1.4.2 汽车电子电气系统三视图

在电子电气系统中，各种零部件是直接可见的。车辆的内部环境既是电子电气系统中部件存在的基础，也是部件作用的主要目标。对于车外的环境来说，车辆在很多时候是作为一个整体系统存在并与之进行交互的。

对于任何一个复杂的事物，我们都很难从单一的维度来简单定义或描述，尤其对于汽车电子电气系统这样一个无比复杂的事物。为了能够更准确地描述和理解它，我们可以通过三视图进行了解，如图1-6所示。

从一个维度看到的汽车电子电气系统可以称作一个汽车电子电气系统视图，每一个视图都可以被当作一个独立系统来看待。这3个通过视图分割出的系统既相对独立又相互联系，共同构成了完整的汽车电子电气系统。

1.物理视图

从物理视图可以看到汽车电子电气系统中可见的物理部分，我们将其称为物理子系统，这是一个具象的系统。

（1）组件 物理子系统的组件包括汽车电子电气系统内部所有的物理实体，即所有的实体零部件，如各种控制器、传感器、执行器、线束等。

（2）环境 物理子系统的环境包括车辆内部和外部的物理环境，如各种电器部件的布置位置、与车辆本体的结合方式等，车辆所处的空间环境也是物理子系统所处环境的一部分。值得注意的是，物理环境并非一成不变，而是随着时间、空间以及车辆的使用状态等动态变化的，这导致了物理子系统的组件在设计要求上的高复杂性与高可靠性。

（3）结构关系 物理子系统内部的结构关系指的是各个组件之间的物理连接关系。这种连接关系一方面通过线束的连接以及相对的物理位置体现，另一方面也通过它们之间在物理信号上的交互关系来体现——如物理电平的输出与输入、电源的供给等。

2.逻辑视图

从逻辑视图可以看到汽车电子电气系统中仅在逻辑层面可见的部分，可以称为逻辑子系统，这是一个抽象的系统。

（1）组件 逻辑子系统的组件分布在物理子系统的各个物理实体组件中。在实际的设计与开发过程中，我们将逻辑子系统的组件称为逻辑功能或者逻辑部件。逻辑子系统中组件的定义高度依赖对具体的逻辑进行抽象与分解的结果，例如我们可以将与车窗控制功能相关的功能都抽象为一个逻辑功能，也可以将车窗升降的控制指令的判断或处理抽象为一个逻辑功能。逻辑子系统组件的边界完全取决于设计者，具体组件的颗粒度依赖于设计目的和设计者对细节的把控能力。

（2）环境 逻辑子系统所在的环境包括3个方面。

各种物理子系统的组件及组件内部的物理环境所构成的汽车电子电气系统的内部环境，这是逻辑子系统组件的存在基础。

当逻辑组件以软件形式表现时所处的控制器中的软件环境。

车辆内部和外部与物理子系统相互作用的各种因素所组成的大环境，这是逻辑子系统存在的目的与意义。没有汽车电子电气系统的外部环境，整个系统也就没有了意义。

（3）结构关系 逻辑子系统内部组件之间的结构关系是指各个逻辑功能间相互依存和相互影响的关系。例如车辆的挡位状态与发动机控制功能之间的关系，开关的输入与门锁电机控制功能之间的关系等。

逻辑子系统与汽车电子电气系统外部事物之间的结构关系也是逻辑子系统中结构关系的重要组成部分。汽车电子电气系统存在的意义是获取系统外部的信息，并作用于系统的外部环境，如动力控制功能与车辆速度之间的关系、空调控制功能与乘员舱内的温度之间的关系等。这些层面之间存在着强关联，一般而言，逻辑层面的设计要优先开始。在确定了功能逻辑之后，才能深入展开物理层面的设计。所有的物理实体都是为实现逻辑服务的，而逻辑设计是为了实现用户的需求或产品的功能而进行的。

对于汽车电子电气架构，我们最熟悉的呈现形式是网络拓扑图，如图1-7所示。它既呈现了部分的物理结构关系，也呈现了部分的逻辑结构关系。

3.过程视图

从过程视图可以看到汽车电子电气系统中仅在过程层面可见的部分，可以称为过程子系统，这也是一个抽象的系统。汽车电子电气系统的开发过程虽然不是最终电子电气系统交付的一部分，但是深刻地影响着电子电气系统开发中的利益相关者，并直接决定了电子电气系统开发的成本、质量与周期。不同的电子电气架构需要不同的开发过程，以匹配不同的物理子系统与逻辑子系统的开发需求，并保证电子电气架构的开发质量与效率。

（1）组件 过程子系统的组件包括包含在汽车电子电气系统开发过程中的所有活动以及其中的具体交付物、模板等，如需求定义、架构开发、系统开发、零部件开发和各种验证活动。

过程并不等同于开发流程，流程是工作过程最佳实践的总结与固化，而过程则反映的是开发活动中的实际活动。每个整车厂的电子电气系统开发过程虽然大体一致，但是具体流程不尽相同。

图1-8所示是一个标准的V型开发流程，其中每一个环节又可以被细分为多个过程。当这些复杂的过程通过工具或文档的形式固化下来并成了组织内部所有人都需要遵守的指导性规定时，过程就变成了流程。

（2）环境 过程子系统的环境包括组织内部的组织结构、人员能力、可用的资源种类与数量等，也包括组织外部的各种可能影响到汽车电子电气系统开发过程的因素，如客户的诉求、竞争者、社会环境等。这些环境中的每一个因素都会影响汽车电子电气系统的开发，并以某种形式反映到最终的交付上。

（3）结构关系 过程子系统内部的结构关系指的是每个开发活动之间的相互关系。如需求对架构设计的影响，架构设计对需求的实现范围与质量的影响等，也包括组织内部不同职能部门之间的关系。过程子系统外部的结构关系指的是开发过程中与外部环境的交互关系，如竞争者的产品对电子电气系统设计的间接影响（开发周期、开发内容、质量目标等）、组织与外部合作方的关系等。