考核評(píng)價(jià)體系

要想有良好的教學(xué)效果，必須建立科學(xué)有效的考核評(píng)價(jià)體系，特別是汽車(chē)電子系列課程是屬于理論實(shí)踐一體化的教學(xué)模式，區(qū)別于原來(lái)的偏重理論的教學(xué)模式。因此，不能再采取傳統(tǒng)的以平時(shí)表現(xiàn)加理論考試成績(jī)作為最終考核成績(jī)的偏重理論考試的考核方式，而應(yīng)當(dāng)注重多種考核方法相結(jié)合，把以考查學(xué)生的綜合應(yīng)用能力作為主要指標(biāo)。將考核評(píng)價(jià)方式分成平時(shí)表現(xiàn)、理論考試和實(shí)踐三個(gè)方面。平時(shí)表現(xiàn)占20%，主要考查學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、出勤情況等，可以有效地培養(yǎng)學(xué)生的組織紀(jì)律性、參與實(shí)操的積極性和良好的團(tuán)隊(duì)精神。理論考試占30%，主要考查學(xué)生對(duì)汽車(chē)系統(tǒng)控制模塊、汽車(chē)總線技術(shù)、視音頻技術(shù)、汽車(chē)導(dǎo)航與監(jiān)控系統(tǒng)等方面知識(shí)的理解掌握程度，培養(yǎng)學(xué)生比較扎實(shí)的理論基礎(chǔ)。而實(shí)踐部分占有50%的比重，是重中之重，主要考查學(xué)生的專業(yè)技術(shù)綜合應(yīng)用能力，要求學(xué)生能夠靈活綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行各項(xiàng)設(shè)計(jì)、制作，真正達(dá)到學(xué)以致用的目的。這部分占的比例很高，一來(lái)可以減輕學(xué)生對(duì)理論考試的壓力，二來(lái)可以提高他們參與實(shí)踐的積極性。實(shí)踐證明，這種考核評(píng)價(jià)體系不但提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐動(dòng)手能力，還促使任課教師去鉆研相關(guān)的課程，努力提高自身的綜合素質(zhì)，從而逐步過(guò)渡為“雙師型”教師。

本文作者：蘇艷麥啟明作者單位：華南理工大學(xué)廣州學(xué)院電子信息工程學(xué)院

1汽車(chē)電子技術(shù)的特點(diǎn)與要求

數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和無(wú)線通信技術(shù)的快速發(fā)展是汽車(chē)電子技術(shù)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力、更多的創(chuàng)新技術(shù)不斷開(kāi)發(fā)應(yīng)用。相對(duì)其他控制技術(shù)，電子技術(shù)更具智能化，控制成本更低，性能更好。于是汽車(chē)上出現(xiàn)日益增加的電子單元，在提升汽車(chē)性能的同時(shí)，又會(huì)帶來(lái)線路繁雜、可靠性降低、電磁干擾、維修困難等諸多問(wèn)題。近年來(lái)，總線化成為一個(gè)方向，各電子單元通過(guò)總線進(jìn)行通訊，信息交換，傳輸當(dāng)前的狀態(tài)信息接受中央控制單元的指令并執(zhí)行特定的功能。總線化增強(qiáng)了汽車(chē)的整體性，也提高了軟件在汽車(chē)制造技術(shù)中的地位。汽車(chē)日趨大眾化，導(dǎo)致苛刻要求汽車(chē)零部件降低成本，提高性能。高端豪華汽車(chē)在總計(jì)近百個(gè)電子組件或電子控制單元(ECU)的相應(yīng)系統(tǒng)中包含多達(dá)100余個(gè)微處理器。這些ECU由多種網(wǎng)絡(luò)連接，例如控制器局域網(wǎng)（CAN、FlexRay）、局域互連網(wǎng)絡(luò)(LIN)和面向媒體的系統(tǒng)傳送（MOST）。當(dāng)今汽車(chē)電子技術(shù)的特點(diǎn)和核心要求是：

1）實(shí)時(shí)性。快速反應(yīng)并不是實(shí)時(shí)性的核心內(nèi)涵，快速性僅是系統(tǒng)實(shí)時(shí)能力的表現(xiàn)。當(dāng)系統(tǒng)不能滿足實(shí)時(shí)性要求時(shí)，必須提高系統(tǒng)的運(yùn)行速度，而運(yùn)行速度的提高會(huì)帶來(lái)系統(tǒng)功耗加大、電磁兼容性下降等負(fù)面效應(yīng)。因而在設(shè)計(jì)具體的控制系統(tǒng)時(shí)，在保證能滿足實(shí)時(shí)性要求的條件下，應(yīng)使系統(tǒng)的運(yùn)行速度降到最低，以滿足系統(tǒng)在功耗、可靠性和電磁兼容性等方面獲得最佳的綜合品質(zhì)。

2）安全性。安全性是指產(chǎn)品防止、減少故障和事故的性能。硬件的耐高低溫、耐電擊、耐火花、阻燃等從原材料制作工藝到檢測(cè)包裝儲(chǔ)運(yùn)，有效的質(zhì)量控制是關(guān)鍵；軟件漏洞的隱患與后果，如功能的缺失、安全威脅與客戶抱怨等，有一種名為“組策略”的手段提供對(duì)微處理器進(jìn)行更改注冊(cè)表來(lái)實(shí)現(xiàn)軟件的安全。對(duì)車(chē)輛電子控制安全造成的威脅，可分成局部物理、遠(yuǎn)程和內(nèi)部電子3大類(lèi)。①局部物理性威脅。通過(guò)物理性地接入傳動(dòng)系統(tǒng)CAN網(wǎng)絡(luò)并破壞通信，這種入侵式的攻擊極易破壞汽車(chē)關(guān)鍵功能。其對(duì)策是在一個(gè)或多個(gè)ECU內(nèi)部的某處存儲(chǔ)著隱秘的私有密鑰，用于受保護(hù)的通信通道，提供局部數(shù)據(jù)的保護(hù)服務(wù)，汽車(chē)算法、多媒體內(nèi)容和保密資料都需要私鑰存儲(chǔ)進(jìn)行數(shù)據(jù)保護(hù)，抵擋凌厲的入侵和攻擊。②遠(yuǎn)程威脅。黑客通過(guò)偵測(cè)汽車(chē)的遠(yuǎn)距離無(wú)線接口尋找網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和程序中的軟肋，以找到內(nèi)部各電子系統(tǒng)中的路徑。與數(shù)據(jù)中心不同，汽車(chē)不可能擁有完整的IDS、IPS、防火墻和UTM，防衛(wèi)機(jī)制的客觀缺失需依靠汽車(chē)的關(guān)鍵系統(tǒng)必須與非關(guān)鍵的ECU完全隔離開(kāi)，以確保駕駛安全。③內(nèi)部電子威脅。雖然物理網(wǎng)絡(luò)隔離是理想的方案，但接觸點(diǎn)和干擾總是難以避免，安全標(biāo)準(zhǔn)有極大差異的系統(tǒng)間通信的干擾會(huì)很敏感。業(yè)界又出現(xiàn)強(qiáng)烈的設(shè)計(jì)整合趨勢(shì)，使用更強(qiáng)大的多內(nèi)核微處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)的控制，從而將許多ECU變?yōu)樘摂M的ECU，這將增加源于軟件的威脅風(fēng)險(xiǎn)，從而導(dǎo)致操作系統(tǒng)缺陷、對(duì)密碼系統(tǒng)的旁路攻擊以及拒絕服務(wù)等。因而，關(guān)鍵和非關(guān)鍵的系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)之間的接口必須在最高管理層面進(jìn)行論證和窮盡分析，并按ISO15408等評(píng)估安保等級(jí)（EAL）6+的最高等級(jí)安保標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)證，確認(rèn)缺陷無(wú)虞。

3）可靠性。可靠性是指產(chǎn)品的平均無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間（MTBF）。為確保可靠性，在汽車(chē)電子電路上實(shí)施冗余設(shè)計(jì)，元器件應(yīng)選用汽車(chē)級(jí)。高可靠性軟件及安全工程實(shí)施原則（PHASE）協(xié)議支持最大限度地簡(jiǎn)化復(fù)雜性、軟件組件架構(gòu)、最低權(quán)限原則、安全軟件和系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程。

4）環(huán)保性。產(chǎn)品符合國(guó)家相關(guān)的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，包括產(chǎn)品是否含有毒、有害原材料，芯片是否含鉛、鎘，EMC輻射是否超標(biāo)，須有嚴(yán)格的檢測(cè)和認(rèn)證。必須認(rèn)識(shí)到切實(shí)實(shí)施ISO/TS16949和ISO14001僅是一項(xiàng)基礎(chǔ)工作。