汽車(chē)的電氣化是20世紀(jì)初以來(lái)這個(gè)行業(yè)最根本性的變化。我們已經(jīng)見(jiàn)證了過(guò)去10多年來(lái)電子類(lèi)子系統(tǒng)在常規(guī)的車(chē)輛中的擴(kuò)散，同時(shí)對(duì)混合動(dòng)力和純電動(dòng)汽車(chē)的增長(zhǎng)性預(yù)測(cè)將給汽車(chē)半導(dǎo)體市場(chǎng)帶來(lái)顯著推動(dòng)。

　　僅僅電子控制單元（ECU） 一個(gè)市場(chǎng)的規(guī)模在2010年就已經(jīng)接近480億美元，比2009年大約增長(zhǎng)了29%。總體上來(lái)看，預(yù)計(jì)到2015年電子類(lèi)汽車(chē)部品所占的比例每年都將以略低于8%的速度增長(zhǎng)。一些應(yīng)用領(lǐng)域預(yù)期將會(huì)出現(xiàn)超高的增長(zhǎng)（超過(guò)50%），這些領(lǐng)域包括純電動(dòng)汽車(chē)、平視顯示器、睡意檢測(cè)、LED 照明、停車(chē)/啟動(dòng)、車(chē)道偏離警告和盲點(diǎn)監(jiān)控。在2010年時(shí)，電子系統(tǒng)和軟件的成本已占通用燃油動(dòng)力汽車(chē)總成本的30%，在混合動(dòng)力和電動(dòng)汽車(chē)的總成本中占據(jù)了65%。

　　汽車(chē)電氣化是汽車(chē)制造商創(chuàng)新的關(guān)鍵。本文針對(duì)一個(gè)用于虛擬設(shè)計(jì)的平臺(tái)，分析了設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)所面臨的挑戰(zhàn)和他們所需的關(guān)鍵品質(zhì)。

　　關(guān)鍵的電氣連接

　　駕駛者的體驗(yàn)（包括安全性、舒適性、生態(tài)和經(jīng)濟(jì)性）——汽車(chē)及其乘客間聯(lián)系的紐帶 —— 已經(jīng)變得與汽車(chē)作為交通工具這一目的同樣重要。該行業(yè)在過(guò)去20～30年一直專(zhuān)注于如何使車(chē)輛更加人性化。因此，電氣子系統(tǒng)支撐了很多汽車(chē)系統(tǒng)的功能。人與車(chē)之間的一些關(guān)鍵的聯(lián)系因素（包括已投入生產(chǎn)的和正在研究的兩方面）包括：

　　●駕駛員舒適性和娛樂(lè)領(lǐng)域的電氣化；

　　●動(dòng)力系統(tǒng)的電氣化以降低排放；

　　●導(dǎo)航、GPS、云導(dǎo)航等對(duì)即時(shí)信息的獲得；

　　●電力架構(gòu)和功耗最小化；

　　●臨近車(chē)輛間安全駕駛，標(biāo)識(shí)/行人/分道線(xiàn)識(shí)別，以及不必需要駕駛員的自動(dòng)駕駛。

　　要實(shí)現(xiàn)上述這些連接使汽車(chē)變得更復(fù)雜，究竟多么的更加復(fù)雜，可以從汽車(chē)工程師設(shè)計(jì)的軟件的數(shù)量分辨端倪。

　　汽車(chē)系統(tǒng)正在開(kāi)始接近現(xiàn)代操作系統(tǒng)所包含的同等級(jí)的軟件復(fù)雜性——都是令人吃驚的5000萬(wàn)行到3億行代碼。事實(shí)上，汽車(chē)系統(tǒng)實(shí)際上遠(yuǎn)比其更復(fù)雜，因?yàn)槠?chē)機(jī)械電子系統(tǒng)的相互作用要遠(yuǎn)比一臺(tái)電腦更重要。汽車(chē)可以殺死你，而電腦可能不會(huì)。

　　系統(tǒng)挑戰(zhàn)

　　在2010年美國(guó)汽車(chē)工程師協(xié)會(huì)SAE）國(guó)際大會(huì)上，來(lái)自本田、通用汽車(chē)、福特、寶馬、克萊斯勒、標(biāo)致雪鐵龍和豐田的頂級(jí)工程師參加了一個(gè)“汽車(chē)制造商論壇”圓桌會(huì)議，在此間確定了汽車(chē)設(shè)計(jì)的主要系統(tǒng)挑戰(zhàn)。它們是：

　　功能和軟件配置及驗(yàn)證：這項(xiàng)工作是當(dāng)今汽車(chē)設(shè)計(jì)的核心。它涉及確定車(chē)輛的功能，并將其分配給相應(yīng)的硬件和軟件資源。

　　系統(tǒng)工程和仿真：汽車(chē)工程師必須為實(shí)現(xiàn)電氣化而重新設(shè)計(jì)車(chē)輛中的每個(gè)系統(tǒng)。

　　發(fā)電、管理和發(fā)送：汽車(chē)的核心系統(tǒng)依然是電力的產(chǎn)生、管理和消耗，其范圍也正在被擴(kuò)展到包括動(dòng)力系統(tǒng)等。

　　我們以下將更詳細(xì)地討論上述三個(gè)挑戰(zhàn)。

　　功能和軟件配置及驗(yàn)證

　　汽車(chē)系統(tǒng)工程師面對(duì)的關(guān)鍵挑戰(zhàn)不只是增加可靠性，軟件使問(wèn)題變得更困難。制造不發(fā)生系統(tǒng)崩潰的汽車(chē)、為駕駛員提供信息而不引起分心、并且無(wú)污染，是這個(gè)行業(yè)所面對(duì)的最重大的系統(tǒng)工程挑戰(zhàn)。最重要的是，該行業(yè)的成功取決于對(duì)這些汽車(chē)是否有足夠的需求，這就意味著設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)需要不斷地頂著壓力去找到最新的“炫酷因素”。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的本質(zhì)就是設(shè)計(jì)一個(gè)與各個(gè)物理系統(tǒng)互動(dòng)的分布式計(jì)算系統(tǒng)，然后在這個(gè)分布系統(tǒng)上定義和影射軟件。

　　當(dāng)車(chē)輛中的每一個(gè)ECU都影射到一個(gè)單項(xiàng)的功能，并且ECU/軟件被都做成一個(gè)“黑盒子”交付時(shí)，這個(gè)任務(wù)就更加直接——這是一種意味著在現(xiàn)今的高端汽車(chē)上通常都能找到100多個(gè)ECU的方法。為減少ECU的數(shù)量，現(xiàn)有的技術(shù)可以將多種功能整合到一個(gè)ECU 中。而各項(xiàng)功能的復(fù)雜性也已增加，以至于多個(gè)ECU 必須通過(guò)協(xié)作來(lái)實(shí)現(xiàn)高級(jí)功能，諸如自動(dòng)停車(chē)或防碰撞等功能就必須溝通和控制多個(gè)子系統(tǒng)。