“燃油車(chē)的智能化水平無(wú)法和新能源汽車(chē)相比”，這是很多人對(duì)燃油車(chē)的印象。燃油車(chē)在智能化上確實(shí)有過(guò)一些“黑歷史”，大眾在給ID系列在進(jìn)行OTA升級(jí)時(shí)，曾經(jīng)需要車(chē)主把車(chē)開(kāi)到4S店刷升級(jí)包。

其實(shí)OTA，乃至行業(yè)熱度比較高的智能座艙、智能駕駛，都只是汽車(chē)的功能之一，它們都需要一個(gè)共同的基礎(chǔ)，那就是電子電氣架構(gòu)。如果一輛車(chē)的智能化水平不高，那它使用的電子電氣架構(gòu)一定有很大的優(yōu)化空間，這讓它成為了車(chē)企的競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)，頭部車(chē)企都發(fā)布了面向新時(shí)代的電子電氣架構(gòu)。

在未來(lái)的汽車(chē)市場(chǎng)中，如果有車(chē)企沒(méi)有發(fā)力電子電氣架構(gòu)，那一定會(huì)被其他車(chē)企甩在身后。

電子電氣架構(gòu)為什么重要？

“汽車(chē)就是四個(gè)輪子加一個(gè)沙發(fā)”，當(dāng)李書(shū)福帶著這個(gè)想法殺進(jìn)汽車(chē)行業(yè)時(shí)，得到了很多人的調(diào)侃。這個(gè)說(shuō)法雖然不嚴(yán)謹(jǐn)，但也有道理，它能讓行業(yè)外的人更容易理解汽車(chē)，我們就用類(lèi)比法回答一下汽車(chē)的電子電氣架構(gòu)為什么重要。

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，而電子電氣架構(gòu)就相當(dāng)于神經(jīng)系統(tǒng)。如果一個(gè)人沒(méi)有了神經(jīng)系統(tǒng)，那就是一具“行尸走肉”，放到汽車(chē)上，那就是一輛純機(jī)械車(chē)。

因此，一輛汽車(chē)如果想擺脫原始狀態(tài)，就必須在電子電氣架構(gòu)上下功夫，其中有兩方面考慮。

首先，隨著電氣和信息時(shí)代的到來(lái)，汽車(chē)身上的相關(guān)零部件越來(lái)越多，原來(lái)的電子電氣結(jié)構(gòu)，已經(jīng)沒(méi)辦法控制日漸復(fù)雜的電子電氣系統(tǒng)了，而市場(chǎng)的趨勢(shì)又?jǐn)[在那里，所以車(chē)企不得不開(kāi)發(fā)新的電子電氣架構(gòu)。

比如，原本的汽車(chē)只是交通工具。在1910年左右，揚(yáng)聲器和收音機(jī)上車(chē)，這讓汽車(chē)多具備了電子產(chǎn)品屬性。1980年左右，隨著半導(dǎo)體行業(yè)的火熱發(fā)展，ECU、MCU上車(chē)，汽車(chē)的電子產(chǎn)品屬性變得越來(lái)越重。進(jìn)入21世紀(jì)，移動(dòng)通信技術(shù)開(kāi)始上車(chē)，汽車(chē)上的電子產(chǎn)品屬性不僅變重了，結(jié)構(gòu)也更復(fù)雜了。

目前的大部分汽車(chē)，特別是燃油車(chē)，使用的電子電氣架構(gòu)都是分布式架構(gòu)，每一個(gè)ECU（電子控制單元）單獨(dú)控制一個(gè)功能，如果功能增多，ECU的數(shù)量也會(huì)跟著增多。而在傳統(tǒng)的汽車(chē)供應(yīng)鏈中，不同的ECU來(lái)自不同供應(yīng)商，這些供應(yīng)商在嵌入式軟件和底層代碼上也不同，這導(dǎo)致新增的ECU沒(méi)法實(shí)現(xiàn)兼容。如果車(chē)企想增加新功能，只能重新找供應(yīng)商下單，重新開(kāi)發(fā)，效率偏低。

隨著汽車(chē)網(wǎng)聯(lián)化對(duì)車(chē)載通信提出了更高的要求，傳統(tǒng)的FlexRay、LIN和 CAN低速總線(xiàn)無(wú)法提供高帶寬通信能力，無(wú)法實(shí)時(shí)完成數(shù)據(jù)的傳輸和處理。以語(yǔ)音控制為例，隨著用戶(hù)下達(dá)指令，如果不能實(shí)時(shí)處理，體驗(yàn)可想而知。

如果汽車(chē)沒(méi)有智能化的趨勢(shì)，繼續(xù)使用分布式架構(gòu)還可以滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，但時(shí)代變了?！皼](méi)有對(duì)比就沒(méi)有傷害”，過(guò)去的常規(guī)操作如今已經(jīng)成了劣勢(shì)。

其次，隨著汽車(chē)上的電子產(chǎn)品屬性越來(lái)越重，讓消費(fèi)者對(duì)這方面需求度不斷提高。

這兩點(diǎn)互為因果，都對(duì)汽車(chē)的電子能力提出了更高的要求。如果車(chē)企業(yè)不在這個(gè)方向上“卷”，就會(huì)逐漸脫離市場(chǎng)。

智能化時(shí)代電子電氣架構(gòu)的轉(zhuǎn)變

隨著汽車(chē)智能化、網(wǎng)聯(lián)化的發(fā)展，汽車(chē)電子底層硬件不再是僅提供簡(jiǎn)單的邏輯計(jì)算，而是需要提供更為強(qiáng)大的算力支持，同時(shí)軟件也不再是基于某一固定硬件開(kāi)發(fā)，而是需要具備可移植、可迭代和可拓展等特性。因此傳統(tǒng)的以硬件為主的電子電氣架構(gòu)轉(zhuǎn)而以軟件架構(gòu)為核心，新架構(gòu)的本質(zhì)是為整車(chē)提供一個(gè)異構(gòu)的分布式面向服務(wù)的中央計(jì)算平臺(tái)。

新架構(gòu)平臺(tái)我們可稱(chēng)之為智能化電子電氣架構(gòu)，該架構(gòu)采用中央計(jì)算平臺(tái)為核心，通過(guò)動(dòng)力數(shù)據(jù)中心（PDC）在為電子系統(tǒng)分配電源的過(guò)程中收集并分發(fā)大量原始傳感器數(shù)據(jù)到中央計(jì)算平臺(tái)，中央計(jì)算平臺(tái)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛等命令。

同時(shí)區(qū)域控制器為外圍傳感器提供接口等資源，并提供相應(yīng)的區(qū)域算力，中央計(jì)算平臺(tái)可動(dòng)態(tài)分配算力資源，保證汽車(chē)即使在關(guān)鍵部位發(fā)生故障的情況下也能安全行駛。該架構(gòu)以供電和數(shù)據(jù)為主干，通過(guò)雙環(huán)拓?fù)湟詫?shí)現(xiàn)冗余網(wǎng)絡(luò)，其涵蓋了汽車(chē)電子的軟件架構(gòu)、硬件架構(gòu)和通訊架構(gòu)。

軟件架構(gòu)：采用面向服務(wù)架構(gòu)（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(fù)雜，為了確保軟件的安全可靠，軟件代碼和邏輯冗余相當(dāng)嚴(yán)重。面向服務(wù)架構(gòu)是一個(gè)組件模型，它可通過(guò)將不同控制節(jié)點(diǎn)的不同功能按照‘服務(wù)’的維度像拼積木一樣的進(jìn)行組合（即應(yīng)用程序以功能單元的形式進(jìn)行邏輯封裝），再通過(guò)定義好的接口將全部功能單元聯(lián)系起來(lái)從而實(shí)現(xiàn)對(duì)軟件的集成。

其優(yōu)點(diǎn)包括：1）軟硬件分離；2）軟件部署靈活3）服務(wù)間低耦合，互相不依賴(lài)，易于維護(hù)； 4）各服務(wù)之間通信接口標(biāo)準(zhǔn)化，不依賴(lài)于平臺(tái)實(shí)現(xiàn)功能。

正是由于軟硬件的解耦，若硬件發(fā)生迭代，軟件可隨時(shí)擴(kuò)展相應(yīng)的服務(wù)。如近期推行的電子后視鏡，通過(guò)電子后視鏡硬件的增加，可在軟件架構(gòu)中添加對(duì)應(yīng)的服務(wù)，若將該電子后視鏡的服務(wù)與視頻服務(wù)結(jié)合，便完成了電子后視鏡的視頻顯象功能，而這個(gè)過(guò)程中并不影響其他服務(wù)。

同時(shí)由于接口獨(dú)立于實(shí)現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺(tái)、操作系統(tǒng)和編程語(yǔ)言，這使得構(gòu)建在這類(lèi)系統(tǒng)中的服務(wù)可以以一種統(tǒng)一和通用的方式進(jìn)行交互。SOA架構(gòu)，不但可以使APP與HW及APP與APP之間輕松耦合，還可以使車(chē)端軟件、通信、信息安全和云端環(huán)境產(chǎn)生很好的協(xié)同，實(shí)現(xiàn)完整車(chē)云生態(tài)環(huán)境。

硬件架構(gòu)：采用域控制器、區(qū)域控制器到中央計(jì)算平臺(tái)的高性能平臺(tái)為支撐。在傳統(tǒng)電子電氣架構(gòu)之下，軟硬件處于高度耦合狀態(tài)，控制器的開(kāi)發(fā)模式是硬件先行，在硬件確認(rèn)之后再進(jìn)行軟件的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、測(cè)試等工作，這過(guò)程軟件無(wú)法先行或同步開(kāi)發(fā)，同時(shí)一旦硬件發(fā)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(tái)實(shí)現(xiàn)集成化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化，軟件以功能服務(wù)化、接口統(tǒng)一化，同時(shí)又增加了中間件層的方式實(shí)現(xiàn)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(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)方式。

通訊架構(gòu)：以太網(wǎng)作為骨干網(wǎng)絡(luò)，采用SOME/IP（Scalable Service-oriented Middleware over IP，可擴(kuò)展面向服務(wù)的通信中間件協(xié)議）或DDS（Data Distribution Service，數(shù)據(jù)分發(fā)/訂閱的通信中間件協(xié)議和應(yīng)用程序接口標(biāo)準(zhǔn)）面向服務(wù)通訊中間件，融入TSN（Time-Sensitive Network，時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)）、信息安全等技術(shù)，以確保整車(chē)海量數(shù)據(jù)的高速傳輸。同時(shí)借助5G、邊緣云等技術(shù)，形成車(chē)路云一體化集中計(jì)算能力。


國(guó)內(nèi)車(chē)企趁早發(fā)力

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)電子電氣架構(gòu)發(fā)展迅速，從小鵬XEEA架構(gòu)，到嵐圖汽車(chē)ESSA+SOA智能電動(dòng)仿生體，均實(shí)現(xiàn)跨域融合的中央計(jì)算架構(gòu)。零跑汽車(chē)更是在近期推出“四葉草”中央集成式電子電氣架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)1顆SOC及1顆MCU融合座艙域、智駕域、動(dòng)力域、車(chē)身域，為整車(chē)帶來(lái)高可靠、快通訊、低時(shí)延體驗(yàn)，且可實(shí)現(xiàn)無(wú)感式在線(xiàn)OTA升級(jí)能力。業(yè)內(nèi)人士表示，中央集中式電子電氣架構(gòu)是軟件定義汽車(chē)的前提，也是新能源車(chē)從電控車(chē)向智能車(chē)轉(zhuǎn)變的分水嶺。各家車(chē)企爭(zhēng)先在電子電氣架構(gòu)層面發(fā)力，2023年或?qū)⒂瓉?lái)中央集成式電子電氣架構(gòu)元年。

“從總體上來(lái)看，國(guó)內(nèi)企業(yè)的電子電氣架構(gòu)整體方案與國(guó)際頭部車(chē)企的方案相當(dāng)，都處在功能域控或功能域控到域融合的過(guò)渡階段。與國(guó)際上領(lǐng)先的架構(gòu)方案及設(shè)計(jì)方法相比，還要在架構(gòu)設(shè)計(jì)模型庫(kù)、汽車(chē)電子基礎(chǔ)軟件、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)、冗余技術(shù)等方面進(jìn)行進(jìn)一步提升?！崩羁藦?qiáng)院士說(shuō)。

在域控向中央集成迭代的路上，車(chē)企需要掌握汽車(chē)中的核心電子板塊自研實(shí)力，消除創(chuàng)新路上的“釘子戶(hù)”，才能更進(jìn)一步進(jìn)行集成真正向中央計(jì)算邁進(jìn)?！八娜~草中央集成式電子電氣架構(gòu)的推出得益于零跑在座艙、智駕、動(dòng)力、車(chē)身控制器層面的深度自研，實(shí)現(xiàn)了四域合一，中央超算平臺(tái)高度集成15個(gè)功能模塊，支持多系統(tǒng)融合，將核心芯片的性能發(fā)揮到了極致?！绷闩芷?chē)創(chuàng)始人、董事長(zhǎng)朱江明在接受采訪時(shí)如此表示。

從短期來(lái)看，中央集成式電子電氣架構(gòu)研發(fā)成本高，但長(zhǎng)期來(lái)看，此項(xiàng)技術(shù)更是一種系統(tǒng)性的降本路徑，平臺(tái)復(fù)用率高、后期整車(chē)級(jí)升級(jí)成本低、系統(tǒng)診斷及維護(hù)更方便、車(chē)企也更有可能為用戶(hù)提供顛覆性的出行體驗(yàn)，并將智能化的愿景變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

值得注意的是，國(guó)內(nèi)智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)的演進(jìn)也驅(qū)動(dòng)主機(jī)廠發(fā)生多重變化。業(yè)內(nèi)人士表示，汽車(chē)電子電氣構(gòu)架經(jīng)歷了從分布式到中央集成的演進(jìn)歷程，其過(guò)程背后，越來(lái)越多的主機(jī)廠正在收攏更多主導(dǎo)權(quán)，從應(yīng)用層軟件到中間件，再到底層軟件，都希望實(shí)現(xiàn)全棧覆蓋。電子電氣構(gòu)架進(jìn)入中央集成式階段以后，主機(jī)廠將比傳統(tǒng)汽車(chē)時(shí)代擁有更強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)鏈話(huà)語(yǔ)權(quán)，并將把產(chǎn)品持續(xù)更新的命脈掌握在自己手中。