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在汽車還處于功能為主的硬件時代，其電子電氣架構的設計考慮的主要是車輛應用場景的需求、功能邏輯的實現、網絡通訊的拓撲以及整車線束的連接等方面，并通過對功能、法規等約束條件的解讀，再結合整車性能、成本等諸多方面的考慮，以此得到最優化的電子電氣系統解決方案。 而隨著汽車智能化、網聯化的發展，汽車電子底層硬件不再是僅提供簡單的邏輯計算，而是需要提供更為強大的算力支持，同時軟件也不再是基于某一固定硬件開發，而是需要具備可移植、可迭代和可拓展等特性。因此傳統的以硬件為主的電子電氣架構轉而以軟件架構為核心，新架構的本質是為整車提供一個異構的分布式面向服務的中央計算平臺。  新架構平臺我們可稱之為智能化電子電氣架構，該架構采用中央計算平臺為核心，通過動力數據中心（PDC）在為電子系統分配電源的過程中收集并分發大量原始傳感器數據到中央計算平臺，中央計算平臺對這些數據進行處理以實現自動駕駛等命令。 同時區域控制器為外圍傳感器提供接口等資源，并提供相應的區域算力，中央計算平臺可動態分配算力資源，保證汽車即使在關鍵部位發生故障的情況下也能安全行駛。該架構以供電和數據為主干，通過雙環拓撲以實現冗余網絡，其涵蓋了汽車電子的軟件架構、硬件架構和通訊架構。  軟件架構：采用面向服務架構（SOA，Service-Oriented
Architecture）。在分布式的EEA中，由于功能的不集中，軟件之間的交互異常復雜，為了確保軟件的安全可靠，軟件代碼和邏輯冗余相當嚴重。面向服務架構是一個組件模型，它可通過將不同控制節點的不同功能按照'服務’的維度像拼積木一樣的進行組合（即應用程序以功能單元的形式進行邏輯封裝），再通過定義好的接口將全部功能單元聯系起來從而實現對軟件的集成。  其優點包括：1）軟硬件分離；2）軟件部署靈活3）服務間低耦合，互相不依賴，易于維護； 4）各服務之間通信接口標準化，不依賴于平臺實現功能。 正是由于軟硬件的解耦，若硬件發生迭代，軟件可隨時擴展相應的服務。如近期推行的電子后視鏡，通過電子后視鏡硬件的增加，可在軟件架構中添加對應的服務，若將該電子后視鏡的服務與視頻服務結合，便完成了電子后視鏡的視頻顯象功能，而這個過程中并不影響其他服務。 同時由于接口獨立于實現服務的硬件平臺、操作系統和編程語言，這使得構建在這類系統中的服務可以以一種統一和通用的方式進行交互。SOA架構，不但可以使APP與HW及APP與APP之間輕松耦合，還可以使車端軟件、通信、信息安全和云端環境產生很好的協同，實現完整車云生態環境。 硬件架構：采用域控制器、區域控制器到中央計算平臺的高性能平臺為支撐。在傳統電子電氣架構之下，軟硬件處于高度耦合狀態，控制器的開發模式是硬件先行，在硬件確認之后再進行軟件的設計、開發、測試等工作，這過程軟件無法先行或同步開發，同時一旦硬件發生改變，軟件則需要大量的修改適配工作。而在新的EEA下，硬件平臺實現集成化、通用化和標準化，軟件以功能服務化、接口統一化，同時又增加了中間件層的方式實現軟硬分離，即使遇到硬件變更的情況，軟件的適配工作可同步完成且工作量遠遠小于傳統方式。  通訊架構：以太網作為骨干網絡，采用SOME/IP（Scalable
Service-oriented Middleware over IP，可擴展面向服務的通信中間件協議）或DDS（Data
Distribution Service，數據分發/訂閱的通信中間件協議和應用程序接口標準）面向服務通訊中間件，融入TSN（Time-Sensitive Network，時間敏感網絡）、信息安全等技術，以確保整車海量數據的高速傳輸。同時借助5G、邊緣云等技術，形成車路云一體化集中計算能力。  2.1特斯拉 目前在國內外主機廠中，以特斯拉為首已經實現整車由1個中央計算平臺+3個區域控制器控制的電子電氣架構。  當前特斯拉Model 3所搭載的中央計算模塊（CCM）是通過將原本分散的Autopilot（自動駕駛）+IVI（信息娛樂系統）+T-BOX（遠程信息處理器）三合一后的產品，它是以物理集成的形式將三塊PCB集成到同一殼體中形成一個'大’總成件，此舉雖并未實現統一硬件平臺、統一軟件平臺的終極目標，但已經領先業內水平一大截了。該模塊的主要功能是連接各類自動駕駛傳感器，同時綜合執行邏輯計算功能以完成車輛的動力控制、制動等相關功能，同時完成座艙內人機交互等動作。 特斯拉的發展電子電氣架構與其他主機廠不同，它拋棄了功能域（如按功能劃分為底盤域、智能座艙域等）的概念，通過引入了BCM-F/L/R 3個區域控制器對整車各執行器進行供電，并通過CCM對不同的區域節點及其部件進行統一管理，再通過CAN通信的方式形成交互，這使得整車內部拓撲變得更加簡潔，實現了算力集中的高集成、高模塊的準智能汽車架構。 目前F-BCM（前車身控制模塊）負責低壓電源網絡的分配和熱管理功能，L-BCM（左車身控制模塊）和R-BCM（右車身控制模塊）分別負責不同區域的車窗、門鎖、燈光、座椅等功能。 同時由于整車內部拓撲的簡潔化，使得整車線束的總長度得以縮短。特斯拉Model S/Model X 的整車線束總長度約為3km，而Model 3的整車線束總長度則縮短到了1.5km，Model Y則僅有1km左右。 2.2大眾汽車 大眾汽車的MEB平臺實現了電子電氣架構由分布式向域融合的轉變。在其架構中共有整車控制域（ICAS1）、智能駕駛域（ICAS2）以及智能座艙域（ICAS3）三大域控制器。  其中，ICAS1實現整車所有控制類功能，如高壓能量管理、低壓電源管理、扭矩控制、車身電子控制、存儲等功能。同時ICAS1與診斷口和T-BOX連接，作為整車OTA的主控ECU。 ICAS2作為智能駕駛運算中心，通過以太網接收ICAS1的雷達和攝像頭等傳感器信息，通過運算處理實現對于制動和轉向系統的請求。 ICAS3采用一機多屏控制方式，通過以太網接收ICAS1和ICAS2的需求，從而達到控制座艙各類功能的目的。 2.3 VOLVO VOLVO一代SPA1為分布式電子電氣架構，整車ECU總量已超100個。為了推進其電子電氣架構的發展，在其推出的第二代SPA2（即GPA）架構中，采用了'1+2’（中央計算平臺VCU+智能互聯模塊IHU和自動駕駛模塊ADPM）模式。其做法是先通過按功能劃分，將需要大量計算的ECU集成到中央計算平臺VCU中，以簡化主干網絡。  后續VOLVO將會進一步把網關、配電、機電一體化ECU集成為區控制器，同時將ADPM/IHU集成于VCU中，以形成區域電子電氣架構。  該架構包括Core System（核心系統）和Mechatronic Rim（機電區域）。以以太網為主網絡，通過VIU（Vehicle Integration Unit，整車集成單元）負責不同區域的感知、控制與執行。VCU（Vehicle Computation Unit，整車控制器）提供整車智能化所需的算力與數據存儲。 2.4奧迪 奧迪在電子電氣架構上采取了中央集群計算方案（Central Computing Cluster ）。其將整車劃分為驅動域、能源域、橫縱向控制域、駕駛輔助域、座艙域、車身舒適域以及信息安全域。域之間通過以太網進行信息交互，域內則通過CAN/Lin等方式進行交互。整車的中央計算單元通過云技術與奧迪企業的后臺相連接，奧迪的后臺會與HERE后臺相連，以形成數據共享，通過車載傳感器收集的數據來輔助進行地圖制作與數據更新等。  相比于合資/外資企業，國內傳統汽車企業的電子電氣架構的發展亦完成了分布式向域集中式的過渡。而造車新勢力則更進一步，普遍采用功能域控到域融合的方案，如按照整車的功能劃分為智能座艙、自動駕駛、整車控制、車身控制四大領域，骨干網采用以太網與CAN的混合搭配方式。與此同時，從域融合到中央集成是他們下一步正在進行的工作內容。  2.5 宇通汽車 宇通汽車以商用車為主，其電子電氣架構仍為分布式，通過獨立網關隔離不同功能域，如下圖。在商用車領域，EEA的發展要稍緩于乘用車，同時商用車對于通信速度、整車更新等方面的要求也要低于乘用車，因此這類整車的通信方式仍以CAN為主。 2.6極氪 極氪001脫胎于吉利集團，該車型采用了典型的功能域集中式架構，由四大功能域承擔整車級別的各功能邏輯，將傳感器/執行器的控制與整車的功能應用分離，保留有部分傳統的ECU，將這些ECU作為傳感器/執行器的控制單元（即只負責輸出控制，不負責功能邏輯）。這類技術趨勢會使得傳統ECU逐漸弱功能化，因為主要的功能將會被域/中央計算承攬。 在各功能域內，跨子系統內部的邏輯接口通過域控的軟件即可完成，且功能接口模塊化、標準化、開放化，可方便產品快速迭代。跨域信息交互通過FlexRay和以太網為主干網的雙網實現（FlexRay 由于成本相對過高，在國內主機廠中僅有吉利的部分車型在使用）。 2.7華為 華為以信息技術入局汽車行業，基于其在信息技術上的技術積累推出了'計算+通信’架構（CCA）。通過以太網環作為車載通信主干網絡，實現了“功能域”+“區域”的集成。 整車網絡架構設置3-5個VIU（以太網關），VIU之間通過以太網的環形網絡進行連接。在整車通信架構上，設置智能座艙域控制器CDC、智能駕駛域控制器MDC和整車控制VDC，共同完成信息娛樂、自動駕駛、整車及底盤域的控制。 |
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