电子电气架构---主流主机厂电子电气架构华山论剑(下)

我是穿拖鞋的汉子，魔都中坚持长期主义的汽车电子工程师。
老规矩，分享一段喜欢的文字，避免自己成为高知识低文化的工程师：

屏蔽力是信息过载时代一个人的特殊竞争力，任何消耗你的人和事，多看一眼都是你的不对。非必要不费力证明自己，无利益不试图说服别人，是精神上的节能减排。
无人问津也好,技不如人也罢,你都要试着安静下来,去做自己该做的事.而不是让内心的烦躁、焦虑、毁掉你本就不多的热情和定力。

时间不知不觉中，快要来到夏末秋初。一年又过去了一大半，成年人的时间是真的不经过。
本文主要分享电子电气架构—主流主机厂电子电气架构进度对比。

一、车载电子电气架构作用

车载电子电气架构（EEA，Electronic and Electrical Architecture）在现代汽车中扮演着至关重要的角色。其作用主要体现在以下几个方面：
1. 整合与协调
车载EEA将汽车上的各种传感器、ECU（电子控制单元）、线束拓扑和电子电器分配系统通过一套车企定义的方式整合到一起，用以完成运算、动力和能量的分配。这种整合不仅提高了系统的整体性能，还使得各个子系统之间能够协调工作，共同实现车辆的各种功能。
2. 优化资源配置
传统的汽车电子电气架构多采用分布式方案，即汽车的各个功能由不同的、单一的ECU来完成控制。这种方案下，随着功能的增加，ECU的数量也会相应增加，导致资源分配不均和浪费。而现代车载EEA通过采用域控制或中央计算架构，能够集中算力，减少不必要的ECU数量，从而优化资源配置，降低成本。
3. 提升性能与安全性
车载EEA通过采用高性能的硬件和软件平台，以及先进的通信协议和接口技术，能够显著提升汽车的性能和安全性。例如，采用实时操作系统和嵌入式操作系统可以确保系统的实时响应和稳定性；采用基于时间的通信协议可以提高通信效率；而采用高级的安全算法和加密技术则可以保护车辆免受网络攻击和数据泄露的威胁。
4. 支持智能化与网联化
随着智能化和网联化技术的发展，车载EEA需要支持更多的智能功能和网联服务。例如，支持自动驾驶、智能导航、远程控制、车联网等功能需要车载EEA具备强大的计算能力和通信能力。同时，车载EEA还需要与云端进行协同开发，实现车云一体化，以便快速迭代和优化车辆功能。
5. 模块化与可扩展性
车载EEA需要具备模块化和可扩展性的特点，以便适应不同车型和市场需求的变化。通过模块化设计，可以将车载EEA划分为不同的功能模块，每个模块都具备独立的功能和接口，方便进行替换和升级。同时，车载EEA还需要具备可扩展性，以便在未来增加新的功能和服务时，能够轻松地进行扩展和升级。

二、主流主机厂电气电气架构进度

未来汽车产品最核心的技术是电子电气架构，汽车电子电气架构由分散式、嵌入式逐渐向集中式、集成式的方向发展，最终的理想状态应该是形成一个汽车中央大脑（ one brain），统一管理各种功能。电子电气架构类似于“中央政府”，可对汽车的各种功能进行统筹管理，避免“诸侯割据、政令不一”。
开始的时候这个“中央政府”可能会管得少一些，“地方诸侯”还依然保有一定控制权，但之后“中央政府”一定会管得越来越多，最终地方行政机构只接收“中央政府”指令并予以高效执行，以确保车辆整体表现最优。

三、大众 ID 系列电子电气架构

大众汽车已经从 MQB 平台车型的分布式电子电气架构升级为 MEB 平台 ID 系列车型上采用的三个功能域的电子电气架构。按规划，基于大众 MEB 平台的 ID系列电子电气架构为 E³1.1版， 2023年在 PPE 平台搭载 E³1.2版， 到 2025年后才进化到 E³2.0 版。

大众的 E3架构主要由车辆控制域（ ICAS1）、智能驾驶域（ ICAS2）和智能座舱域（ ICAS3）组成， 其中智能驾驶域 ICAS2尚未开发完成，量产车型上搭载的依然是分布式架构方案， 大众 ID 系列的电子电气架构虽然有三个功能域，但同时依然保留了较多分布式模块， 大众 ID4有 52 个 ECU， 两倍于特斯拉 Model Y ECU数量。 国产 ID4辅助驾驶功能由 Mobileye单目 摄像头+前长距雷达+两个后角雷达实现， 作为平价电动车，在自动驾驶域控制器这块暂时没有选择跟特斯拉和中国新势力去PK。

大众 ID 系列车型 2021 年完成 7 万台交付量，低于前期规划。中国作为大众最重要的单一市场，智能化这块也正在加速追赶， 2022 年大众软件公司 CARIAD 在中国成立子公司，据其中国子公司首席执行官介绍，该公司的核心业务是针对 MEB平台进行软件研发， 2022 年下半年启动 OTA 功能，第二是针对高端平台（ PPE 在华首款车 2024 年投产）做中国本土化、数字化产品，包括高级驾驶辅助系统，其智能网联系统也要与中国的基础设施建设相结合；第三是围绕 2025 年后 SSP 平台做软件研发。
结合大众汽车 2030NEW auto的规划，软件自研比例要上升到 60%，软件研发保持自主的好处是实现敏捷（包括开发和维护）和体现产品差异化，其中本地化也是外资在中国提升智能化的必要且关键的一环，最终目的是打造吸引中国用户的有竞争力的产品。

大众ID系列也号称是用三个域控制器代替过去 70+分布式 ECU，但实际上依然保有较多 ECU 数量， ID3 之前由于出现大面积的软件 BUG 而迟迟未按期交付，这也反映出传统车厂即使选择进行电子电气架构大变革，但若自身人才结构及软件实力尚不足够，就依然会严重依赖外部供应商，造成步子迈得太大带来额外风险。所以大部分主机厂选择的做法是走渐进式路线，随着自身软件实力提升逐步收归软件主导权。

四、小鹏汽车 G9 电子电气架构具领先性

新势力三强中小鹏汽车在电子电气架构方面走得比较领先， 随着车型从 G3、 P7 和 P5，迭代到 G9 的这套 X-EEA3.0 电子电气架构，已经进入到中央集中式电子电气架构。 凭借领先一代的架构，搭载更高算力 SOC 芯片及更高算力利用率，小鹏G9 或成首款支持 XPILOT 4.0 智能辅助驾驶系统的量产车。
小鹏 P7 搭载小鹏第二代电子电气架构， 具备混合式的特点：
1、 分层域控。功能域控制器（ 智驾域控制器、车身域控制器、动力域控制器等模块）与中央域控制器并存；
2、 跨域整合。域控制器覆盖多重功能，保留局部的传统 ECU；
3、 混合设计。传统的信号交互和服务交互成为并存设计。
因此 CAN 总线和以太网总线并存，大数据/实时性交互均得以保证；以太网节点少，对网关要求低。
小鹏第二代电子电气架构实现传统 ECU数量减少约 60%，硬件资源实现高度集成，大部分的车身功能迁移至域控制器，中央处理器可实现支持仪表、信息娱乐系统以及智能车身相关控制的大部分功能，同时集成中央网关，兼容 V2X 的协议，支持车与车的局域网的通信，支持车与云端的互联，车与远程数字终端的连接功能。 小鹏汽车的智能驾驶域控制器，集成了高速 NGP、城市 GNP 及泊车功能。小鹏辅助驾驶采用激光雷达视觉融合方案，与特斯拉的纯视觉方案不同，这就导致两者硬件架构不同，对于通讯带宽、计算能力的要求也不一样。
鹏汽车G9的电子电气架构是X-EEA 3.0，这是小鹏汽车自主研发的新一代智能电动汽车架构。
-> 高度智能化与互联化
智能功能：X-EEA 3.0电子电气架构支持车辆的自主驾驶、自动泊车、语音控制等多种智能功能，大大提升了驾驶的安全性和舒适性。
模块化设计：该架构采用模块化设计，每个模块都可以独立更换和升级，这不仅提高了系统的可靠性和稳定性，也便于后续的技术迭代和升级。
-> 先进的电池管理技术
充电与续航：X-EEA 3.0架构采用了先进的电池管理技术，可以实现电池的快速充电和放电，从而提高了车辆的续航里程和充电效率。据相关数据显示，小鹏G9在800V高压超充下，5分钟充电可增加超过200公里的续航里程，新车的CLTC最大续航里程为702公里。

能效优化：得益于SiC、热泵、800V域控算法等技术应用，小鹏G9在懂车帝极端高温满载能耗测试中，同级别车型百公里能耗最低。
-> 高效动力系统
动力性能：小鹏G9还搭载了Xpower 3.0动力系统，该系统采用了双电机四驱的设计，可以实现前后轮驱动力的平衡分配，从而提高了车辆的操控性和动力性能。3.0动力系统可以实现最大功率为580kW和最大扭矩为1050N·m的输出，实现了强劲的加速和高速行驶的能力。

-> 智能化配置
智能驾驶：小鹏G9全系搭载小鹏汽车引以为傲的NGP导航辅助驾驶功能及智能座舱，用户可依据自身需求通过选装进一步拓展辅助驾驶能力。

充电网络：小鹏自营充电体系已覆盖国内337个地级行政区和直辖市，计划于2025年在补能生态上建成3000个具备超快充能力的自营站点，打造远超同级竞品的补能体验。

得益于小鹏汽车的全栈自研能力，新架构做到了硬件和软件的深度集成， 不仅实现软硬件解耦，也实现软件分层解耦，可使得系统软件平台、基础软件平台、智能应用平台分层迭代， 把车辆的底层软件和基础软件与智能、科技、性能相关的应用软件脱离开， 在开发新功能时，只需要对最上层的应用软件进行研究和迭代就可以，缩短了研发周期和技术壁垒， 用户也能够享受到车的快速迭代。

-> 系统软件平台： 基于外购代码做部分定制开发，随整车基础软件平台冻结而冻结， 可复用于不同车型；
-> 基础软件平台： 多个整车基础功能软件均形成标准服务接口且在车辆量产前冻结， 可复用于不同车型；
-> 智能应用平台： 如自动驾驶、智能语音控制、智能场景等功能，可实现快速开发和迭代。

五、上汽零束电子电气架构

电子电气架构作为汽车的中枢，将定义很多与此前完全不同的相关标准，因为过去汽车是一个封闭的系统，而未来汽车将是一个开放的系统。自动驾驶汽车普及之后车企要承担行车安全事故责任，安全技术只能自己把握，从这一点出发，车企也要把电子电气架构和中央控制系统牢牢掌握在自己手里，包括电子电气架构之上的车载操作系统、基础应用和服务软件架构等，都要充分理解并融会贯通。

从对整车产品控制权的角度，祖似杰认为， 原来汽车产品上的控制器是相互独立的，而且是嵌入式的，整车企业将其中一些交由供应商负责也不会有太大问题，未来汽车产品上的控制系统走向统一，整车企业必须自己掌握中央控制系统，否则就会失去对汽车产品的控制权。而把原本高度分散的控制功能逐步整合统一起来，是车企必须要走的一条正确而艰难的路。

上汽零束的电子电气架构经历了从全栈1.0到全栈3.0的演进过程。全栈1.0架构主要搭载在上汽旗下高端纯电智能车品牌智己、飞凡等车型上，共包含三个域控制器，即中央计算（车控及数据融合）、智能驾驶、智能座舱，同时保留了较多的分布式模块。而全栈3.0架构则进行了进一步的集中化设计，以应对更高阶的智能化需求。

核心特点
-> 高性能计算单元：全栈3.0架构采用了两个高性能计算单元（HPC1和HPC2），负责实现智能驾驶、智能座舱、智能计算以及智能驾驶备份等功能。这些计算单元拥有强大的处理能力，能够支持复杂的车载应用和算法运行。
-> 区域控制器：除了高性能计算单元外，全栈3.0架构还配备了四个区域控制器，用于实现各自不同区域的相关功能。这种设计使得车辆的电子电气系统更加模块化，便于后续的维护和升级。
-> 高带宽通信：为了满足车辆内部各系统之间的高效通信需求，全栈3.0架构采用了高带宽的骨干通信网络技术。这不仅提高了数据传输速度，还降低了系统延迟，为车辆的实时控制和响应提供了有力保障。

-> 网络安全防护：在网络安全方面，全栈3.0架构支持云、管、端智能车网络安全防护体系。通过多层次的防护措施，有效保障了车辆在网络环境下的信息安全和隐私保护。
-> 智能学习与进化：该架构还具备智能学习和进化的能力。通过集成先进的算法和模型，车辆可以不断学习和优化自身的性能和功能，以更好地满足用户的需求和期望。
零束电子架构以车载主从HPC为核心，通过全面分解，纵向实现云管端一体化车云协同，横向实现深度跨域融合，有助于实现软硬件解耦、软件持续迭代，满足高安全性、低时延、高算力、高带宽、数据驱动优化的需求，将产品需求-功能/服务-系统-产品-测试-运维的整体链路打通，提供智能车端到端的系统性解决方案。

六、广汽星灵电子电气架构

广汽星灵电子电气架构计划于 2023 年搭载到广汽埃安全新车型上，其由汽车数字镜像云，中央计算机、智能驾驶计算机、信息娱乐计算机三个核心计算机群组，以及四个区域控制器组成，集成了千兆以太网、 5G 和信息安全、功能安全等技术。相比广汽上一代电子电气架构，新架构的算力提升 50 倍，数据传输速率提升 10 倍，线束回路减少约 40%，控制器减少约20 个。

硬件架构上三个功能域控制器+前后左右四个区域控制器，与长城汽车第四代电子电气架构类似。 其中中央运算单元（车身控制+新能源控制） 搭载 NXP S32G399高性能网关计算芯片； 座舱域搭载高通 8155/8295芯片； 智驾域搭载华为昇腾 610高性能芯片，算力为 400TOPS。 分布于车身前后左右的 4个区域控制器主要负责供电以及执行中央控制单元的指令，中央计算单元与四个区域控制器之间采用以太网连接。 软件结构方面，“星灵”架构采用了 SOA 软件架构以取代传统软件架构，以实现组件服务化、原子化和标准化，新增应用模块即可实现新场景。

星灵架构是行业首个量产的车云一体化集中计算式电子电气架构。作为先进的电子电气架构，星灵架构采用了“中央超算+区域控制”的构型，由汽车数字镜像云，中央计算机、智能驾驶计算机、信息娱乐计算机三个核心计算机群组，以及四个区域控制器构成。

好的电子电气架构， 一是可以节省成本， 包括制造成本和用车成本，生产端可以节省物料， 简化装配， 提升开发与制造效率，在表层功能差不多的情况下， 消费者使用电子架构集成度更高的车能耗可能更低。 二是快速提供丰富多样的功能，主机厂可以针对不同场景开发各式功能，比如特斯拉的座椅加热、 节日模式等，而且功能更新也应该是主机厂可以把控，不需要像过去功能车那样为改变一个功能而进行一次复杂的供应链组织。
如果没有底层架构的升级，无论表面有多少智能化的功能，都还不能算是真正的智能车。 比如分布式电子电气架构也可以实现自动泊车和 L2 智能驾驶功能的，但由于架构的限制，无法把传感器接入到一个智能驾驶域控制器中，只能搭载两个独立的控制单元——泊车控制器、行车控制器， 无法共用算力及传感硬件，这就导致资源浪费，且在后续功能升级中存在掣肘。
产品定义是架构开发的前提，车企将根据自己的品牌形象、产品定位、目标客户、内部资源去做出取舍。比如车企可能优先选择在智能座舱方面的集成，而辅助驾驶部分采用低成本的分布式方案。也可能优先选择在底盘、车身控制方面做高度集成。不同车企的品牌矩阵、车型结构有差异，架构也需要考虑平台公用性和沿用性。

小结

车载电子电气架构（EEA, Electronic and Electrical Architecture）是汽车电子系统设计与开发的重要组成部分，它集成了车辆的硬件、软件、传感器、执行机构以及电子电气分配系统，并通过系统集成化的工具将这些元素整合到一起。以下是对车载电子电气架构的小结：

定义
车载电子电气架构是指在成本、重量、可靠性等一定约束条件下，能最优实现整车电子与电气需求的技术方案。它是整车电子电气开发的主体框架，为具体的整车项目中的模块开发提供整车实现方案与规范指导。
整合车上所有硬件、软件、传感器、执行机构等。
通过高效的动力和信号分配系统，将软件和硬件有机结合。
在功能、系统、零件及其相互关系上提供指导，确保系统设计和演化的顺利进行。

主要特点
前瞻性：具备对未来技术发展的预见性，确保架构能够适应未来汽车电子系统的升级和变化。
平台化：实现技术方案的标准化和统一化，便于模块化开发和维护。
可拓展性：能够灵活增加或减少功能模块，满足不同车型和市场需求。

支撑技术
车载电子电气架构的实现依赖于多种支撑技术，包括但不限于：
-> 车载以太网：提供低成本、高带宽、低延迟的通信能力，满足未来汽车电子系统对高速通信的需求。
-> 仿真技术：通过整车级、系统级、软硬件等多种层级的仿真，缩短产品开发流程、降低开发成本。
-> 信息安全：在车辆与外界互联时，确保信息传输的安全性和可靠性。
-> 功能安全：将功能安全需求合理地分配给相应的零部件，确保系统稳定运行。
-> 网络设计：包括网络节点、点与点的通信方式、传输速率等的设计。
-> 电气设计：主要指线束设计，要求轻量化、缩短整车线束长度，以及电源分配、EMC设计等。
-> 硬件设计：通过硬件实现架构的落地，未来架构中域控制器/中央计算平台将随着性能提升而不断提升。
-> 软件设计：包括基础软件和应用软件的标准化和模块化设计，支持快速开发和迭代。

发展趋势
随着智能化汽车和新能源汽车的发展，对电子电气架构的要求越来越高。未来的电子电气架构将具备以下特点：
-> 易扩展：能够方便地增加或减少功能模块，满足不断变化的市场需求。
-> 高性能：在计算力和通信方面具备高性能基础，支持复杂功能的实现。
-> 一体化：车和云将形成一体化的有机整体，实现车与车、车与交通设施、车与人之间的互联。
-> 强安全：在智能网联时代，安全性将更加重要，需要采取多种措施确保系统安全。
车载电子电气架构是汽车电子系统开发的重要基础，它集成了车辆的硬件、软件、传感器、执行机构等元素，并通过高效的动力和信号分配系统将它们有机结合。随着智能化汽车和新能源汽车的发展，未来的电子电气架构将朝着易扩展、高性能、一体化和强安全的方向发展。这些变化将推动汽车电子系统的不断进步和创新，为用户提供更加安全、舒适、便捷的出行体验。

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