功能汽車轉變為智能汽車背后：汽車電子電氣架構亟待變革

蔣炬卿

摘 要：我國汽車行業近些年來，隨著我們國民經濟的不斷進步飛速發展，人們對我國人民享有物質生活財產享受生活和基本社會保障精神能力享受生活水平等的基本要求不斷大大提高，汽車在我們現代人的社會日常生活中已經開始扮演著越來越重要的一個角色。

關鍵詞：汽車電子 智能化技術 新能源汽車

1 汽車電子架構概念

隨著現代汽車產業快速穩步發展，汽車車用功能平臺需求越來越豐富多樣，車載車用電子及元器件產品數量越來越多，汽車電子通信系統網絡越來越復雜。為有效應對現代汽車車用電子電氣系統架構設計的各種復雜性，相應的架構設計理論開發研究理論應運而生。車用電子汽車電氣系統架構設計理論開發研究理論主要解決在進行汽車電子產品開發之初，對車輛整車功能平臺頂層結構進行統籌規劃的復雜問題，包括整車產品設計需求、功能設計邏輯、功能資源分配、信號交互、網絡系統架構、整車平臺空間和車輛線束間的布置等。

2 智能汽車電子架構研究現狀

傳統分布式智能汽車專用電子系統電氣硬件架構的系統設計基本思想主要為采用硬件架構定義系統規格，硬件系統架構設計采用一個cann的總線控制網絡和分布式的多功能控制單元，單功能單元微控制器，軟硬件不能解耦，專用智能傳感，專用自動控制器，專用控制算法。新型傳統智能汽車專用電子系統電氣硬件架構設計面對智能汽車"四化"的技術挑戰和市場需求難以得到支撐，汽車行業主要制造企業都紛紛給出了自己的具體解決對策方案，對未來用于智能駕駛汽車的專用電子系統電氣硬件架構設計進行了深入思考，提出了新型的智能汽車專用電子系統電氣硬件架構設計概念。缺點和不足：隨著汽車行業的快速發展，電子電氣部件越 來越復雜，國內部分汽車廠及汽車零件商運用傳統方法設計汽車電子電氣架構無法改 變被動的局面，沒有找到或意識到一種行之有效的方法。面對如此復雜的汽車電子電氣架構設計，如何高效管理各類文檔和設計方案，達到降低成本，增強質量與可靠性，這也是汽車電子電氣架構設計的平臺化問題。

3 未來電子電氣架構發展面臨的六大挑戰

（1）架構靈活性：未來的智能汽車更新換代的生命周期將可能會更加縮短，新技術功能的大量引入也將會更加頻繁，汽車品牌為了繼續維持新的市場份額優勢需要不斷采用更加靈活的智能電子車用電氣系統架構，以此來適應新的技術創新和應用軟件的快速大量引入。（2）架構功能復雜：未來的智能電子車用電氣系統架構功能需要更加具備數據處理和設計分發各種跨域應用功能所必需要求的功能多樣性。（3）可伸縮性：在不同的行業細分消費市場汽車廠商中所采用的汽車生產部件技術與制造設備也不同，未來的消費電子汽車電氣部件架構設計需要廠商具備廣泛的技術適用性、可伸縮性以及能滿足不同類型汽車部件廠商的生產標準，簡化汽車廠商的產品生產流程。（4）跨域通信數據帶寬：當前的兩個域間和當前跨域間的通信數據帶寬流量不足以完全滿足未來的跨域數據帶寬流量擴展要求、未來的域EEA域將需要對跨域通信數據帶寬進行擴容。（5）數據計算分析能力：嵌入式操作系統軟件中的串行數據計算已經完全達到了一個技術上的極限，算力的提高上限大大限制了其EEA的技術發展。（6）安全：已經接入到了智能化移動互聯網的系統現代電動汽車將來還有機會面臨持續不斷面臨各種威脅用戶個人信息安全上的巨大風險，使用現代汽車安全軟件系統進行安全升級的現代汽車車在過程中很快都有可能還有機會再次遭受各種勒索軟件病毒、木馬程序等的惡意襲擊，造成汽車用戶全部個人隱私以及汽車數據嚴重遭到泄露。

4 汽車變革趨勢下電子電氣架構

當下，汽車正在成為引領當代我國智能汽車行業不斷探索發生重要性的技術創新變革，汽車中的電氣系統功能越來越多樣、復雜，電子集式汽車電氣系統基礎架構也在不斷創新融入技術變革之中，逐漸從以往傳統電子分布式汽車電氣系統架構的新發展轉型到逐步走向電子集成式汽車電氣系統架構發展方向的新演進。

4.1 服務附加值提升

汽車廠家實現這種軟件化的整車產品銷售服務ota產品服務更新功能后，汽車廠家已經可以通過利用軟件中的系統升級功能持續地不斷改進一輛傳統店的車輛產品服務更新功能，軟件一定的限度的很大程度上已經基本實現了大眾汽車基于傳統4s車型汽車店的車輛服務更新功能，可以同時具有持續性地為您提供一輛傳統產品車輛服務產品完成交付后的日常整車運營和售后服務。雖然基于傳統汽車店的軟件汽車產品服務傳統產品一旦完成交付就很有可能直接意味著傳統產品使用損耗和傳統車輛使用折舊的重新計算開始，但通過這種軟件化的整車ota服務可以直接賦予汽車傳統店的汽車服務產品更多新的市場生命力，帶來的也將是更好的傳統汽車產品用戶服務產品體驗。

4.2 算力集中化

我們可以真正地有效實現傳統硬件商的標準化和傳統軟件開發商的重復整合利用，既可以實現硬件供應商可靠性替代，也同時可以大大縮短傳統軟件迭換替代工作周期，同時為日后第三方平臺軟件開發工作掃清了諸多障礙。電動車輛將發展成為中國移動的一個智能終端，同時大量移動計算機和工作人員可以直接集中遷移至車載中央的微處理器甚至移到云端，減少了內部冗余，同時使得車輛互聯網上的協同發展成為一種可能。

4.3 內部結構簡化

車載以太網技術開始逐漸取代汽車CAN總線內部結構，半導體系統集成技術使得中國汽車企業可以直接精簡內部汽車線束內的結構。models內部汽車線束內的長度可以長達3km，model3只有1.5km，modely上一代汽車的總線計劃也就是將汽車線束內部長度始終控制在100m。對于線束內部結構的簡化精簡設計可以直接使中國汽車的質量生產管理效率進一步提高。當然，現實情況仍是，許多中國整車制造企業還在用面向分布式的新型電子汽車電氣系統架構。但是伴隨中國汽車越來越多的智能化，ecu的快速增長終將使其迎來巨大爆發，這種面向分布式的汽車ecu系統架構如果無法被限制性的擴張，勢必將會面臨著巨大技術挑戰。以此例如，ecu的處理算力不能相互協同，并相互冗余，產生極大資源浪費;這種分布式的系統架構仍然需要大量的內部網絡通信，客觀上將會導致內部線束結構成本大幅度的增加，同時連接裝配車的難度也日益加大。為了響應新發展趨勢，部分中國整車制造企業和電子零部件產品供應商也已經開始積極思考一種面向中國汽車行業自動化、電氣化、互聯一體化的汽車智能化型電子汽車電氣系統架構設計。

5 智能汽車電子架構分析

對企業智能能源汽車應用進行網絡需求模型定義分析是網絡架構設計開發的第一步，為了更加科學合理的準確進行網絡架構設計，需從企業客戶應用需求、發展趨勢、目標應用市場、法規政策需求等多個方面深入收集并進行分析。在電動整車廠商的角度，還要按需要求具備有效的車型變形功能管理，實現相同車型架構譜系平臺下各個車型架構譜系間的軟硬件功能配置更加靈活多樣，具有很好的可可沿用性功能和平臺上的公用性。

以CAN汽車總線綜合網絡架構為技術基礎的車型架構已能夠支撐電動汽車燃氣電子產品架構開發平臺10年的整體功能應用需求，汽車總線網絡為了更好適應現代智能電動汽車的快速發展及其需要正正在面臨著相關技術的不斷革新。有效的應用電子汽車電氣產品架構技術開發成本評估技術體系架構建設技術是開發能夠有效確保電動車型本身架構管理技術開發更加可靠并且科學合理的重要成本技術手段，見下表1。

對于電動車型本身架構的技術開發成本評估，一般從三個大的成本維度技術層面上來進行成本分析：首先電動車型本身架構技術開發過程能否實現能夠同時滿足用戶本身實際使用中的功能管理需求及未來對于用戶本身可能的各種使用方式需求及其成本發生變化;其次電動車型本身架構技術開發過程能否實現能夠同時實現所有電動車型本身架構技術開發成本最優;再次車型架構管理是開發能否實現兼顧能夠滿足用戶本身功能管理需求、開發成本最優的車型架構同時，能否實現能夠同時滿足所有電動汽車本身用戶使用性能成本優化后的配置。

6 結語

隨著現代汽車信息科技的不斷進步，圍繞“四化”的技術需求越來越多，智能駕駛汽車域的電子系統架構將不斷發生重大技術變革。面向未來更高主流智能汽車駕駛新型汽車的基于域多功能域數據計算中央控制器域的汽車集中駕駛自動化的汽車電子系統架構、基于域的汽車區域數據計算中央控制器和多域數據核心中央綜合處理計算的汽車電子系統架構和一種基于域的汽車環形新型智能駕駛主干網和基于域的多域數據中央綜合計算器的電子系統架構的等級解決思路方案都已經認為是具有可行性的解決方案。一種能夠完全滿足基于域的l2/l3等級高級駕駛汽車智能駕駛自動化和輔助電氣系統電子功能架構等級設計需求的智能汽車新型集中駕駛自動化域的新型汽車駕駛電子化和電氣系統電子架構將逐漸發展成為未來更高主流汽車電子系統解決方案思路設計方案。在客戶需求面向未來更高集中自動化的汽車駕駛自動輔助系統等級時，基于域的汽車環形新型智能駕駛主干網和多功能區域中央計算器和數據中心域的電子系統架構域的解決思路方案與其它兩種電子解決思路方案電子架構產品相比，在網絡安全，冗余性和數據備份等多種功能等級方面已經顯得愈加更具有高競爭力和優勢，在技術上也更加的明確具有一定技術性和挑戰性。

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