電子電氣架構(gòu)演進(jìn)海平面下的冰山

1、智能駕駛、 智能座艙是消費(fèi)者能感知到的體驗(yàn)， 背后需要強(qiáng)大的傳感器、芯片， 更需要先進(jìn)的電子電氣架構(gòu)的支持， 電子電氣架構(gòu)決定了智能化功能發(fā)揮的上限。 如果沒(méi)有先進(jìn)的電子電氣架構(gòu)做支撐， 再多表面智能功能的搭載也無(wú)法支持車(chē)輛的持續(xù)更新和持續(xù)領(lǐng)先，更無(wú)法帶來(lái)車(chē)輛成本降低和生產(chǎn)研發(fā)的高效。當(dāng)前汽車(chē)電子電氣架構(gòu)正從分布式走向中央計(jì)算， 這個(gè)過(guò)程就如同從“諸侯割據(jù)”走向“天下歸一”， 由于多重歷史包袱的存在，剛開(kāi)始控制權(quán)收攏于多個(gè)權(quán)力中心，同是

2、也還存在若干地方政權(quán)， 但最終將走到中央集權(quán)，地方只負(fù)責(zé)執(zhí)行統(tǒng)一的政令。伴隨電子架構(gòu)集成化的還有軟件分層解耦，如同一個(gè)政府組織有中央政府、省級(jí)、 縣級(jí)，各級(jí)變動(dòng)互不影響，可分層迭代，同時(shí)汽車(chē)的通信架構(gòu)也進(jìn)行升級(jí)，如同修建覆蓋全國(guó)的高速公路網(wǎng)。特斯拉于 Model 3 開(kāi)啟電子電氣架構(gòu)全面變革，其它車(chē)企也正處架構(gòu)的快速迭代期，整體看，自主品牌迭代速度較快，多代架構(gòu)同步開(kāi)發(fā)，此過(guò)程伴隨高研發(fā)投入、 軟件人才擴(kuò)張， 研發(fā)組織變革、 整零關(guān)系重

3、塑等，車(chē)企從過(guò)去的硬件集成者到軟件集成者+硬件集成者，將軟件從過(guò)去供應(yīng)商的“黑盒”中提取出來(lái)收歸融合于自身的過(guò)程是全新和曲折的，通過(guò)幾輪迭代，電子電氣架構(gòu)邁向中央計(jì)算是必然趨勢(shì)，未來(lái)軟件所有權(quán)將收歸主機(jī)廠(chǎng)，車(chē)企利潤(rùn)池將大幅拓寬。一、 中央集中式電子電氣架構(gòu)是軟件定義汽車(chē)的前提汽車(chē)電子電氣架構(gòu)（EEA，Electrical/Electronic Architecture）把汽車(chē)中的各類(lèi)傳感器、ECU（電子控制單元） 、線(xiàn)束拓?fù)浜碗娮与姎夥?/p>

4、配系統(tǒng)整合在一起完成運(yùn)算、動(dòng)力和能量的分配，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整車(chē)的各項(xiàng)功能。如果將汽車(chē)比作人體， 汽車(chē)的機(jī)械結(jié)構(gòu)相當(dāng)于人的骨骼，動(dòng)力、轉(zhuǎn)向相當(dāng)于人的四肢，電子電氣架構(gòu)則相當(dāng)于人的神經(jīng)系統(tǒng)和大腦，是汽車(chē)實(shí)現(xiàn)信息交互和復(fù)雜操作的關(guān)鍵。電子電氣架構(gòu)涵蓋了車(chē)上計(jì)算和控制系統(tǒng)的軟硬件、傳感器、通信網(wǎng)絡(luò)、電氣分配系統(tǒng)等；它通過(guò)特定的邏輯和規(guī)范將各個(gè)子系統(tǒng)有序結(jié)合起來(lái)， 構(gòu)成實(shí)現(xiàn)復(fù)雜功能的有機(jī)整體。功能車(chē)時(shí)代，汽車(chē)一旦出廠(chǎng)，用戶(hù)體驗(yàn)就基本固化；智能車(chē)時(shí)代，汽

5、車(chē)常用常新，千人千面，電子電氣架構(gòu)向集中化演進(jìn)是這一轉(zhuǎn)變的前提。從分布式到域控制再到集中式，隨著芯片和通信技術(shù)的發(fā)展，電子電氣架構(gòu)正在發(fā)生巨大的變化。1.1 分布式電子電氣架構(gòu)不堪重負(fù)汽車(chē)誕生之初是個(gè)純機(jī)械產(chǎn)品，車(chē)上沒(méi)有蓄電池，車(chē)上的設(shè)備亦不需要電力，1927 年博世開(kāi)發(fā)出鉛蓄電池，從此車(chē)上的電子設(shè)備才有了可靠的電力來(lái)源。大規(guī)模集成電路的發(fā)展讓汽車(chē)電子得以快速發(fā)展， 發(fā)動(dòng)機(jī)定時(shí)點(diǎn)火控制系統(tǒng)、 電控燃油噴射系統(tǒng)、自動(dòng)變速箱控制系統(tǒng)、牽引力

6、控制系統(tǒng)、電控懸架系統(tǒng)、電控座椅、電控車(chē)窗、儀表、電控空調(diào)、汽車(chē)電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)等，逐步成為了汽車(chē)不可或缺的組成部分。 汽車(chē)電子控制技術(shù)逐步發(fā)展壯大，為消費(fèi)者提供了更高性能、更舒適、更安全的出行工具。早期分布式的電子電氣架構(gòu)下，每個(gè) ECU 通常只負(fù)責(zé)控制一個(gè)單一的功能單元，彼此獨(dú)立，分別控制著發(fā)動(dòng)機(jī)、剎車(chē)、車(chē)門(mén)等部件，常見(jiàn)的有發(fā)動(dòng)機(jī)控制器（ECM） 、傳動(dòng)系統(tǒng)控制器（ TCM） 、制動(dòng)控制器（BCM） 、電池管理系統(tǒng)（BMS）等。各個(gè)

7、 ECU 之間通過(guò) CAN（Controller Area Network，控制器域網(wǎng)絡(luò)）總線(xiàn)或者 LIN（Local Interconnect Network，局部互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)）總線(xiàn)連接在一起，通過(guò)廠(chǎng)商預(yù)先定義好的通信協(xié)議交換信息。隨著整車(chē)電子電氣產(chǎn)品應(yīng)用的增加，ECU 的數(shù)量從幾十個(gè)快速增加到 100 多個(gè)，ECU 數(shù)量越多，對(duì)應(yīng)的總線(xiàn)的線(xiàn)束長(zhǎng)度必將越長(zhǎng)，線(xiàn)束重量也相應(yīng)增加（2007 年上市的奧迪 Q7 和保時(shí)捷卡宴的總線(xiàn)長(zhǎng)度超 6km

8、，總重量超 70kg，是全車(chē)重量?jī)H次于發(fā)動(dòng)機(jī)的部件） ，這就導(dǎo)致整車(chē)成本增加、汽車(chē)組裝的自動(dòng)化水平低。工程化體系和流程，在車(chē)輛越來(lái)越復(fù)雜的未來(lái)，是無(wú)法支撐產(chǎn)品的快速迭代進(jìn)化的。解決之道就是把硬件標(biāo)準(zhǔn)化。 雨刷總成是一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械部件， 雨刷所需的傳感器可調(diào)用車(chē)輛上搭載的攝像頭或其他傳感器， 一旦感應(yīng)到擋風(fēng)玻璃透明度下降， 車(chē)輛即可通過(guò)軟件控制讓雨刷自動(dòng)啟動(dòng)合適的工作模式，這就實(shí)現(xiàn)了軟件定義雨刷功能的目的。當(dāng)各種不同的總成、模塊都標(biāo)準(zhǔn)

9、化以后，就可以通過(guò)中央控制器里的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)更高等級(jí)的智能，就像手機(jī)上運(yùn)行的多個(gè) APP，既可大幅縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，也可廣泛采用標(biāo)準(zhǔn)化的零部件，有助于企業(yè)控制成本和質(zhì)量。比如一家零部件企業(yè)開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)一款標(biāo)準(zhǔn)化的雨刷，然后賣(mài)給各家整車(chē)企業(yè)， 其價(jià)格會(huì)非常便宜； 同時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)化硬件的標(biāo)定和驗(yàn)證都可適當(dāng)簡(jiǎn)化，從而進(jìn)一步節(jié)省開(kāi)發(fā)時(shí)間和成本。1.2 汽車(chē)電子電氣架構(gòu)向中央計(jì)算邁進(jìn)汽車(chē)分布式電子電氣架構(gòu)已不能適應(yīng)汽車(chē)智能化的進(jìn)一步進(jìn)化。 高度集成是解

10、決之道。 基于少量高性能處理器打造汽車(chē)的 “大腦” ，通過(guò)一套新型的電子電氣架構(gòu)，形成快速傳遞信息的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”和“血管” ，以控制和驅(qū)動(dòng)所有電子件和傳感器。少量的高性能計(jì)算單元替代過(guò)去大量分布式 MCU （微控制單元） ，多個(gè)分散的小傳感器集成為功能更強(qiáng)的單個(gè)傳感器，汽車(chē)功能逐步整合集中，ECU 的減負(fù)意味著把整車(chē)原先搭載的幾十上百個(gè) ECU 逐一進(jìn)行軟硬件剝離， 再把功能主要通過(guò)軟件遷移到域控制器（域控制器是指域主控硬件、操作系統(tǒng)、

11、算法和應(yīng)用軟件等幾部分組成的整個(gè)系統(tǒng)的統(tǒng)稱(chēng)）中，如自動(dòng)駕駛、娛樂(lè)、網(wǎng)關(guān)等，在域控制器架構(gòu)的基礎(chǔ)上， 更進(jìn)一步把不同功能的域進(jìn)行整合， 就到了跨域融合階段， 再進(jìn)一步到中央計(jì)算+位置域階段。華為判斷到 2030 年電子電氣架構(gòu)將演進(jìn)為中央計(jì)算平臺(tái)+區(qū)域接入+大帶寬車(chē)載通信的計(jì)算和通信架構(gòu)。汽車(chē)電子電氣架構(gòu)的升級(jí)主要體現(xiàn)在硬件架構(gòu)、軟件架構(gòu)、通信架構(gòu)三方面：硬件架構(gòu)從分布式向域控制/中央集中式方向發(fā)展、軟件架構(gòu)從軟硬件高度耦合向分層解耦方向

12、發(fā)展、通信架構(gòu)由 LIN/CAN 總線(xiàn)向以太網(wǎng)方向發(fā)展。圖表4 EEA 演 進(jìn)各階段特點(diǎn)軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境不一致可擴(kuò)展性差ECU 之間協(xié)調(diào)困難低速通信：CAN/LIN面向服務(wù)的架構(gòu)按功能劃分的集中化加速軟硬件分離以太網(wǎng)作為骨干網(wǎng)開(kāi)放式軟件平臺(tái) 中央—層—區(qū)架構(gòu)資源池化云計(jì)算+單車(chē)計(jì)算資料來(lái)源：博世、地平線(xiàn)，博世給出的電子電氣架構(gòu)路線(xiàn)圖分為六個(gè)階段，已成行業(yè)共識(shí)：分布式階段（包括模塊化、集成化）——域集中式（包括集中化、域融合） 、中央集中式