智能汽車電子電氣架構詳解
本書以智能汽車的電子電氣架構為主線，微觀層面上，從復雜系統(tǒng)工程視角講解了智能汽車電子電氣架構的原理、技術、設計、開發(fā)與管理；宏觀層面上，用全局性和前瞻性的視角梳理了電子電氣架構與“軟件定義汽車”、“新四化”以及智能座艙、自動駕駛、汽車安全等新技術的關系，揭示了以電子電氣架構變革為代表的汽車行業(yè)變遷的底層邏輯，旨在幫助車企能更快地實現(xiàn)轉型并看清未來的發(fā)展方向。通過閱讀本書，你將：（1）全面了解汽車電子電氣系統(tǒng)的構成與分解方法；（2）深刻理解復雜系統(tǒng)的工程方法和系統(tǒng)思維在汽車行業(yè)的應用；（3）全面了解智能汽車電子電氣架構的必知常識和技術基礎；（4）深刻理解系統(tǒng)工程、 需求工程、 工程哲學的基本思想和原理及其在汽車行業(yè)的應用； （5）掌握智能汽車汽車電子電氣架構設計的目標與原則；（6）掌握智能汽車電子電氣架構開發(fā)的流程和方法；（7）學會在項目中平衡電子電氣系統(tǒng)中各種利益相關者的關系；（8）了解電子電氣架構師的能力體系；（9）了解“軟件定義汽車”和“新四化”及其與電子電氣架構的深層關系；（10）了解智能網聯(lián)汽車中智能座艙、自動駕駛、汽車安全等各種關鍵技術的概況；（11）洞察汽車行業(yè)的商業(yè)模式變革、產業(yè)格局變化和未來發(fā)展方向；（12）窺見汽車行業(yè)發(fā)展的一些基本規(guī)律。
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前　言

第1章　電子電氣系統(tǒng)1

1.1　系統(tǒng)的定義2

1.2　系統(tǒng)工程4

1.3　系統(tǒng)思維7

1.4　汽車電子電氣系統(tǒng)的構成8

1.4.1　汽車電子電氣系統(tǒng)的定義8

1.4.2　汽車電子電氣系統(tǒng)三視圖9

1.5　汽車電子電氣系統(tǒng)分解12

1.5.1　系統(tǒng)分解的目的和意義12

1.5.2　系統(tǒng)分解的4個步驟與3個原則13

1.6　本章小結19

第2章　電子電氣架構技術基礎20

2.1　架構的定義20

2.1.1　架構詞解21

2.1.2　架構與系統(tǒng)的關系21

2.1.3　電子電氣架構22

2.2　電子電氣架構三視圖23

2.2.1　邏輯視圖24

2.2.2　物理視圖26

2.2.3　過程視圖27

2.2.4　3種視圖的關系29

2.3　電子電氣架構的4個子架構30

2.3.1　網絡架構31

2.3.2　電氣架構35

2.3.3　功能架構41

2.3.4　軟件架構44

2.4　理解架構設計與系統(tǒng)開發(fā)的關系56

2.4.1　架構設計與城市規(guī)劃57

2.4.2　系統(tǒng)開發(fā)與街區(qū)設計57

2.4.3　零部件設計與建筑設計58

2.4.4　供應商開發(fā)與施工實現(xiàn)58

2.4.5　架構設計的重要性58

2.4.6　架構設計與系統(tǒng)開發(fā)的區(qū)別59

2.5　架構設計的意義59

2.6　本章小結60

第3章　電子電氣架構的發(fā)展歷程61

3.1　IPO模型61

3.2　電子電氣架構發(fā)展的驅動因素63

3.2.1　汽車電子的誕生63

3.2.2　ECU的誕生64

3.2.3　汽車電子電氣架構的誕生65

3.2.4　汽車電子的6個發(fā)展階段65

3.3　基礎技術的發(fā)展66

3.3.1　芯片66

3.3.2　通信和網絡68

3.3.3　軟件73

3.3.4　電氣架構的相關技術89

3.4　電子電氣架構的演進93

3.4.1　車身控制模塊的誕生93

3.4.2　電子電氣架構的演進94

3.4.3　電子電氣架構的8條基本發(fā)展規(guī)律101

3.5　本章小結102

第4章　系統(tǒng)開發(fā)方法與工具103

4.1　基本開發(fā)方法103

4.1.1　正向開發(fā)與逆向工程103

4.1.2　瀑布開發(fā)模型104

4.1.3　瀑布開發(fā)模型在整車開發(fā)中的應用107

4.2　需求工程110

4.2.1　需求的定義111

4.2.2　需求的種類112

4.2.3　需求工程的5個活動113

4.2.4　需求工程的意義和目的120

4.3　基于模型的系統(tǒng)工程121

4.3.1　MBSE的定義122

4.3.2　MBSE模型的4個象限123

4.3.3　MBSE的三大支柱124

4.3.4　MBSE的實施130

4.4　本章小結133

第5章　電子電氣架構設計的目標與原則134

5.1　架構設計的目標134

5.1.1　為什么需要架構設計135

5.1.2　理想的架構設計136

5.2　架構設計的原則137

5.2.1　設計原則的產生與傳遞138

5.2.2　設計原則的分層138

5.2.3　架構設計的三大原則139

5.3　本章小結143

第6章　電子電氣架構開發(fā)方法144

6.1　定義產品特性145

6.1.1　用戶的需求145

6.1.2　從用戶故事開始設計147

6.1.3　特性149

6.1.4　用例151

6.1.5　卡諾模型155

6.2　功能開發(fā)157

6.3　架構形態(tài)設計161

6.3.1　電子電氣系統(tǒng)的物理分解162

6.3.2　架構形態(tài)設計的5個步驟166

6.3.3　電氣架構與網絡架構的雛形167

6.4　系統(tǒng)開發(fā)170

6.4.1　子系統(tǒng)開發(fā)概覽170

6.4.2　收集需求172

6.4.3　系統(tǒng)設計173

6.4.4　評審和更新179

6.5　線束開發(fā)180

6.6　網絡設計181

6.7　基礎技術開發(fā)183

6.8　零部件開發(fā)184

6.9　驗證和確認185

6.9.1　測試的種類185

6.9.2　測試的基本理念186

6.10　電子電氣架構開發(fā)方法總結189

6.10.1　一個源頭：需求189

6.10.2　兩條主線：功能與性能190

6.10.3　兩個工作：分解和分配190

6.10.4　兩種思路：增量與重構191

6.10.5　一個問題：架構設計是技術還是管理193

6.11　本章小結194

第7章　電子電氣架構管理195

7.1　電子電氣系統(tǒng)4類關系的管理195

7.2　電子電氣系統(tǒng)的利益相關者197

7.2.1　利益相關者的分類197

7.2.2　常見的6類利益相關者198

7.3　架構團隊：利益相關者之間的平衡器200

7.4　架構師的8項基本能力202

7.4.1　洞察業(yè)務本質的能力203

7.4.2　強大的學習能力203

7.4.3　高瞻遠矚的能力204

7.4.4　適當妥協(xié)的能力204

7.4.5　高度的抽象能力205

7.4.6　系統(tǒng)思考的能力205

7.4.7　良好的溝通能力206

7.4.8　強大的領導力207

7.5　電子電氣架構的哲學思考207

7.5.1　忒修斯之船與系統(tǒng)結構208

7.5.2　熵增原理與架構發(fā)展209

7.5.3　電子電氣架構的評價210

7.6　本章小結210

第8章　“新四化”與軟件定義汽車212

8.1　汽車行業(yè)的“新四化”212

8.1.1　“新四化”概念的誕生212

8.1.2　“新四化”的演進213

8.1.3　“新四化”的最新定義215

8.2　軟件定義汽車216

8.2.1　軟件定義汽車的起源217

8.2.2　軟件定義汽車的含義218

8.3　軟件定義汽車實現(xiàn)的基礎222

8.3.1　技術條件222

8.3.2　量產后軟件更新的成本222

8.3.3　用戶為軟件付費的意愿223

8.3.4　車載半導體技術223

8.3.5　觀念224

8.4　軟件定義汽車面臨的挑戰(zhàn)224

8.4.1　物理視圖的挑戰(zhàn)225

8.4.2　邏輯視圖的挑戰(zhàn)227

8.4.3　過程視圖的挑戰(zhàn)229

8.5　不變的基本價值233

8.6　本章小結235

第9章　智能網聯(lián)汽車新技術236

9.1　智能座艙237

9.1.1　激烈的競爭237

9.1.2　發(fā)展歷程239

9.2　座艙技術241

9.2.1　顯示設備242

9.2.2　多模態(tài)交互245

9.3　自動駕駛251

9.3.1　自動駕駛汽車的歷史252

9.3.2　自動駕駛的等級254

9.3.3　自動駕駛系統(tǒng)257

9.3.4　自動駕駛感知設備259

9.3.5　自動駕駛控制器268

9.3.6　自動駕駛執(zhí)行器269

9.3.7　自動駕駛的挑戰(zhàn)270

9.4　人工智能與大數(shù)據(jù)274

9.4.1　人工智能274

9.4.2　大數(shù)據(jù)276

9.5　系統(tǒng)安全278

9.5.1　系統(tǒng)安全的概念與流程278

9.5.2　系統(tǒng)安全的母標準280

9.5.3　功能安全282

9.5.4　預期功能安全288

9.5.5　對系統(tǒng)安全的思考291

9.6　網絡安全291

9.6.1　ISO/SAE21434簡介292

9.6.2　網絡安全管理293

9.6.3　網絡安全開發(fā)294

9.7　本章小結297

第10章　汽車行業(yè)的變革與機遇298

10.1　變革——歷史的必然298

10.1.1　第二曲線299

10.1.2　產品的變革300

10.1.3　電子電氣架構的變革將持續(xù)進行303

10.1.4　性價比——產品普及的根本動力304

10.2　商業(yè)模式的變革307

10.2.1　盈利模式變革307

10.2.2　營銷模式變革309

10.2.3　售后服務模式變革312

10.3　產業(yè)格局的變革313

10.3.1　新勢力的進攻314

10.3.2　分工的變化316

10.4　政府的力量320

10.5　車企的基本能力322

10.5.1　車企五力模型322

10.5.2　從“打鐵”到“服軟”326

10.6　重塑能力，迎接挑戰(zhàn)329

10.6.1　明確愿景329

10.6.2　確立原則330

10.6.3　行動方向333

10.7　本章小結336

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