一、產(chǎn)業(yè)發(fā)展現狀

1.1 國外整體產(chǎn)業(yè)發(fā)展現狀

什么是電子電氣架構？在2007年由德?tīng)柛?DELPHI)首先提出E/E架構的概念，具體就是在功能需求、法規和設計要求等特定約束下，把汽車(chē)里的傳感器、中央處理器、電子電氣分配系統、軟件硬件通過(guò)技術(shù)手段整合在一起；通過(guò)這種結構，將動(dòng)力總成、傳動(dòng)系統、信息娛樂(lè )系統等信息轉化為實(shí)際的電源分配的物理布局、信號網(wǎng)絡(luò )、數據網(wǎng)絡(luò )、診斷、電源管理等電子電氣解決方案。

關(guān)于汽車(chē)電子電氣架構演進(jìn)， 行業(yè)內討論最多的是博世提出的電子電氣架構發(fā)展六階段，如下圖所示。博世將整車(chē) EEA 劃分為六個(gè)階段：模塊化（Modular） 、 集成化（Integration）、域集中（Domain Centralization） 、 域融合（Domain Fusion） 、 整車(chē)中央計算平臺（VehicleComputer） 、 車(chē)-云計算（Vehicle Cloud Computing）階段。該演進(jìn)概念清晰指明了未來(lái)汽車(chē)電子電氣架構算力會(huì )逐漸集中化， 最終會(huì )發(fā)展到云端計算。當前主流架構處于功能域控制器集中階段， 正在朝多域控制器融合架構方向發(fā)展。

博世 EEA 發(fā)展六階段

為了適應市場(chǎng)對電動(dòng)化的需求， 實(shí)現從分布式向集中式電子電氣架構轉變。國內外整車(chē)企業(yè)已開(kāi)始建立適合未來(lái)的車(chē)輛電子電氣架構和汽車(chē)軟件架構， 使其可以在不同的車(chē)輛計劃、開(kāi)發(fā)單位和組織之間進(jìn)行協(xié)調， 從而提高開(kāi)發(fā)的靈活性和創(chuàng )新性， 減少開(kāi)發(fā)時(shí)間與風(fēng)險。國外整車(chē)企業(yè)如特斯拉和大眾已實(shí)現整車(chē)集成至 4 個(gè)主控 ECU， 實(shí)現整車(chē)域控制器軟件開(kāi)發(fā)，實(shí)現軟硬件解耦設計， 并多次通過(guò) OTA 升級整車(chē)功能。

特斯拉 Model S、 Model X 再到 Model 3 /Y 的電子電氣架構演變， 推動(dòng)力是商業(yè)模式及技術(shù)路徑的變革， 充分體現了軟件定義車(chē)輛的技術(shù)創(chuàng )新。

目前最有名的是特斯拉 Model 3 采用的架構， 如上圖。Model 3 車(chē)載中央電腦和區域控制器架構， 采用 Autopilot（自動(dòng)駕駛） +IVI（信息娛樂(lè )系統） +T-BOX（遠程信息處理器）三合一計算平臺， 將三塊控制板集成到同一殼體中， 新引入 BCM-F/L/R 三個(gè)區域控制器， 實(shí)現 ECU 整合并對執行器供電。徹底拋棄了功能域的概念， 實(shí)現集中式電子電氣架構和區域控制器方案， 通過(guò)中央計算模塊（CCM） 對不同的區域 ECU 及其部件進(jìn)行統一管理，并通過(guò)CAN（（控制器局域網(wǎng)） ） 進(jìn)行通信， 并實(shí)現了高度集成， 高度模塊化， 對傳統汽車(chē)電子架構進(jìn)行了全方位的創(chuàng )新， 實(shí)現了“軟件定義汽車(chē)”， 加快了汽車(chē)產(chǎn)品迭代速度。實(shí)現了算力集中化、 服務(wù)附加值提升、 內部拓撲結構簡(jiǎn)化。特斯拉的準中央計算 EEA 已帶來(lái)了線(xiàn)束革命，Model S/Model X 整車(chē)線(xiàn)束的長(cháng)度是 3 公里， Model 3 整車(chē)線(xiàn)束的長(cháng)度縮短到了1.5 公里， ModelY 進(jìn)一步縮短到 1 公里左右。

特斯拉的集中控制功能集成在三個(gè)域控制器中， 中央計算模塊直接整合了智能駕駛與信息娛樂(lè )域控制模塊， 以及外部連接和車(chē)內通信系統域功能， 架構方案較之前車(chē)型簡(jiǎn)化， 即：AICM（智能駕駛與信息娛樂(lè )域控制模塊）：連接各類(lèi)自動(dòng)駕駛傳感器， 綜合執行邏輯計算功能， 以及完成人機交互；FBCM（前車(chē)身控制模塊） /智能配電模塊：負責 12V 的電池、 電源分配和熱管理的功能；LBCM（左車(chē)身控制模塊） 和 RBCM（右車(chē)身控制模塊）：分別負責剩下的車(chē)身與便利系統、 底盤(pán)與安全系統和部分動(dòng)力系統的功能。

大眾為了適應市場(chǎng)對電動(dòng)化的需求， 推出了 MEB 平臺， 實(shí)現從分布式向域融合電子電氣架構轉變。MEB 電子電氣架構分為整車(chē)控制器（ICAS1） 、 智能駕駛（ICAS2） 和智能座艙（ICAS3） 三大域控制器。ICAS1 實(shí)現整車(chē)所有控制類(lèi)功能集成， 如高壓能量管理、 低壓電源管理、 扭矩控制、 車(chē)身電子控制、 網(wǎng)關(guān)、 存儲等功能；另外 ICAS1 連接診斷接口和 T-BOX，實(shí)現信息安全設計， 并作為 OTA 主控 ECU 實(shí)現整車(chē)并行刷寫(xiě)。ICAS2 作為智能駕駛運算中心， 通過(guò)以太網(wǎng)接收 ICAS1 的雷達和攝像頭信息， 實(shí)現運算處理， 并實(shí)現對于制動(dòng)和轉向系統的請求。ICAS3 采用一機多屏控制方式， 通過(guò)以太網(wǎng)接收 ICAS1 和 ICAS2 的需求。另外大眾推出自身 VW.OS， 并采用 Adaptive AUTOSAR（又稱(chēng) AUTOSAR AP， AUTOSAR 自適應平臺） 和 SOA 實(shí)現不同應用的集成。

沃爾沃的區域電子電氣架構包括 Core System（核心系統） 和 Mechatronic Rim（機電區域） ， 如下圖 所示。沃爾沃的 VIU（Vehicle Integration Unit， 整車(chē)集成單元） 對應不同整車(chē)區域的感知、 控制與執行。沃爾沃的 VCU（Vehicle Computation Unit， 整車(chē)計算單元/整車(chē)控制器） 對應車(chē)載中央計算機， 提供整車(chē)智能化所需的算力與數據存儲。

沃爾沃 EEA 架構示意圖

奧迪將采取中央集群計算方案（Central Computing Cluster ） 。 如下圖所示， 整車(chē)劃分為： 驅動(dòng)域、 能源域、 橫縱向控制域、 駕駛輔助域、 座艙域、 車(chē)身舒適域、 信息安全域；不同的域之間通過(guò)高速以太網(wǎng)來(lái)進(jìn)行信息交互， 域內采用 CANLIN 等進(jìn)行實(shí)時(shí)低速通信；新架構分為傳感器與執行器層和承載不同功能的域層； 車(chē)輛的中央計算單元會(huì )與企業(yè)的后臺相連接， 奧迪的后臺會(huì )與 HERE 后臺相連， 接進(jìn)行數據共享。

奧迪 EEA 架構示意圖

1.2 國內整體產(chǎn)業(yè)發(fā)展現狀

目前， 國內主流汽車(chē)企業(yè)三化融合車(chē)型的電子電氣架構方案已從完全分布式控制， 進(jìn)入域集中式控制。 國內造車(chē)新勢力普遍直接采用功能域控到域融合的過(guò)渡方案， 域融合方案普遍集中在智能駕駛和智能座艙。

1.2.1 小鵬汽車(chē)G9電子電氣架構具領(lǐng)先性

勢力三強中小鵬汽車(chē)在電子電氣架構方面走得比較領(lǐng)先，隨著(zhù)車(chē)型從 G3、P7和P5，迭代到 G9 的這套X-EEA3.0電子電氣架構，已經(jīng)進(jìn)入到中央集中式電子電氣架構。憑借領(lǐng)先一代的架構，搭載更高算力SOC芯片及更高算力利用率，小鵬G9或成首款支持 XPILOT 4.0 智能輔助駕駛系統的量產(chǎn)車(chē)。

小鵬P7搭載小鵬第二代電子電氣架構，具備混合式的特點(diǎn)：

• 分層域控——功能域控制器（ 智駕域控制器、車(chē)身域控制器、動(dòng)力域控制器等模塊）與中央域控制器并存；

• 跨域整合——域控制器覆蓋多重功能，保留局部的傳統 ECU；

• 混合設計——傳統的信號交互和服務(wù)交互成為并存設計。

因此 CAN 總線(xiàn)和以太網(wǎng)總線(xiàn)并存，大數據/實(shí)時(shí)性交互均得以保證；以太網(wǎng)節點(diǎn)少，對網(wǎng)關(guān)要求低。

因此CAN總線(xiàn)和以太網(wǎng)總線(xiàn)并存，大數據/實(shí)時(shí)性交互均得以保證；以太網(wǎng)節點(diǎn)少，對網(wǎng)關(guān)要求低。小鵬第二代電子電氣架構實(shí)現傳統ECU數量減少約60%，硬件資源實(shí)現高度集成，大部分的車(chē)身功能遷移至域控制器，中央處理器可實(shí)現支持儀表、信息娛樂(lè )系統以及智能車(chē)身相關(guān)控制的大部分功能，同時(shí)集成中央網(wǎng)關(guān)，兼容 V2X 的協(xié)議，支持車(chē)與車(chē)的局域網(wǎng)的通信，支持車(chē)與云端的互聯(lián)，車(chē)與遠程數字終端的連接功能。小鵬汽車(chē)的智能駕駛域控制器，集成了高速NGP、城市GNP及泊車(chē)功能。小鵬輔助駕駛采用激光雷達視覺(jué)融合方案，與特斯拉的純視覺(jué)方案不同，這就導致兩者硬件架構不同，對于通訊帶寬、計算能力的要求也不一樣。

小鵬汽車(chē)電子電氣架構演進(jìn)歷史

小鵬汽車(chē)將其X-EEA3.0電子電氣架構稱(chēng)為“讓智能汽車(chē)在未來(lái)永不落伍的秘密”。根據公司披露的首搭于 G9的電子電氣架構的信息，未來(lái) G9可以升級和優(yōu)化的潛力較大。

X-EEA 3.0硬件架構方面，采用中央超算（C-DCU）+區域控制（Z-DCU）的硬件架構，中央超算包含車(chē)控、智駕、座艙3個(gè)域控制器，區域控制器為左右域控制器，將更多控制件分區，根據就近配置的原則，分區接管相應功能，大幅縮減線(xiàn)束。

得益于小鵬汽車(chē)的全棧自研能力，新架構做到了硬件和軟件的深度集成，不僅實(shí)現軟硬件解耦，也實(shí)現軟件分層解耦，可使得系統軟件平臺、基礎軟件平臺、智能應用平臺分層迭代，把車(chē)輛的底層軟件和基礎軟件與智能、科技、性能相關(guān)的應用軟件脫離開(kāi)，在開(kāi)發(fā)新功能時(shí)，只需要對最上層的應用軟件進(jìn)行研究和迭代就可以，縮短了研發(fā)周期和技術(shù)壁壘， 用戶(hù)也能夠享受到車(chē)的快速迭代。

• 系統軟件平臺：基于外購代碼做部分定制開(kāi)發(fā)，隨整車(chē)基礎軟件平臺凍結而凍結， 可復用于不同車(chē)型；

• 基礎軟件平臺：多個(gè)整車(chē)基礎功能軟件均形成標準服務(wù)接口且在車(chē)輛量產(chǎn)前凍結， 可復用于不同車(chē)型；

• 智能應用平臺：如自動(dòng)駕駛、智能語(yǔ)音控制、智能場(chǎng)景等功能，可實(shí)現快速開(kāi)發(fā)和迭代。

X-EEA 3.0 數據架構方面，域控制器設置內存分區，升級運行互不干涉，便用車(chē)邊升級，30分鐘可升級完成。

通信架構方面， X-EEA3.0 在國內首次實(shí)現了以千兆以太網(wǎng)為主干的通信架構，同時(shí)支持多通訊協(xié)議，讓車(chē)輛在數據傳輸方面更快速。從G9 搭載的新一代電子電氣架構可以看出，小鵬在骨干網(wǎng)絡(luò )的建設和面向 SOA 的方向起步較早。

X-EEA 3.0 電力架構方面， 可實(shí)現場(chǎng)景式精準配電，可根據駕駛、第三空間等不同用車(chē)場(chǎng)景按需配電，比如在路邊等人時(shí)，可以只對空調、座椅調節、音樂(lè )等功能供電，其他部分斷電，這樣就能實(shí)現節能耗節省，提高續航里程。車(chē)輛定期自診斷，主動(dòng)發(fā)現問(wèn)題，引導維修，以科技手段賦能售后。

小鵬汽車(chē)第三代電子電氣架構實(shí)現千兆以太網(wǎng)+中央計算+區域控制

1.2.2 極氪001汽車(chē)電子電氣架構

極氪汽車(chē)已量產(chǎn)（車(chē)型：極氪 001） 的電子電氣架構是功能域集中式架構 ，由四大功能域主控承擔整車(chē)級別的各域功能邏輯軟件部署中心的角色， 將絕大多數傳感器和執行器的控制邏輯與整車(chē)功能應用進(jìn)行分離， 大部分普通 ECU 作為純粹的傳感和執行控制單元， 功能域內跨子系統和子系統內部的邏輯接口交互在域控內部即可完成， 跨域信息交互通過(guò) Flexray（高速容錯網(wǎng)絡(luò )協(xié)議） 和以太網(wǎng)為主干網(wǎng)的雙網(wǎng)實(shí)現。ECU 實(shí)現功能業(yè)務(wù)應用和執行器控制邏輯的解耦， 功能接口模塊化、 標準化、 開(kāi)放化。在電子硬件集成度上， 域控集成了大量的簡(jiǎn)單 I/O 驅動(dòng) ，復雜的執行器和傳感器作為獨立的電子單元通過(guò)CAN/LIN/A2B/LVDS 等網(wǎng)絡(luò )連接在各自的域控上， 一定程度上縮減了 ECU 數量、 降低了整車(chē)成本。

極氪汽車(chē) EEA 架構示意圖

1.2.3 華為CCA架構

華為基于自身的 ICT 技術(shù)為積累， 推出華為 CCA 架構為基礎的全棧式解決方案 。其中底層的基礎是“計算+通信”為核心的 CCA 架構， 用以太環(huán)網(wǎng)作為車(chē)載通信主干網(wǎng)絡(luò )， 實(shí)現了“功能域”+“區域”的集成。以太環(huán)網(wǎng)+VIU 區域控制器構建車(chē)內通信架構。整車(chē)網(wǎng)絡(luò )架構設置 3-5 個(gè) VIU， 相應的傳感器、 執行器甚至部分 ECU 就近接入， 實(shí)現電源供給、 電子保險絲、 I/O 口隔離等功能。VIU 之間通過(guò)高速以太網(wǎng)的環(huán)形網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行連接， 確保整車(chē)網(wǎng)絡(luò )高效率和高可靠。在整車(chē)通信架構之上， 設置智能座艙域控制器 CDC、 智能駕駛域控制器 MDC 和整車(chē)控制VDC， 共同完成信息娛樂(lè )、 自動(dòng)駕駛、 整車(chē)及底盤(pán)域的控制。

1.3 國內外架構整體方案對比

總體而言， 國內整車(chē)企業(yè)電子電氣架構整體方案與國外傳統整車(chē)企業(yè)方案相當， 都處在功能域控或功能域控到域融合的過(guò)渡階段。 不過(guò)， 國內方案相對比在行業(yè)內處于領(lǐng)先地位的特斯拉架構方案， 大概有 3~5 年的的差距，這些差距主要體現在：

a. 功能軟件設計模型方面， 國內整車(chē)企業(yè)自主設計車(chē)載核心功能較少， 缺少開(kāi)發(fā)和驗證能力積累。

b. 架構設計的模型庫方面， 尤其是在智能駕駛功能方面， 國外主流整車(chē)企業(yè)在開(kāi)發(fā)智能駕駛功能時(shí)均基于較為完善的功能模型庫進(jìn)行設計和驗證， 以確保智能駕駛的可靠性和安全性。而國內各整車(chē)企業(yè)在智能駕駛功能模型的開(kāi)發(fā)領(lǐng)域還處于空白階段， 大部分需要依靠國外供應商或者第三方技術(shù)支持才能開(kāi)展智能駕駛設計工作。另外， 智能駕駛的場(chǎng)景數據庫也是目前國內整車(chē)企業(yè)的儲備軟肋。

c. 控制器底層軟件方面， 市場(chǎng)底層軟件多為國外產(chǎn)品， 我國產(chǎn)品的應用范圍少、 用量少， 很難發(fā)展完善；

d. 主流車(chē)載總線(xiàn)技術(shù)方面， 技術(shù)被國外壟斷， 難以滿(mǎn)足國內智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)在通信方面需求；

e. 汽車(chē)電子基礎軟件方面， 國外汽車(chē)行業(yè)已較成熟（日本汽車(chē)軟件標準化組織 JASPAR和歐洲 AUTOSAR 體系） ， 而國內屬于發(fā)展初期。另外， 汽車(chē)電子底層軟件主要依賴(lài)國外零部件供應商。

f. 網(wǎng)絡(luò )架構設計方面， 智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的通信網(wǎng)絡(luò )需要滿(mǎn)足大帶寬、 高實(shí)時(shí)性的要求，車(chē)載以太網(wǎng)作為車(chē)載網(wǎng)絡(luò )中的主干網(wǎng)是新型網(wǎng)絡(luò )架構的必然趨勢。國際上基于車(chē)載以太網(wǎng)的新型網(wǎng)絡(luò )拓撲結構以及通信協(xié)議已經(jīng)基本成型，而國內車(chē)載以太網(wǎng)的研究和應用較少， 無(wú)法在車(chē)載以太網(wǎng)標準發(fā)布后快速進(jìn)入應用階段。

g. 冗余技術(shù)方面， 冗余技術(shù)在保證未來(lái)智能汽車(chē)安全性和可靠性方面具有十分重要的作用， 國際上領(lǐng)先的電子電氣架構研發(fā)團隊提出多種冗余方式， 將冗余技術(shù)應用在整個(gè)電子電氣架構的開(kāi)發(fā)過(guò)程中。國內目前更多將冗余技術(shù)應用于高級別自動(dòng)駕駛系統的開(kāi)發(fā)中。

二、產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢

2.1 電子電氣架構演進(jìn)

傳統汽車(chē)采用的分布式 EEA 因計算能力不足、 通訊帶寬不足、 不便于軟件升級等瓶頸，無(wú)法滿(mǎn)足現階段汽車(chē)發(fā)展的需求， EEA 升級將助力智能汽車(chē)實(shí)現跨越式革新。博世提出了眾所周知的電子電氣架構技術(shù)路線(xiàn)圖， 并描繪了未來(lái)電子架構的主要特征及可能的實(shí)現時(shí)間點(diǎn)。其中的兩個(gè)重要標志性節點(diǎn)依然值得強調， 即 DCU（域控制器） 或 HPC（高性能計算機）平臺的出現， 以及統一的基礎軟件平臺的出現， 標志著(zhù) EEA 的本質(zhì)進(jìn)化。

a.在基于域控的集中式架構之下， 各個(gè)功能部件均成為獨立的域， 在每個(gè)域之下有相應的控制功能集合。域與域之間可以做到安全隔離， 也可以根據需求進(jìn)行通信和互操作， 形成類(lèi)似以太網(wǎng)總線(xiàn)上的計算機局域網(wǎng)， 變成了松散耦合的架構。各域控制器完成各自的的數據處理， 并在域本地完成決策， 只通過(guò)中央網(wǎng)關(guān)與其它域控制器交換所需數據。其中， 與自動(dòng)駕駛相關(guān)的傳感數據由自動(dòng)駕駛域控制器處理后進(jìn)行決策。

b.跨域融合架構：為進(jìn)一步提升性能， 滿(mǎn)足協(xié)同執行又減少成本， 跨域融合集中化方案應運而生， 即將兩個(gè)或者多個(gè)集成型域控制器合并為一個(gè)域控制器。比如動(dòng)力域和底盤(pán)域的合并、 車(chē)身域與智能座艙域的合并， 座艙域和自動(dòng)駕駛域再集成至同一控制器硬件， 達到部分程度的中央域控。該架構示意圖如下圖所示：

c.在未來(lái)， 隨著(zhù)高級別自動(dòng)駕駛的規?；瘧?， 汽車(chē)電子及軟件功能大幅增長(cháng)， 架構形式將向基于中央計算平臺的整車(chē)集中式電子電氣架構演進(jìn)：各采集、 執行節點(diǎn)將原始數據通過(guò)網(wǎng)關(guān)傳輸到中央控制器處理， 所有數據的處理與決策制定都在這里完成。其中， 與自動(dòng)駕駛相關(guān)的傳感數據也將由中央控制器處理后進(jìn)行決策。

d.最終電子電氣架構將向車(chē)路云協(xié)同架構發(fā)展。車(chē)路云協(xié)同架構是利用新一代信息與通信技術(shù)， 將車(chē)、 路、 云的物理層、 信息層、 應用層連為一體， 進(jìn)行融合感知、 決策與控制，可實(shí)現車(chē)輛行駛和交通運行安全、 效率等性能綜合提升的一種信息物理系統。

而整車(chē)中央集中化階段和跨域融合階段的本質(zhì)不同是：一， 軟硬件完全分離， 且所有的ECU/DCU 共享同一套基礎軟件平臺。二， 相互獨立的功能應用搭載在一套高算力的車(chē)載計算機（HPC） 上， 且它的算力遠超階段二的 DCU。三， 基礎軟件平臺+功能獨立+HPC 將帶來(lái)規?；?， 即一套架構可以承載任何形式、 數量的功能及服務(wù)。

2.2 整車(chē)計算平臺形態(tài)演進(jìn)

整車(chē)計算平臺主要分為三個(gè)部分， 自動(dòng)駕駛集成平臺（ADIP， Automated Driving Integration Platform） 、 車(chē)控集成平臺（VIP， Vehicle Integration Platform） 以及座艙集成平臺（CIP， Cockpit Integration Platform）。VIP 的主要功能范圍是集成動(dòng)力控制、 車(chē)身控制、 網(wǎng)關(guān)功能以及區域控制器控制和管理；

ADIP 的主要功能范圍是高階自動(dòng)駕駛、 駕駛輔助以及車(chē)輛運動(dòng)控制；

CIP 的主要功能范圍是娛樂(lè )以及網(wǎng)聯(lián)的功能集。同時(shí)它們之間都有功能交集，正是因為這些功能交集的存在， 整車(chē)計算平臺的形態(tài)也會(huì )存在多種， 如下圖

整車(chē)計算平臺功能交集（博世）

• 針對 ≤ SAE Level 2+ 應用場(chǎng)景， 如下圖所示有三種模式：

整車(chē)計算平臺三種模式（≤ SAE Level 2+）

Pattern A: 三個(gè)集成平臺之間相對獨立， 適合于 L2+應用；

Pattern B1: CIP 集成了 L2+的駕駛輔助功能；

Pattern B2: VIP 集成了 L2+的駕駛輔助功能；

Pattern C: xIP（Cross-domain Integration Platform， 跨域集成平臺） 集成了所有， 通常 ADIP 和 CIP 整合在一起也屬于這個(gè)范疇；

Pattern B2 方案， 目前的解決方案主要還是外擴一個(gè)單獨的算力芯片進(jìn)行駕駛輔助的感知等處理。

Pattern B1 方案， 目前以及下一代的座艙芯片已有足夠的算力去直接集成駕駛輔助的功能， 無(wú)需單獨的硬件芯片， 一些整車(chē)企業(yè)已經(jīng)把集成泊車(chē)功能作為第一步， 進(jìn)一步集成 L2+的行車(chē)功能。

VIP 功能主要用來(lái)實(shí)現動(dòng)力控制、 網(wǎng)關(guān)以及車(chē)身等基礎功能， 對于實(shí)時(shí)性有很高的要求。駕駛輔助功能是以數據驅動(dòng)的開(kāi)發(fā)方式， 持續頻繁地進(jìn)行軟件迭代。把 VIP 和輔助駕駛功能糅合在一起， 復雜程度會(huì )很大， 并且在成本效率上也沒(méi)有明顯優(yōu)勢。因此 Pattern B1 方案會(huì )優(yōu)于 Pattern B2 方案。

總體而言， Pattern A 目前仍然會(huì )是實(shí)現 L2+的主要架構形式， 單獨的 ADIP 允許接入更多的傳感器， 可以實(shí)現更多的功能場(chǎng)景；針對 L2+的應用， Pattern B1 會(huì )優(yōu)于 Pattern B2；長(cháng)期發(fā)展方向會(huì )向著(zhù) Pattern C 去演變。

• 針對 ≥ SAE Level 3 應用場(chǎng)景， 如下圖所示有三種模式：

整車(chē)計算平臺三種模式（≥ SAE Level 3）

針對≥L3 應用， 自動(dòng)駕駛的冗余是必要的：

Pattern A：ADIP 內部或外部冗余

Pattern B1: ADIP 和 CIP 組成冗余

Pattern B2: ADIP 和 VIP 組成冗余

Pattern C: xIP 內部實(shí)現冗余

總體而言， 針對 L3 或以上的應用， Pattern A 優(yōu)于 Pattern B1， Pattern B1 優(yōu)于 Pattern B2；長(cháng)期發(fā)展方向會(huì )向著(zhù) Pattern C 去演變。

2.3 構建 SOA（面向服務(wù)架構）

2.3.1 SOA

面向服務(wù)的架構 SOA（Service-Oriented Architecture） 是一種軟件架構設計的理念和方法論， 也是 IT 行業(yè)企業(yè)軟件的一種主流架構風(fēng)格， 是一個(gè)架構組件模型， 將軟件組件（稱(chēng)為服務(wù)） 通過(guò)定義良好的標準接口和服務(wù)契約聯(lián)系起來(lái)。SOA 架構需從傳統電子電氣架構的“面向信號”轉變?yōu)椤懊嫦蚍?wù)”， 將功能獨立出來(lái)。

其核心內涵即從本質(zhì)上通過(guò)復用、 松耦合、 互操作等機制來(lái)提高軟件質(zhì)量、 加快軟件研發(fā)效率、 使研發(fā)出來(lái)的產(chǎn)品能夠交互并靈活適應業(yè)務(wù)變化。

目標是如何最大限度地減少應用（或業(yè)務(wù)） 變化對已部署或正在運行的軟件系統帶來(lái)最小的沖擊， 以滿(mǎn)足長(cháng)期治理的需求， 實(shí)現服務(wù)架構隨應用變化可持續性演化。

2.3.2 軟件的工業(yè)化生產(chǎn)

面對車(chē)載軟件龐大且仍在增加的軟件代碼量， 汽車(chē)行業(yè)開(kāi)始借鑒 ICT（信息通信技術(shù)）行業(yè)的“軟件工廠(chǎng)”理念。比如戴姆勒旗下的全資軟件開(kāi)發(fā)公司 MBition 正在打造軟件工廠(chǎng)，根據開(kāi)發(fā)項目需求， 通過(guò)對軟件組件的標準化、 結構化運用， 實(shí)現快速開(kāi)發(fā)。正如傳統制造業(yè)在上世紀初引入福特式流水線(xiàn)生產(chǎn)那樣， 軟件開(kāi)發(fā)也正在從“定制化手工制作”向“自動(dòng)化產(chǎn)線(xiàn)制造”轉變。

軟件工廠(chǎng)需為開(kāi)發(fā)者提供可行的軟件框架、 配套的開(kāi)發(fā)指令、 預設的程序模板、 可復用的代碼以及伴隨開(kāi)發(fā)進(jìn)程可以連續測試的環(huán)境。在此基礎上， 當軟件工廠(chǎng)收到一項開(kāi)發(fā)需求時(shí)， 開(kāi)發(fā)者能夠根據工廠(chǎng)現有能力拆解需求模塊， 并將其分配至各個(gè)“產(chǎn)品線(xiàn)”， 每個(gè)產(chǎn)品線(xiàn)再根據新需求識別可以復用和需要新開(kāi)發(fā)的部分， 判斷開(kāi)發(fā)工作所需資源， 最后部署開(kāi)發(fā)、測試工具并完成任務(wù)。相比于傳統的“手工”開(kāi)發(fā)模式， 軟件工廠(chǎng)可以提升軟件產(chǎn)品的一致性、品質(zhì)和開(kāi)發(fā)效率， 提前識別開(kāi)發(fā)工作量， 前置風(fēng)險， 使整個(gè)開(kāi)發(fā)和部署流程更可預測，大大提升了車(chē)企對軟件工作的資源配置和進(jìn)程管控能力。

2.3.3 軟件與服務(wù)成為差異化的關(guān)鍵

汽車(chē)電子電氣架構的變革使得汽車(chē)硬件體系趨于集中化， 軟件體系的差異化成為汽車(chē)價(jià)值差異化的關(guān)鍵?？萍脊具M(jìn)入汽車(chē)行業(yè)推動(dòng)了供應鏈生態(tài)體系的變化， 汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈逐漸從整車(chē)企業(yè)、 一級、 二級供應商的線(xiàn)性關(guān)系演變?yōu)楦訌碗s的整車(chē)企業(yè)、 供應商和科技公司均參與的汽車(chē)新生態(tài)體系， 以及整個(gè)產(chǎn)業(yè)覆蓋汽車(chē)全生命周期的網(wǎng)狀關(guān)系。商業(yè)模式上也從出售汽車(chē)硬件發(fā)展為出售硬件與后續服務(wù)的轉變。研發(fā)流程也從軟硬件集成開(kāi)發(fā)轉變?yōu)檐浻布怦畹莫毩㈤_(kāi)發(fā)。新的整車(chē)電子電氣架構構成了未來(lái)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的核心， 軟件和服務(wù)能力將成為未來(lái)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)里最為重要的競爭力。

2.3.4 標準化的軟件架構將逐步建立

汽車(chē)軟件架構走向分層化、 模塊化， 使得應用層功能夠在不同車(chē)型、 硬件平臺、 操作系統上復用， 并且可以通過(guò)標準化接口對應用功能進(jìn)行快速迭代升級。未來(lái)隨著(zhù)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的應用場(chǎng)景越來(lái)越豐富和逐漸固化， 在面向服務(wù)設計思想下， 在容器化和虛擬化技術(shù)的支持下， 汽車(chē)硬件設備趨向于具備通用性、 算例化和標準化特性。系統軟件和功能軟件將是汽車(chē)行業(yè)技術(shù)研發(fā)和應用的重點(diǎn)。整車(chē)企業(yè)將更多聚焦在產(chǎn)品定義、 應用算法開(kāi)發(fā)及系統集成匹配等方面， 而底層共性的基礎軟件架構等可由專(zhuān)業(yè)的供應商提供。

2.3.5 汽車(chē)產(chǎn)業(yè)格局將被重塑

在軟件定義汽車(chē)時(shí)代， 整車(chē)企業(yè)為了掌握主導權并降低高昂的研發(fā)成本， 往往會(huì )選擇直接與具備較強的獨立算法研發(fā)能力的軟件供應商合作， 因此這些軟件供應商一躍成為了 Tier1廠(chǎng)商。未來(lái)， 軟件供應商的盈利模式有望發(fā)生轉變， 基礎平臺開(kāi)發(fā)以許可費的形式收費， 功能模塊以版權費的形式收費及定制化的二次開(kāi)發(fā)費用等?！坝布A埋， 軟件升級”成為當下車(chē)企的主流策略， 至 2025 年將成為 L3 及更高級別自動(dòng)駕駛發(fā)展的關(guān)鍵節點(diǎn)， 具有領(lǐng)先軟件和算法能力的車(chē)企、 軟件供應商有望獲得重要發(fā)展機遇。

從長(cháng)期來(lái)看， SOA 將重構汽車(chē)生態(tài)， 汽車(chē)行業(yè)或將復制 PC 和智能手機的軟件分工模式。車(chē)企可通過(guò)自建或與供應商合作搭建操作系統和 SOA 平臺， 引入大量算法供應商和合作伙伴等形成開(kāi)發(fā)者生態(tài)圈， 汽車(chē)行業(yè)上下游參與者各自的角色與定位將發(fā)生根本

2.4 通信架構升級

隨著(zhù)新一代架構的發(fā)展和自動(dòng)駕駛的應用， 車(chē)載網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展趨勢為高帶寬、 低延時(shí)、高可靠、 車(chē)云協(xié)同。汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )通信系統朝向多網(wǎng)絡(luò )、 高帶寬、 低延時(shí)、 多冗余、 高可靠等方向發(fā)展， 同時(shí)打破核心技術(shù)壟斷， 提升自主化率， 逐步實(shí)現引領(lǐng)超越。

車(chē)載網(wǎng)絡(luò )技術(shù)趨勢

預計至 2025 年， CANFD-XL、 10Base-T1S、 2.5G+Base-T1 等車(chē)載總線(xiàn)技術(shù)將趨于成熟，逐漸量產(chǎn)應用。

預計至 2025 年， 隨著(zhù)中央計算+區域控制器的架構逐漸實(shí)施， 將逐漸發(fā)展為以 1G+車(chē)載以太網(wǎng)為骨干網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò )架構， 結合 AVB/TSN、 SOME/IP、 DDS 等傳輸協(xié)議， 解決低時(shí)延、 高帶寬、 高同步、 高冗余應用場(chǎng)景傳輸需求。

通信技術(shù)正在快速演進(jìn)中， 從 CAN 到 CANFD 到 CAN XL, 從 100M 以太網(wǎng)到 1G 以太網(wǎng)到 2.5G 以太網(wǎng)， 甚至 10G 以太網(wǎng)的技術(shù)。

自動(dòng)駕駛需要以更快速度采集并處理更多數據， 傳統汽車(chē)總線(xiàn)無(wú)法滿(mǎn)足低延時(shí)、 高吞吐量要求。因此， 集帶寬更寬、 低延時(shí)等諸多優(yōu)點(diǎn)的以太網(wǎng)有望成為未來(lái)車(chē)載網(wǎng)絡(luò )骨干。2015 年首個(gè)車(chē)載以太網(wǎng)規范 100Base-T1 發(fā)布，僅需要一對雙絞線(xiàn)進(jìn)行傳輸， 可以減少 70-80%的連接器成本， 減少 30%以上的重量， 并且能夠有效的滿(mǎn)足車(chē)內 EMC（電磁兼容性） 電磁干擾的要求。隨著(zhù) 1000BASE-T1 以及更高帶寬 NGBase-T1 以太網(wǎng)標準的不斷推出， 以太網(wǎng)有望成為未來(lái)智能汽車(chē)時(shí)代的車(chē)載主干網(wǎng)絡(luò )。不過(guò)為了不使零部件成本和線(xiàn)纜重量急劇增加， 并且盡可能降低技術(shù)升級帶來(lái)的安全風(fēng)險， 各域內依然保持 CAN/CAN FD 的連接架構。

2.5 功能安全、 網(wǎng)絡(luò )安全升級

隨著(zhù)汽車(chē)智能化程度的不斷提高， 面對車(chē)內外通信的復雜環(huán)境和未知情況， 必須提高安全策略級別以應對復雜多變的外部環(huán)境。汽車(chē)架構的初期設計中需充分考慮安全保障， 并在在整個(gè)產(chǎn)品使用生命周期內確保安全性。根據新一代電子電氣架構的正向開(kāi)發(fā)方式， 利用用戶(hù)思維、 軟件思維和硬件思維從整車(chē)、 系統和部件的角度開(kāi)展從上到下的架構設計， 將安全體系融入其中， 并在汽車(chē)的整個(gè)生命周期內對安全保障進(jìn)行維護。汽車(chē)的智能化使得監管和法規將《機器人安全總則》 三法則延伸到汽車(chē)產(chǎn)業(yè)上。所以最近這十年來(lái)， 汽車(chē)安全的監管和法規呈現三個(gè)趨勢：

• 從結果安全逐步向架構、 設計、 開(kāi)發(fā)、 構建、 集成與測試、 生產(chǎn)制造等全過(guò)程安全 可控擴展；

• 從功能安全向網(wǎng)絡(luò )、 數據、 隱私等安全與合規擴展；汽車(chē)數字體驗需要不斷地獲取數據和服務(wù)， 而且功能要始終保持更新， 因此必須從一開(kāi)始就在系統開(kāi)發(fā)中考慮數據安全；

• 從整車(chē)安全向每個(gè)部件安全擴展。

2.6 計算芯片短期分化與長(cháng)期融合

2.6.1 自動(dòng)駕駛高性能芯片的定制化

由于自動(dòng)駕駛算法仍具有高度不確定性， 芯片方案需兼顧目前 AI 算法的算力要求和靈活性， GPU（圖形處理器） +FPGA（現場(chǎng)可編程邏輯門(mén)陣列） 的組合受到大多數玩家的青睞。當自動(dòng)駕駛技術(shù)路線(xiàn)相對成熟且進(jìn)入大規模商用的階段后， GPU 也難以勝任對更多空間信息的整合處理， 需要定制的專(zhuān)用集成電路 ASIC（特定用途集成電路） 。ASIC 芯片可在相對低水平的能耗下， 提升車(chē)載信息的數據處理速度， 雖然研發(fā)和首次“開(kāi)?！背杀靖?， 但量產(chǎn)成本低， 是算法成熟后理想的規?；鉀Q方案。然而， 魚(yú)和熊掌不可兼得， 低功耗、 大算力、 可編程靈活性（以應對算法的快速升級） 在短期內是無(wú)法完美兼顧的。

多核 SoC 將成為未來(lái)智能座艙主控芯片的主流。豐富生態(tài)的中控大屏系統、 “一芯多屏”系統、 AR-HUD 等多屏場(chǎng)景需求需要多核 SoC 進(jìn)行支持。多核 SoC 芯片技術(shù)解決方案發(fā)展呈現多樣化， 如車(chē)機主控芯片+MCU 兼顧安全的方案以及集成式的座艙域控制器方案。

2.6.2 芯片的長(cháng)期兼容與融合

遠期來(lái)看， 負責不同域的芯片架構將呈現兼容與融合趨勢。如前文所述， 短期內自動(dòng)駕駛高性能芯片和座艙主控芯片分別演進(jìn)。究其原因， 座艙應用場(chǎng)景和芯片性能要求已相對明晰， 并且消費電子級芯片可滿(mǎn)足座艙現有場(chǎng)景需求， 消費電子芯片可以利用規模優(yōu)勢實(shí)現低成本商業(yè)化開(kāi)發(fā)；相反， 自動(dòng)駕駛技術(shù)路線(xiàn)尚不成熟， 其人工智能算法所要求的芯片性能遠高于目前消費電子芯片的能力， 因而在自身技術(shù)路線(xiàn)選擇下進(jìn)行高成本、 小規模開(kāi)發(fā)應用。據羅蘭貝格預測， 2030 年以后， 隨著(zhù)自動(dòng)駕駛技術(shù)路線(xiàn)的逐漸成熟， 高性能芯片進(jìn)入標準化、規?；a(chǎn)階段， 其與座艙主控芯片進(jìn)一步向中央計算芯片融合， 從而通過(guò)集成進(jìn)一步提升運算效率并降低成本， 但由于自動(dòng)駕駛和座艙安全要求不同， 滿(mǎn)足安全要求將成為融合的前提。

三、問(wèn)題和挑戰

3.1 基礎軟件平臺規范、 接口不統一， 服務(wù)化架構剛起步

3.1.1 平臺規范層面

對于車(chē)載基礎軟件來(lái)說(shuō)， 如何滿(mǎn)足整車(chē)電子電氣架構變化的需求， 是值得深入探討的關(guān)鍵問(wèn)題。一方面， 基礎軟件平臺需要統一標準并兼容不同整車(chē)企業(yè)的應用， 另一方面， 基礎軟件平臺安全性需要重點(diǎn)加以考慮， 并給出系統性解決方案。

無(wú)論是域集中式架構還是基于中央計算平臺的架構， 整車(chē)功能設計， 控制邏輯都離不開(kāi)高性能計算單元。高性能計算單元的引入增加了基礎軟件平臺的復雜度， 整車(chē)功能設計如何把握和駕馭這種復雜度成為首要問(wèn)題。同時(shí)， 基于 SOA 的整車(chē)設計和功能服務(wù)化理念也對基礎軟件平臺產(chǎn)生了重要影響， 如何滿(mǎn)足新的設計和功能， 實(shí)現未來(lái)需求也是亟待解決的問(wèn)題。

電子電氣架構基礎軟件平臺技術(shù)和測試要求的標準化和規范參考有助于形成軟件定義汽車(chē)的行業(yè)共識， 降低整車(chē)企業(yè)、 零部件供應商等之間的溝通成本， 實(shí)現應用軟件復用， 提高開(kāi)發(fā)效率。不過(guò)國內汽車(chē)基礎軟件平臺產(chǎn)業(yè)及標準化及產(chǎn)業(yè)發(fā)展剛起步， 各行業(yè)組織或企業(yè)切入方式和領(lǐng)域不同， 有待形成進(jìn)一步的共識。于此同時(shí)， 基礎軟件平臺的安全性也應從整車(chē)電子電氣架構視角考慮信息安全、 功能安全、 通信安全等。

3.1.2 接口層面

接口標準化主要是為智能駕駛、 智能交互等應用提供標準化的運行環(huán)境和服務(wù)， 滿(mǎn)足不同硬件外設可擴展、 即插即用以及功能/應用軟件包可升級、 可復用， 高效實(shí)現和互操作， 實(shí)現軟硬件分層解耦， 滿(mǎn)足跨平臺、 跨車(chē)型、 可擴展等要求。

當前汽車(chē)傳感器、 執行器等設備的物理接口、 電氣接口和通信接口還未實(shí)現標準化。以執行器為例， 執行器的物理接口受限于供應商及整車(chē)企業(yè)的布置以及產(chǎn)品延續性等因素， 其標準化進(jìn)程較為艱難， 目前只局限于單個(gè)供應商內部的標準化或是單個(gè)整車(chē)企業(yè)內部的標準化。執行器的電氣接口當前多數為硬線(xiàn)驅動(dòng)， 由于執行器的驅動(dòng)方式不同， 導致其硬線(xiàn)的電氣接口也不盡相同；但這些年已慢慢向 CAN 或 LIN 接口的智能執行器方向發(fā)展， 節省大量的硬線(xiàn)線(xiàn)束與 ECU 硬線(xiàn)接口， 省去了接口電路的匹配工作， 診斷與刷寫(xiě)程序更加便捷， 狀態(tài)監測以及故障診斷信息更加豐富， 為 ECU 電氣接口的通用化、 標準化提供了保障；而執行器的通信接口標準化目前還局限于單個(gè)供應商內部或是單個(gè)整車(chē)企業(yè)內部， 待電氣接口標準化后逐步完備。

此外， 在遠程服務(wù)和車(chē)云通信方面， 除了 GB/T 32960《電動(dòng)汽車(chē)遠程服務(wù)與管理系統技術(shù)規范》 規定了電動(dòng)汽車(chē)遠程服務(wù)與管理系統中協(xié)議結構、 通信連接、 數據包結構與定義、數據單元格式與定義， 其他智能駕駛車(chē)輛功能的車(chē)云交互數據種類(lèi)、 格式、 協(xié)議以及信號各類(lèi)屬性的標準化工作暫未有統一性的成果發(fā)布。

智能網(wǎng)聯(lián)和智能駕駛技術(shù)正在日新月異的進(jìn)化中， 各汽車(chē)企業(yè)開(kāi)發(fā)和應用電子電氣架構的技術(shù)路線(xiàn)各異， 架構服務(wù)化程度各異， 設備抽象和原子服務(wù)數據結構標準化對實(shí)現軟件定義汽車(chē)有著(zhù)顯著(zhù)價(jià)值， 同時(shí)接口標準化工作剛剛起步也面臨著(zhù)極大的挑戰。

3.2 自主開(kāi)發(fā)操作系統內核和虛擬化軟件的挑戰。

隨著(zhù)汽車(chē)電子電氣架構的發(fā)展， 分布式架構向集中式架構過(guò)渡， 這需要域控制器在軟件層面利用虛擬化技術(shù)在一個(gè)處理器上集成多個(gè)操作系統與應用系統。虛擬化軟件層作為支持多個(gè)操作系統內核和應用系統同時(shí)運行的基礎模塊， 其安全性、 隔離性和時(shí)延小成為系統的關(guān)鍵要素。操作系統內核和虛擬化軟件是底層操作系統最為核心的基礎模塊， 同時(shí)也是保護系統安全的核心組件。智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的特殊屬性， 要求操作系統內核和虛擬化軟件應該滿(mǎn)足高實(shí)時(shí)、 高安全、 高性能和高可靠性。在功能安全和信息安全方面面臨著(zhù)極其嚴苛的考驗。

3.3 工具鏈層面缺乏從電子電氣架構概念設計到產(chǎn)品系列開(kāi)發(fā)的全過(guò)程的協(xié)同開(kāi)發(fā)平臺。

針對汽車(chē)電子電氣系統復雜的開(kāi)發(fā)過(guò)程， 比如急劇增加的車(chē)型功能特性及復雜度、 不同技術(shù)職能部門(mén)相關(guān)人員參與與設計交互、 不同車(chē)型的特性配置管理與方案評估等， 電子電氣系統設計工具需提供給用戶(hù)一個(gè)完整的協(xié)同開(kāi)發(fā)平臺， 支持從電子電氣架構概念設計到產(chǎn)品系列開(kāi)發(fā)的全過(guò)程。

當前工具鏈多為國外企業(yè)提供， 車(chē)規級芯片工具鏈平臺， 包括操作系統、 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE） 、 編譯器、 調試與燒錄工具、 開(kāi)發(fā)評估套件、 底層驅動(dòng)庫、 USB 協(xié)議棧、 TK 產(chǎn)品應用開(kāi)發(fā)包、 無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品應用開(kāi)發(fā)包， 以及和實(shí)時(shí)操作系統供應商合作開(kāi)發(fā)的嵌入式操作系統板級支持包。

但在面向新一代 EEA 的服務(wù)化設計方面， 缺少成熟工具鏈支撐， 特別是需要支持團隊協(xié)作甚至是跨地域的協(xié)作模式的服務(wù)設計平臺， 目前國內外較為缺乏。

3.4 智能網(wǎng)聯(lián)化對汽車(chē)通信技術(shù)提出了大帶寬和高實(shí)時(shí)性的要求。

通信協(xié)議棧是汽車(chē)電子電氣架構的重要組成部分， 基于 CAN 總線(xiàn)的信號傳輸已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足全部需求， 而新型總線(xiàn)的各類(lèi)傳輸協(xié)議標準（如：TSN） 還在不斷完善， 上層應用協(xié)議的應用生態(tài)還沒(méi)有構建完成， 各整車(chē)企業(yè)在 SOME/IP、 DDS、 PCIE 的協(xié)議應用仍處于論證階段。TSN 國際、 國內標準中與車(chē)載相關(guān)的技術(shù)標準尚不全面， 并且支持 TSN 技術(shù)的芯片沒(méi)有達到車(chē)規級應用。SOME/IP 通信設計開(kāi)發(fā)需實(shí)現基于服務(wù)的信號設計開(kāi)發(fā)， 即在功能信號中提取 “服務(wù)”， 然后進(jìn)行打包傳輸， 開(kāi)發(fā)難度高。

3.5 中央計算硬件平臺芯片和設計方案尚不成熟

中央集中式電子電氣架構下的中央計算硬件平臺目前尚無(wú)成熟的芯片和硬件設計方案，需要整車(chē)與芯片供應商和硬件平臺供應商進(jìn)行同步驗證開(kāi)發(fā)。同時(shí)， 中央計算平臺對軟件開(kāi)發(fā)能力要求也很高， 需協(xié)同基礎軟件、 應用軟件、 軟件集成等資源共同實(shí)現軟件設計工作。