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來源：國汽智聯(lián) 

 

隨著汽車新四化的推進，汽車電子電氣架構(gòu)進入了全面革新階段。智能汽車的電子電氣架構(gòu)由分布式走向集中式：垂直融合將取代分布協(xié)同，軟件定義汽車的需求將推動汽車從機械化向電子化華麗轉(zhuǎn)身。本文將重點解讀未來汽車電子電氣架構(gòu)的構(gòu)成與特點，分析重塑未來架構(gòu)的重點因素，并對電子電氣架構(gòu)的未來趨勢進行總結(jié)。

一、電子電氣架構(gòu)的革新背景與動力

隨著汽車新四化的推進，汽車技術(shù)正在從控制模式、能源形式、使用場景和商業(yè)應(yīng)用等方面實現(xiàn)全面的革新，智能汽車的電子電氣架構(gòu)正從分布式走向集中式。為了提高汽車智能化、舒適度以及車輛安全性，更多的傳感器、控制器、執(zhí)行器等電子模塊被引入車內(nèi)，這也使得車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)愈發(fā)復(fù)雜，對通信連接技術(shù)的要求越來越高，原有的電子電氣架構(gòu)也趨于飽和，已經(jīng)不能滿足新四化發(fā)展的要求。

對于未來汽車電子架構(gòu)來說，垂直融合將取代分布協(xié)同成為趨勢。同時，軟件定義的需求正呼之欲出，汽車亟待從機械化到電子化的華麗轉(zhuǎn)身，這些都要求汽車電子電氣架構(gòu)做出變革：提升效率，降低復(fù)雜度—不論是硬件制造的復(fù)雜度，還是軟件開發(fā)的復(fù)雜度。

新型車載高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和5G無線技術(shù)的引入，已使這一融合變?yōu)椴糠脂F(xiàn)實。如果網(wǎng)絡(luò)帶寬足夠?qū)?，延遲足夠低，這一趨勢將會更加明顯：算力向中央集中、向云端集中，汽車電子電氣架構(gòu)的演進也正朝著這個方向進行。

在域控制器的體系架構(gòu)之下，各個功能部件均成為獨立的域，在每個域之下有相應(yīng)的控制功能集合。域與域之間可以做到安全隔離，也可以根據(jù)需求進行通信和互操作，形成類似以太網(wǎng)總線上的計算機局域網(wǎng)，變成了松散耦合的架構(gòu)。

 

圖1 域控制器體系架構(gòu)

 

二、未來電子電氣架構(gòu)的構(gòu)成與特點

新一代汽車電子電氣系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)主要是圍繞近年來汽車技術(shù)智能化、網(wǎng)聯(lián)化發(fā)展趨勢下所帶來的任務(wù)復(fù)雜化和系統(tǒng)復(fù)雜化而展開的，目的是為了滿足汽車電子越來越復(fù)雜的系統(tǒng)和功能要求，主要包括以下方面：

實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸與處理：目前常用車載以太網(wǎng)速率為100Mpbs和1000Mbps，未來10Gbps等更高的速率將應(yīng)用于更高級別的自動駕駛汽車中；

打造標準化軟硬件平臺：要求平臺具備良好的可移植性和可擴展性，能夠靈活地增添或刪除功能，可以滿足產(chǎn)品線上各類產(chǎn)品對功能與成本的不同要求；

系統(tǒng)軟硬件分離：從整車的層面上實現(xiàn)系統(tǒng)軟硬件的分離設(shè)計，從而使軟件不依賴于硬件存在，實現(xiàn)軟件對于硬件的解耦，方便于不同的硬件平臺之間可以靈活地進行程序的開發(fā)和移植；

具備可重構(gòu)性：重構(gòu)的意義在于能夠使開發(fā)者根據(jù)不同的設(shè)計需求靈活調(diào)整相應(yīng)功能，同時基礎(chǔ)平臺可以被反復(fù)利用，縮短研發(fā)周期，節(jié)省研發(fā)成本；

支持外部環(huán)境互聯(lián)特性：汽車不再作為一個相對封閉的系統(tǒng)，而是具備與外部環(huán)境進行互通互聯(lián)的能力，有效支持車輛智能化、網(wǎng)聯(lián)化發(fā)展需求；

更高級別的安全策略：汽車智能化程度提高，智能駕駛、車聯(lián)網(wǎng)的普及使車內(nèi)中央處理單元承擔越來越要的角色，面對車外通信的復(fù)雜環(huán)境和未知情況，車內(nèi)處理單元的安全策略要求越來越高，必須提高安全策略級別以應(yīng)對復(fù)雜多變的外部環(huán)境。

三、重塑未來電子電氣架構(gòu)的主要因素

1、異構(gòu)軟件平臺的系統(tǒng)集成

構(gòu)建以CP+AP AUTOSAR為基礎(chǔ)的混合軟件架構(gòu)。對有高可靠性、高實時性要求的域采用具有更高功能安全等級的CP架構(gòu)，對于需要進行海量數(shù)據(jù)并行處理的智駕域和娛樂域，則采用AP架構(gòu)。

2、由基于信號向面向服務(wù)（SOA）的通訊方式轉(zhuǎn)變

基于SOA的電子電氣架構(gòu)開發(fā)依托傳統(tǒng)“V”流程開發(fā)方法，結(jié)合敏捷開發(fā)思想、分層架構(gòu)模型、模塊化服務(wù)設(shè)計，形成一套以服務(wù)設(shè)計為核心的強內(nèi)聚、松耦合、可復(fù)用的面向服務(wù)的架構(gòu)。

3、汽車電子電氣架構(gòu)安全體系

從一開始就在汽車架構(gòu)的設(shè)計中充分考慮安全保障。根據(jù)新一代電子電氣架構(gòu)的正向開發(fā)方式，利用用戶思維、軟件思維和硬件思維從整車、系統(tǒng)和零件的角度開展從上到下的架構(gòu)設(shè)計，將安全體系融入其中，并在汽車的整個生命周期內(nèi)對安全保障進行維護。

四、未來電子電氣架構(gòu)的趨勢

在未來，隨著汽車電子及軟件功能的大幅增長，最終可能向基于中央計算機的車輛集中式電子電氣架構(gòu)，甚至車-云協(xié)同控制發(fā)展。

 

圖2 車-云一體化電子電氣架構(gòu)

目前，國家智能網(wǎng)聯(lián)汽車創(chuàng)新中心基于電子電氣架構(gòu)領(lǐng)域的人才、豐富的項目開發(fā)經(jīng)驗，開發(fā)基于服務(wù)的（SOA）滿足功能安全、預(yù)期功能安全和信息安全的車云一體化電子電氣信息架構(gòu)，并已形成CAN/LIN/CAN-FD/Ethernet等各種車載網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)、仿真及測試能力。

此外，創(chuàng)新中心作為中國智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟“電子電氣信息架構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)工作組”、 電動汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟“汽車電子電氣架構(gòu)工作組”這兩個工作組的牽頭單位，將組織相同班底，共同研究適應(yīng)車輛電動化、智能化和網(wǎng)聯(lián)化的新型電子電氣架構(gòu)，有效地聚集行業(yè)資源，推動共性技術(shù)和標準化發(fā)展，達成產(chǎn)業(yè)共識，與行業(yè)伙伴共同推動下一代電子電氣架構(gòu)技術(shù)的發(fā)展。

本文作者：國家智能網(wǎng)聯(lián)汽車創(chuàng)新中心 電子電氣架構(gòu)開發(fā)團隊