中国品牌亮出王炸 电子电气架构进化史

中国品牌亮出王炸 电子电气架构进化史本站　　几年前你买车的时候，销售经理总是关注车的发动机、底盘、变速箱，以及动力、操控、空的动静态体验

　　几年前你买车的时候，销售经理总是关注车的发动机、底盘、变速箱，以及动力、操控、空的动静态体验。但现在买车这个话题中关于辅助驾驶和智能座舱的页面越来越多，智能化成为了汽车最受关注的产品力。汽车的智能很大程度上取决于它的大脑和神经系统——汽车的电子和电气结构。

　　在电子电气建筑领域，一场轰轰烈烈的改革正在进行，其中中国品牌追赶世界潮流的戏码在本届广州车展上进入。今天我们来谈谈电子电气建筑的发展史，说明它是什么，它能给我们带来什么，中国品牌展现了怎样的“王者爆炸”。

　　从英文原词——architecture，对应“architecture”一词来看，是由“architect”+“与行为有关的东西”的词根组成的，原本是指建筑和建筑。我们可以用盖房子的类比来解释电子电气建筑从设计到在你车上应用的全过程。

　　下一步是由构件工程师根据这些具体要求设计开发相应的构件，类似于施工队最终落地设计图纸的过程。只有完美的设计和良好的施工技术，房子的质量才能得到保证。体现在汽车上，一个好的电子电气架构，不仅仅是打造一辆反应灵敏、驾驶辅助可靠的好车，更要在制造汽车的成本和汽车的性能之间找到平衡点，让汽车具备良好的OTA升级潜力，从而进一步满足用户日益增长的功能需求。

　　无论是真实的产品，还是大多数人思维中的形象，汽车都是由四个轮子和一个沙发组成的交通工具。决定产品强度的是铁壳和壳内的各种机器。在“机械定义汽车”的思维下，发动机、底盘、变速箱仍然是汽车的“C位”，电子电气设备只能“玩和辅助”帮助机器完成工作，甚至在很多人眼里，它们相当于收音机、地图导航等娱乐功能。

　　这种分布式架构具有“直接”的优势。比如需要安装一套蓝牙功能，连接一套可以和总线上其他ECU通讯的蓝牙控制模块。整个过程非常简单粗暴，就是不断添加。但由于每个ECU的功能相对独立，单个ECU的故障对整车功能影响不大。

　　到了2010年，奥迪A8上的ECU数量已经超过100个，使得整个结构极其复杂。不同的ECU往往由不同的供应商）提供，甚至单个ECU中的多个软件由不同的二级供应商提供，很难实现ECU之间的协同。功耗浪费、功能冗余、功耗增加、OTA管理困难是不可避免的，这显然不符合我们之前对好架构的定义。

　　到2021年，一辆车平均60个ECU左右，代码量近1亿行，电子系统占整车成本的46%。需要通过ECU实现的功能越来越多，比如智能座舱、自动驾驶等。你不得不承认，汽车已经从那个精致的机械变成了电子产品。复杂的分布式电子电气架构不仅在成本上给整车带来巨大压力，而且在智能功能的计算能力和传输速度上也超过了现有分布式电子电气架构所能承受的上限。

　　例如，为了让自动驾驶覆盖更多场景，需要将摄像头、毫米波雷达和激光雷达采集的信息与自身专业知识融合，提高车辆的感知能力。然而，这对数据处理的实时性和传输速度提出了很高的要求。计算能力较弱的分布式ECU+和1Mbps 速度的CAN总线显然无法完成这样的任务。

　　可以说，正是以自动驾驶和智能座舱为代表的智能功能的出现，决定了电子电气架构变革的必然性，分布式电子电气架构被历史所涉及，取而代之的是以域控制和车载以太网为特征的集中式电子电气架构。围绕电子电气建筑技术的竞争正在如火如荼地进行。

　　在功能和成本需求的驱动下，汽车企业和供应商纷纷升级电子电气架构。虽然每个方案的细节不同，但总的基调是一样的:减少ECU数量，集中计算能力，简化整体架构，提高通信网络传输速度，从而形成集中的电子电气架构。其中，最直观的变化是独立ECU相继消失，取而代之的是功能更加集中、计算能力更强的域。

　　当我们拥有传输速度更快、计算能力更快、更集中的集中式电子电气架构时，高级自动驾驶的大门就会向我们敞开。摄像头、毫米波雷达、激光雷达、GPS、轮速传感器的数据不再相互独立，而是通过车载以太网传输回同一个“大脑”，可以区分车辆所处的位置和环境，大大提高了车辆在极端环境下对周围情况的感知能力。

　　域控制的另一个优势是硬件和软件的解耦，使得传感器可以被域灵活调用，完成不同的功能，而不需要依靠固定的ECU，甚至可以像计算机显卡一样实现硬件的“热插拔”，实现即插即用的快速升级。但集成度越高，软硬件解耦越彻底，对车企的代码集成能力要求就越严格。毕竟不是每个人都能瞬间从一个热衷于玩机械的“猛人”变成“代码狂人”。这场电子电气架构的领导者是特斯拉，他最擅长编写汽车行业的代码。

　　与以往的功能域相比，这种根据车身物理位置划分域的架构大大简化了机械布置的难度和线束的长度，不再需要从后向前的总线，传感器和执行器可以就近连接到附近的域，这也将Model 3）的线km。

　　而像丰田的Central & Zone架构、Amber泉智能汽车架构、BMW中央计算平台，这些电子电气架构要么需要5年左右才能量产，要么还处于基于功能域的集成阶段。

　　国内车企逐渐意识到，没有好的电子电气架构，就没有优秀的智能功能。比亚迪今年发布量产的智能域控制架构和长城汽车正在使用的GEEP 3电子电气架构，都是基于功能域的域集中架构。在广州车展上亮相的广汽精神和小鹏X-EEA 3.0的电子电气建筑，打破了功能域的局限，以中央超算+区域控制的理念，进一步走近未来的中央建筑风格。“软件永远是新的，硬件是即插即用的”，已经在电脑和手机上实现的，也将随着电子电气架构的升级而应用到汽车上。

　　考虑到功能、位置、重要性等因素，车内分为前后左右四个区域，每个区域都有自己的区域。区域主要集成网关、配电和机电控制功能，周边传感器和执行器就近接入，再通过骨干网与远程中央计算平台传输数据，而逻辑控制部分则集中在中央计算机完成。

　　在传输速度上，广汽精灵）架构的骨干网不再采用分布式架构中的1Mbps CAN总线，而是采用车载以太网，传输速度可达100Mbps甚至1Gbps，同时还能满足汽车行业对高可靠性、低电磁辐射、低功耗、带宽分配、低时延、实时同步的要求，相当于将一条乡村土路直接改造成高速铁路。

　　至于灵思电子电气架构的量产计划，量产时间定在2023年，广汽Ean所有新车型都将基于灵思架构打造。此外，广汽传祺旗下车型还将搭载Spirit电子电气架构。

　　除了比Spirit架构集成度更高之外，上述以千兆以太网为骨干的通信架构、接口标准化的软硬件等设计也应用于X-EEA 3.0电子电气架构。全新的电子电气架构不仅将帮助小鹏G9）成为首款搭载小鹏XPILOT 4.0智能驾驶辅助系统的量产车，还将新增一些特色鲜明的功能，如无影响OTA、自诊断功能、基于场景的精准配电等。

　　X-EEA 3.0拥有更完整的自诊断功能，能够在车辆出现故障时更准确地定位问题，以更直观的方式指导用户预约和准备维修。同时，在动力分配和使用方面，可以根据用户的用车场景来分配车辆，大大降低了车辆在睡眠、唤醒和待机状态下的功耗。比如在路边等人时，G9只为空调节、座椅调节、音乐等功能供电，充分发挥每千瓦时的效率。

　　从分布式架构到领域集中式架构再到集中式架构，计算能力越来越集中、通信速度越来越快的电子电气架构的演进趋势已经成为行业共识。华为预计，到2030年，中央计算平台+区域控制+宽带车载通信的电子电气架构将成为主流。

　　通信网络上，将普及车载以太网，预计2030年传输速度将超过100Gbps。光通信技术在解决了车辆法规问题后，由于其具有带宽大、重量轻、对电磁干扰不敏感、成本低等优点，也将广泛应用于车辆领域。

　　随着电子电气架构的发展，传统的汽车供应商体系将首先受到冲击。分布式ECU集成到域后，产品研发的门槛会提高，软件开发能力弱、产品功能单一的供应商可能会被那些具有系统集成能力的大厂商踢出局。

　　但对于特斯拉、国内造车新势力等玩家来说，由于没有太多的历史包袱和系统负担，只要他们愿意在自研的道路上努力，集中式的电子电气架构之路会更容易一些。那些坚持全栈自研路线，能完全控制代码和硬件的车企，在打通软硬件的过程中会领先一半。比如在ECU开发方面积累了大量经验的比亚迪，在智能座舱和自动驾驶的研发方面取得了很大的成就。

　　可以预见，未来的智能汽车将越来越像一台移动电脑，发动机、底盘、变速箱或电机、电池等基础硬件将像货架上你选择的任何内存、显卡、硬盘，而下一个大家关注的焦点将是基于中央电子电气架构的中央处理器和汽车操作系统。无论是汽车行业的老玩家，还是进入汽车领域的互联网巨头，都梦想成为智能汽车领域的英特尔+Windows或ARM+安卓。

　　当我们回顾特斯拉诞生空的时候，“硅谷钢铁侠”马斯克为特斯拉在汽车电子电气架构领域创造了一个看似不可撼动的领先优势，在全球开启了一个全新的时代。但当时间线回到这一刻，我们可以看到，中国品牌在电子电气架构上的追赶越来越强劲，以及背后在智能汽车时代话语权的争夺。目前架构的改革还没有完成，玩家之间的对抗才刚刚开始。最终晋级名单中会有华为、小鹏、广汽、比亚迪的名字吗？