汽车电子电气架构的演进方向

随着汽车电动化、智能化、网联化和共享化的不断发展，汽车功能变得越来越丰富和人性化，从而使得电子元件数量也越来越多，各电子元件之间的交互逻辑也越来越复杂。

而传统的汽车分布式电子电气架构本身就存在着通讯带宽低、计算能力不足和软件升级不便的问题，如果再使用通过不断的增加控制模块和设计复杂的模块交互逻辑来实现新增车辆功能的传统电子电气架构，会使得控制模块之间的总线通信交互越来越拥堵，以致于无法实现汽车的各种智能功能。

随着“新四化”的不断发展，汽车电子电气架构也不断的进行革新，软件集中化的域控制器架构和中央计算架构将会成为未来汽车电子电气架构的主流发展方向。

一、汽车电子电气架构

电子电气架构是指在功能需求、法规和设计要求的特定约束下，通过汽车上的控制器、执行器、传感器的电子元件来实现车辆的能量管理、网络通讯、诊断方面规划的电子电气解决方案。

先进的电子电气架构可以有效地减轻汽车整体质量，降低汽车研发成本，缩短车辆研发周期，并能够确保车辆的最佳性能。

二、电子电气架构演进趋势

电子电气架构的复杂主要体现在不断增加的控制器数量、网路总线类型和线束系统复杂性，为了降低电子电气架构的复杂性，电子电气架构也需要不断的升级和进化。

目前行业内普遍比较认同的是博世提出的汽车电子电气架构演进趋势，该演进趋势包括3 个大阶段和6 个小阶段，依次是分布式电子电气架构，域集中电子电气架构，车辆集中电子电气架构。

随着架构的不断升级，对软件的代码数量也在不断增加，最终将实现车辆功能在云端计算，下面将对6个小阶段的特点和演化趋势进行详细阐述。

第1阶段：模块化

该阶段功能划分明确，一个功能一个控制模块，模块与模块之间界限明确，一切“越界”行为容易控制。由于模块间的独立性较强，模块开发者不用太过于考虑其它模块的干扰问题。但其局限性在于功能控制模块的独立开发模式，虽然能够确保模块自身的功能要求，但是由于传输信号带宽的局限性，导致了资源无法共享，大量运算资源浪费。

第2阶段：集成化

集成化阶段仅仅是模块化阶段的一个小规模升级，在架构上减少了功能单一的模块，将车辆功能小范围向其它控制器中进行融合。经过融合之后，可以将空调调节功能、无钥匙进入和无钥匙起动功能全部都集成到车身控制模块（BCM）中，而删除了ECC 模块和PEPS 模块。这样带来最大的收益是降低了成本，但却依然无法弥补跨模块之间通讯速率低的不足，模块与模块之间的壁垒仍然没有打破。

第3阶段：集中化

集中化架构采用了域中心控制器（Domain ECUs），“域”概念的核心思想是灵活，在系统与软件层面进行了集成，脱离了模块软件与硬件捆绑的限制。在架构中引入车载以太网高速通讯，各域控制器之间采用以太网进行信息共享，打破了带宽的局限性。

该架构中的核心复杂算法可以集成在域控制器中，而小型的控制器可以不再关注复杂算法，而是更多地关注自身控制器的硬件和驱动，如防夹算法、备份驱动、电压补偿等算法都可以集成在域控制器中。

这样，不但大幅度减少了冗余软件的开发量，而且也大大精简和优化了其它控制器。域控制器是按照整车系统功能进行域划分的，一般可分为动力总成域、底盘系统域、车身电子域、智能座舱域和智能驾驶域这5个功能域。

第4阶段：域融合化

域融合就是采用跨域中心控制器将2 个及以上的域控制器进行融合，核心复杂算法都集成在跨域中心控制器里，原来域下面的小型控制器都融合到跨域中心控制器下面。

如果将智能座舱域和智能驾驶域进行融合，则可以形成一个包含自动驾驶及娱乐信息功能的跨域中心控制模块。这样的好处是将车辆域控制器进一步融合，减少控制器数量从而降低成本。

第5阶段：车载电脑

DCU 仍然是以功能为导向的，即将车辆的功能向域控制器里集中，但由于车辆上各执行器的位置不变，势必会导致线束长度的增加，从而增加线束成本。

为了节约线束成本，而又不丢失软件集中的“域”核心概念，从而引入了区域控制器（Zone ECUs），取消了传统的功能域控制器，取而代之的是车辆物理空间上的区域控制器，这种电子电气架构主要由中央车载电脑和多个区域控制器组成。

这种划分方式是按照物理布置方案来划分的，采用就近原则，由繁至简，通过各区域控制器之间的交互来实现整车功能。Zone ECUs 完全从软件的角度去实现车辆的功能，很好的诠释了“软件定义汽车”。

第6阶段：车-云计算

车-云计算架构是最高阶段的电子电气架构，指的是在中央车载电脑和在Zone ECUs的基础上引入云计算的概念，将区域控制器中的部分复杂算法集成在云端，由云端算法来控制车辆的功能，从而实现车-云计算。

第6阶段也是电子电气架构演进的最高阶段，未来随着汽车智能化技术的不断发展，电子电气架构将逐步朝着最高阶段进发