汽车电子工程想做好汽车软件开发，先练好这个内功|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

想做好汽车软件开发，先练好这个内功

金庸笔下的武侠世界里，掌握一门内功心法是独步武林的基础。在汽车电子领域，也有着这样的内功心法——V模型的开发流程。

开发模型有很多，包括增量式、原型式、螺旋式、喷泉式、W模型等，但在实际开发中，V模型被应用最多。所以，掌握好这门心法，才能更好地做好开发工作。

汽车开发的基本模式

你我都知道，在汽车开发过程中，汽车概念首先被分解成系统和组件，然后重新整合成整车，那么怎么拆就是一个问题。

当前，新能源整车及三电系统的设计开发主要采纳ASPICE V模型开发模式。

ASPICE全称为“Automotive Software Process Improvement and Capacity Determination”，即汽车软件过程改进及能力测定模型，是汽车软件的开发过程标准。

而V模型是一个软件开发过程模型，它强调测试和软件开发各阶段之间的关系。在系统开发活动中，最为常见的开发模型是V模型。V模型因其开发过程展现的形式与英文字母“V”非常相似而得名。V模型具有与瀑布模型相同的顺序设计过程，每个阶段都必须在下一个阶段开始前完成，同时相应的测试计划应与对应的开发阶段并行进行。

软件开发V模型，图源｜《智能汽车：电子电气架构详解》

V模型从瀑布模型而来，1970年温斯顿·罗伊斯（Winston Royce）提出瀑布模型，将软件生命周期分为若干阶段和固定的顺序，形如瀑布流水，最终得到软件产品。

瀑布模型将软件生命周期划分为：制定计划、需求分析、软件设计、程序编写、软件测试、.运行维护。

瀑布模型的优点是为项目提供了按阶段划分的检查瀑布模型查点；当前一阶段完成后，只需要去关注后续阶段；可在迭代模型中应用瀑布模型。不过，瀑布模型各个阶段的划分完全固定，阶段间产生大量文档，极大增加工作量。此外，由于开发模型为线性的模型，用户只有等到过程末期才能见到开发成果，从而增加开发风险。更重要的是，早期错误可能要等到开发后期的测试阶段才能发现，进而带来严重后果。

V模型则是Kevin Forsberg & Harold Mooz在1978年提出，V模型强调测试在系统工程各个阶段中的作用，并将系统分解和系统集成的过程通过测试彼此关联。

实际生产中的V模型

不过，光是这么个模型，其实还是很理想化的模型，在实际生产中，V模型要复杂的多。

在实际的软件开发过程中，鉴于测试验证的反复性、功能需求的迭代更新等多重因素，往往会涉及多个版本的发布。因此，真正的开发流程是由一系列相互关联的“小V”模型串联而成，这些“小V”模型共同构建了一个更为宏观、综合的“大V”模型，以适应软件开发过程中的多样性和复杂性。

复杂软件开发模型示意，图源｜《智能汽车：电子电气架构详解》

在实际运作中，整车的开发任务又会被切割到各个域，然后又被逐渐分解到系统、部件，以及部件内的组件（软件、硬件、机械等），所以整个V模型会更为复杂。

如下图所示，每个车型的研发周期可以看作一个独立的“大V”模型，“大V”模型中的子研发阶段（系统集成节点之间）可以看作“小V”模型。每个系统研发周期可以视作独立的“大V”模型，它又由多个“小V”模型串联而成。

整车开发中的V模型分解示意图，图源｜《智能汽车：电子电气架构详解》

V模型开发结构明确划分了设计开发与分析活动（位于模型左侧）以及设计结果的测试与验证活动（位于模型右侧），两侧互为补充，共同构建了一个完整且严谨的开发流程。

从V模型结构中，我们可以看出，测试验证环节与开发环节处于同等重要的地位，是系统开发中不可或缺的关键环节。

尽管当前许多车企从互联网领域借鉴并引入了“敏捷开发”的理念，但汽车类的设计开发流程依然以V模型作为其主干结构。

ASPICE设计开发流程，图源｜ RIO电驱动

V模型上的工具

那么在每个阶段，又有什么工具，来支持各个阶段的开发工作。以下是对这些阶段的工作目标，常用工具链及其相应的供应商：

1. 需求分析阶段

需求管理工具：DOORS（IBM），Jama Software，Polarion（Siemens）

需求建模工具：Enterprise Architect（Sparx Systems），MagicDraw（No Magic）

2. 系统设计阶段

系统建模工具：Enterprise Architect（Sparx Systems），Rhapsody（IBM）

仿真和验证工具：Simulink（MathWorks），Modelica（OpenModelica）

3. 详细设计阶段

软件设计工具：UML建模工具（如Enterprise Architect，MagicDraw）

硬件设计工具：Altium Designer，Cadence，Mentor Graphics（Siemens）

4. 实现阶段

集成开发环境（IDE）：Eclipse，Keil（Arm），IAR Embedded Workbench

版本控制工具：Git，SVN（Subversion），Jenkins

5. 单元测试阶段

测试框架：Google Test，CppUnit，JUnit

测试覆盖率工具：gcov（GCC），Bullseye Coverage

6. 集成测试阶段

集成测试工具：Vector CANoe，National Instruments（NI TestStand）,VT-System(Vector)

仿真工具：Simulink，MATLAB

7. 系统测试阶段

测试管理工具：HP ALM(Application Lifecycle Management)，JIRA

硬件在环（HIL）测试工具：dSPACE ，ETAS LABCAR ，Vector Informatik

8. 验收测试阶段

工具链和供应商：HP ALM，JIRA，TestRail（Gurock）

9. 维护阶段

问题追踪工具：JIRA，Bugzilla，Redmine

配置管理工具：Git，SVN，Perforce

把敏捷开发加入V模型

最近一段时间，汽车交付越来越快，甚至出现一年一车的盛况。V模型的局限性也越来越明显，V模型的测试过程是在开发过程的后期进行的，这意味着问题在测试阶段被发现可能会导致较高的修复成本。

为了补足V模型的缺点，将敏捷开发和V模型结合使用是全新的方法，也就是将敏捷原则嵌入到V模型中。

顾名思义，敏捷开发是一种迭代式、增量式的开发方法，强调对需求变化的快速响应和持续交付有价值的软件，将其用于产品的开发，实现敏捷迭代。

通过结合敏捷开发和V模型，可以实现对汽车软件开发过程的全面评估和改进，提高产品研发质量和可靠性。

结合完大改长这样：

原本按照V模型按部就班走，每个环节走得都不一样快，走得快其实就可以有时间喘口气等一等。当加入敏捷思维之后，这基本是一种让大家都闲不下来的方法，一段时间内可能会比较容易提升效率和效果，但长久来看，如何通过激励措施持续运作下去会是一个问题。

转变并非易事，汽车行业几十年来一直遵循V模型开发流程，未来怎么融合，也是现阶段在考虑的事情。原文：想做好汽车软件开发，先练好这个内功

汽车连接器：极卷中如何突围？

如果你爱他，就劝他进汽车行业，因为那里是天堂；如果你恨他，就劝他进汽车行业，因为那里是地狱。

中国汽车市场正在上演史上最残酷的一幕。从整车厂开始的一轮又一轮的降价，已经向下传导到供应链的每一个毛细血管。与此同时，整车厂连带着下游推新品的速度越来越快，甚至只有几个月。而在消费者看不到的供应链端，与传统油车时代不同，大起大落、剧烈变化的订单令产能调节痛苦不堪。这一切像极了原本闲庭信步的众人，突然间开始赛跑，心率一下子飚到170甚至180，心脏恨不得跳出来、胸闷、喘不过气来。

泰科电子（TE Connectivity ，以下简称“TE”) 汽车事业部中国区副总裁兼总经理孙晓光说，2021年内部开会讨论时，有人还在问“什么是卷？”而现在他们每天、每个小时都能感觉到“卷”带给自己的压力。当汽车迅速消费电子产品化，这是一种必然，因为消费电子市场的特点就是：要求高、价格敏感。

但另一方面，中国的汽车产业又充满机会，产销量还在增长，电动化占有率持续提升，依靠性价比方面的突破以及各种创新，中国汽车出海成为大势所趋。这令玩家们跃跃欲试，欲罢不能。

图1：TE汽车事业部中国区副总裁兼总经理孙晓光

国外曾发生过一个新闻，一个流浪汉杀死了另一个流浪汉，只是为了抢夺半个吃剩的汉堡，那是他眼中最有价值的，是能让他活下去的东西。但也许距垃圾堆不远处的草坪，就有很多野兔，抓住兔子就可以有一顿丰盛的晚餐。但是在流浪汉的认知里，也许没有想到不远处可以有抓住野兔子的机会。

中国汽车产业的“兔子”又在哪里？

TE汽车事业部的“兔子”

看到兔子其实就是挖掘到别人没有考虑到的价值点，走和别人不一样的路，也就是引领创新。但现实中太多的人和流浪汉一样存在视觉盲区。孙晓光说降本这件事，一般来说，老板都会设置KPI，让生产、采购等部门各自背任务，但做到一定程度后，就难以继续。接下来也许有些老板会想到，是不是可以去发掘部门相互协作的盲点？当这些盲点也解决了呢，下一步又是什么？现在的汽车产业链里，其实大家彼此间存在相似的价值关系，思考和创新必须一步步深入下去。

产品上的创新，是大家都能看到的一步。但是单一的产品，很容易被模仿。TE看到的是，连接器连接的是数据、信号和电源，如果在提升自身产品竞争力的同时，能够帮助客户在系统层面上的竞争力有所提升，就会避开同质化竞争。

实际上在新能源汽车中，接插件的成本占比很小，大头在线束和附件上。TE一直在研究整车的架构和回路，所以据此发挥自己的优势，利用接插件在链路中的杠杆作用，通过创新来帮助车厂优化设计，降低线径，减少线的长度，减少冗余和浪费，间接地为整车厂节约成本。

毫无疑问，作为汽车充电桩、充电枪所使用的产品，充电插座是连接器领域里竞争最激烈的产品，没有之一，其本身的成本及价格下降的空间很有限。但TE却发现了一个长久以来存在的大问题：之前的产品设计，思考重点都在于连接器自身的原材料和组装成本。但在客户端，要把每根电线穿到连接器里，然后手工组装、焊接、套管，这需要大量的人工和时间。

于是TE推出新一代充电插座，从连接器角度优化，把客户的后端组装工艺集成在TE的产品里，让新一代产品在客户端完全兼容标准版自动化组装设备，就是可以用线束厂里最普通的机器实现快速组装。最终，新产品给客户带来约50%的成本降低。

TE全新的CSJFLX高压超充连接器则是另一个通过系统性创新给客户创造价值的例子。随着铜价越来越高，以及车企千方百计地减少汽车的重量，铝代铜是现在新能源汽车的大趋势，与此同时软线正在变成硬排。

这件事说起来简单，做起来难，铝代铜真正的质量风险和技术难点大多在连接器上。从导电的角度来说，无非就是电阻和电流之间散热的一个基本关系。但是当导线把电流转换过来的时候，势必要跟端子连接，而目前端子基本上都是以铜端子为主。铝线的使用存在天生缺陷，首先是铜跟铝在导电时容易发生电化学腐蚀，其次是铝本身韧性不够，还会有蠕变效应。因此要推动铝代铜真正落地，不只是通过焊接工艺的改善就可以的，而要把电线连接器和焊接设备结合起来，是整体正向开发的过程。

图2：泰科电子在慕尼黑电子展上展出高压连接器系列及采石矶（CSJ）相关产品

两年前，CSJFLX高压超充连接器系列产品开发之初，TE就意识到未来行业内降本的重要空间就在于铝代铜。因此同步做了大量铝焊接和端子焊接的工作，联合行业内电线龙头企业、焊接龙头企业，经过足足2500多次焊接验证，花了一年多时间，把所有的技术吃透，并运用于电线接插件和设备当中。客户使用CSJFLX高压超充连接器可以实现自由切换，不管原来用的是铜线还是铝线，软的还是硬的，皆可适配，从而降低成本。

如果说引领变化只是把卷的维度错开而已，孙晓光说“多赢”才是真正能够长期运作下去的终极法则。这个听上去很虚的法则，TE在现实中也进行了实践。

信号线的小型化是业界多年来一直想做又做不下去的，很重要的一个原因就在于电线太软。事实上，0.13mm²的导线就足以传导电流，但市场上普遍采用0.35mm²，就是要用更粗的铜来实现机械结构力而非导电。

为什么不能改变导线呢？原来，导线跟连接器连接的压接技术，本身要跨几个领域，此前没人主动站出来做协调工作。为突破这一瓶颈，TE就把电线厂、电线自动化设备等相关行业拉在一起讨论，如何做出够硬的电线。

就这样， TE推出了多赢复合线的概念，增加了小线径电线的机械强度，同时用创新的办法解决了钢跟铜之间的电化学腐蚀，以及压接当中的机械应力的问题。由此带来的技术变革，如充分应用预计可使每一辆车因为减铜至少节省100元、减重3公斤。

图3：多赢复合线产品概念图

这就是TE于2024年最新推出的0.19mm²多赢复合线解决方案诞生的背景，孙晓光告诉EEWorld记者，这个产品的名字也有故事。一般而言产品都是以字母和数字命名，但就在这个产品发布会的前一天晚上，他突发奇想，索性就以“多赢”这个突破常规的名字来命名，向外界传达TE汽车事业部的想法：现在的汽车行业，痛点往往不在单一环节，而是产业链互相之间的相互牵绊。如果大家一起合作形成生态圈，用1+1>2的思维逻辑，就能发现更大的价值。

图4：泰科电子在慕尼黑电子展上展出多赢复合线解决方案

如何抓着“兔子”

创新和多赢的思维模式，被TE充分贯彻到了产品实例当中。2024年7月的慕尼黑上海电子展上，TE汽车事业部集中展示了三大产品线及解决方案。

首先，高压连接器方面，TE电动汽车连接一站式解决方案迭代亮相，全面展示了TE在汽车电池、充电、电动汽车动力总成和辅助用电等核心应用领域的解决方案，其中第二代充电插座组合与更高级的新一代CSJFLX高压超充连接器尤为亮眼。高压产品最大的挑战在于行业的趋势一直在变，但如前文提到的，TE先于趋势来临之前进行技术储备工作，同时做了大量DOE（制程验证），所以CSJFLX高压超充连接器系列将能够在今年实现大面积铝代铜。

其次，TE高速高频连接一站式解决方案全球首发亮相。今年的以太网尤其是万兆以太网是热门话题，TE汽车事业部推出的GEMnet连接器支持万兆位级别的数据传输，可为汽车行业提供15GHz和高达56Gbps性能的高频高速连接。这一系列产品都在国内开发、国内量产，并比欧洲更早进入量产阶段及推向市场。

图5：泰科电子在慕尼黑电子展上展出高速高频数据连接器系列

最后，在低压连接器方面，TE汽车事业部主要展示了其域控制器解决方案。我们可以看到域控制器上有密密麻麻上的端子和连接器，在这种情况下，对端子的密度、空间位置和连接器的插拔人体工程学提出了更高的要求，并且，现在TE的端子类产品已经开始在推出中国的新产品体系。免焊式端子Press-fit系列和小型化混合型标准线对板连接器，NanoMQS小型化表面贴装式连接器及FFC刺破式压接方案，在慕展上吸引了大量用户驻足。

这些产品就是TE汽车事业部的兔子，但为什么开发出这些产品的是他们而不是别人？孙晓光介绍到，这两年TE汽车事业部中国区的工程能力得到了迅速发展，不仅人数已超过1100人，发明专利今年也已经达到160个，已经超过了TE欧洲区。这些数字，就是TE的基本功，是能引领创新的底气和保证。

同时，TE汽车事业部的国产化率已经大于90%。以采石矶系列产品为例，它完全由中国研发，是“五个本土化”的最大体现，即本土化团队、本土化决策、本土化生产、本土化研发和本土化供应链。

“我们在开发的时候，不仅是本土供应链，而且原则上要求关键供应商位于100公里以内，这样在应对市场的波动变化时，会更有竞争力。”孙晓光对EEWorld说，“这就像做菜要理解中国胃一样，要理解客户真正的需求，就要打通任督二脉，要理解客户的胃。” TE在慕展展板上大量的顺口溜式宣传语，甚至比本土企业还本土。

黑屏之后的思考

不久前，孙晓光碰到了一件糟心事，他的新能源车在行驶中，仪表盘突然黑屏。那一刻他几乎崩溃，就像所有的普通消费者一样傻在那里，并没有因为更懂车而从容应对。

以前的智能驾驶产品主要负责信息娱乐系统的相关工作，只要系统足够流畅就足够了。而现在则掌握着与安全最相关的数据，一旦出现问题，可不像电脑死机丢失文档这么简单，而是会关乎人身安全。正因为如此，市场对于连接器的要求也完全不同了，毕竟它所连接的不再只是连接器本身，还有后方的电线回路、软件和芯片等整个智能链路。

这意味着，“不光要把产品本身做得更可靠，还要把产品整个制造加工链做得更可靠，确保产品在客户端、线束端和组装等任何一个环节都不会出现问题。”孙晓光说。

连接器本身是一个基础性产品，但新能源汽车的迅猛发展，让其频频走进人们的视线。王承亮说，过去行业一直都在讨论接插件何时会消失，但十几年过去了，连接器的用量不减反增。原因在于，随着汽车内部零散的部件逐渐集成为一个整体，表面系统的接插件数量减少了，但内部却多了许多新生的接插件需求。以域控制器为例，当过去车内的上百个控制器，被集成为四五个大的域控制器后，结果接插件的数量从传统汽车的200～300个，提升到了新能源车的300～500个。需求的增加并没有让大家的日子更好过。现在连接器传输的速率，每年都在增长。与此同时，整个开发周期越来越短，对于性能的要求越来越高。这是行业必须面对的悖论。