智能汽车的整车电子电气架构如何演变？

原文内容： 在早期，汽车上的控制单元主要负责发动机控制。但随着车载电器数量的增加，每个ECU(Electronic Control Unit)都有自己的通信、线束复杂且物理位置各不相同，导致资源浪费和成本上涨。因此，需要一个新的整车电子电气架构来解决这个问题。 德尔福率先提出了“功能域”的概念，将整车电子电气架构划分为多个区域，如车身系统、娱乐系统等。每个域由一个DCU协调，降低各个ECU的负担并实现集中控制。然后，特斯拉推出了“区域zone”的概念，进一步优化了架构设计。 基于中央超算+区域控制的高融合硬件架构，结合分层式软件设计，可以最大化满足智能汽车发展的软硬件需求。而日益发达的无线通信技术则可以与后台云端高速通信，使汽车真正融入万物互联之中。 然而，消费者对个性化和差异化的需求与平台化并不矛盾，反而促进了整车电子电气平台的先进性、模块化和规模化。这将成为未来车企的核心竞争力。 智能汽车的整车电子电气架构从分布式到域控制器，再到区域控制和中央超算，最终将向集中化和精简化进化。这不仅能降低成本，提高效率，还能满足消费者对个性化和差异化的需求。

早先，汽车上控制单元的作用主要是实现对发动机的控制，每个电器都需要一个控制器进行独立控制，也就是分布式架构。

随着车载电器越来越多，对应的ECU(ElectronicControlUnit，电子控制单元)越来越多，首先从硬件的配置上来说，复杂而沉重。

ECU来源不同，程序编译方法和语言不同；各个ECU都有自己独立的通信，线束复杂；物理位置各不相同，总装复杂度大；资源浪费，运算能力不能物尽其用，成本上涨。

因此，需要一个全新的整车电子电气架构来解决分布式架构带来的问题，尤其是汽车正在从一个传统的交通工具传向智能终端转变之时。

德尔福率先在汽车行业引入了“功能域”的概念，来统一整车电子电气架构的搭建。功能域就是按照功能来进行划分，比如车身系统、娱乐系统、底盘系统、安全系统、动力系统以及辅助驾驶系统等。

每个域中，DCU(DomainControlUnit，域控制器)来协调域下的各个ECU，担任域内主要的运算责任，从而降低各个ECU的负担，并有利于域内的集中控制，而非各自为政。

德尔福也基于此，提出了EEA(Electrical/ElectronicArchitecture，电子电气架构)，集合汽车的电子电气系统原理设计、中央电器盒的设计、连接器的设计、电子电气分配系统等设计为一体的整车电子电气解决方案的概念。

通过EEA的设计，可将动力总成、驱动信息、娱乐信息等车身信息转化为实际的电源分配的物理布局、信号网络、数据网络、诊断、容错、能量管理等的电子电气解决方案。

功能域的特点是以相似和同类功能区分的，而执行功能的零部件遍布整车四周，需要通过大量的线束往返其间。线束设计成本、难度、重量大大增加，而且各个域控制器的运算能力，无法最大化使用和共享。

特斯拉汽车推出了“区域zone”的概念，根据控制整车的区域，分别为左域、中域、右域，来取代车身系统、娱乐系统、底盘系统、安全系统、动力系统以及辅助驾驶系统等功能域的概念。例如Model3中域整合了驾驶辅助和信息娱乐两大功能，而左域和右域则分别整合了余下的功能。

虽然，这对架构工程师的能力提出更高的要求，需要跳脱出功能划分的思维，通过学习多个功能域的电子电气原理，完成最合理的架构设计和规划。可是，基本上避免了线束往返跨越车身的情况，同时进一步集中了不同功能电器于某个区域内，由单个区域控制器来解决运算、最大化共享算力。

而将各个区域控制器通过千兆以太网等主干网和兼容多种通讯协议，连接到的是中央超算，中央超算可以配备高性能的芯片，以更高的车辆数据传输速度为基础，来支持高阶自动辅助驾驶、智能座舱和OTA等。比如小鹏最新的X-EEA3.0。

基于中央超算+区域控制高融合的硬件架构，结合分层式软件设计(系统软件平台、基础软件平台、智能应用平台)，不仅仅最大化满足智能汽车发展的软硬件需求，还可以满足基于用户对不同类型软件使用需求的差异性。而日益发达的无线通信技术(4G/5G以上)，可以与后台云端高速通信，汽车将真正的融入万物互联之中，成为“超级终端”。

也许消费者不知道具体需要什么，可伴随着移动互联网全方位的渗透，互联网已经是生产力和生产资料，购物、娱乐、工作、教育、互动等都已离不开互联网，从而促进了智能设备的大发展，智能手机、平板电脑、智能手表、智能笔等等，而智能汽车是另外一个“超级终端”。

人类对智能汽车的需求，既是互联网渗透的结果，也将是生活和生产的必然，即四个轮子上的物联网，例如汽车“新四化”，从辅助驾驶到无人驾驶、智能网联、V2X、智能座舱乃至智慧城市。如此海量的功能需求，其复杂性，通信速度，通信安全，都对EEA的硬件提出中心化乃至中央超算的要求，以满足软硬件解耦，软件定义汽车功能，云端交互，高速升级等等[2]。

下图来自博世的介绍，按照博世工程的介绍[3]，从域控制转向区域控制之后，线速减少10%的成本和重量，整车其他成本还可以降低10%，最多减少20%嵌入式控制器。

新功能必定对应新的软硬件成本，一辆极其昂贵的智能汽车，即使功能、性能再强大，也没办法普及，使更多消费者获得幸福感。EEA不断迭代发展，从分布式到域控制器，再到区域控制和中央超算，长期来看在整体成本和重量上是最优化的。

做过车身的朋友，都知道线束和模块是最恼火的，传统的汽车设计，经常要为特殊模块寻找安装空间，线束走线极其复杂且难以预测。而功能和性能如此发达的智能汽车，按照分布式的布置思路，其网络拓扑的复杂度会成倍的增加，如何能找到其安生之处！

此外，除了前面讲到的重量和成本，大量模块和线束带来的功耗和生产线的复杂度，就受不了，不符合自动化生产、精简设计链条、提高质量的要求。因此，整车电子电器架构，将向集中化和精简化进化。

再翻看通用如何与T型车霸主时代的福特竞争的故事时，通用汽车传奇式领袖阿尔弗雷德·斯隆提出了多品牌共享平台的概念，进一步享受到规模化生产的好处，并减少研发费用，大大缩小与T型车的成本差异。先进技术的创新，应用到先进的系统和部件上，与新车型尽早投放到市场，并制定了标准的开发流程。

现在整车电子电气架构，在平台的层面上将更加重要，尤其在没有传统动力总成的电动车平台上。显然斯隆的策略，告诉我们消费者对产品需求的个性化、差异化与平台化，并不矛盾，反而促进整车电子电气平台的先进性、模块化、规模化，这将成为未来车企的核心竞争力。

以上只是稍微梳理了一下整车电子架构的成型、发展驱动力、未来的形态，以及智能汽车对整车电子电气架构发展的需求和促进，其中借鉴的很多知名供应商和OEM的一些资料，一并表示感谢。

聊汽车界的八卦和正儿八经，请关注@四方樵。

以上内容由58汽车提供。如有任何买车、用车、养车、玩车相关问题，欢迎在下方表单填写您的信息，我们将第一时间与您联系，为您提供快捷、实用、全面的解决方案。