智能網聯汽車多域電子電氣架構技術發展研究

摘 要：智能網聯作為汽車行業的重要發展趨勢，是實現汽車行業新四化技術改革的關鍵性支撐技術。創新升級智能網聯汽車操作系統核心技術，不但是落實國家戰略要求，實現汽車制造強國目的，更是掌握自主研發核心技術，打破發達國家對我國技術封鎖的重要途徑。現階段而言，隨著汽車的智能化程度越高、功能越豐富，其對操作系統的要求也越來越高，多域電子電器架構技術的重要性愈發凸顯。基于此，文章在智能網聯汽車多域電子電器架構技術的基礎上，對多域電子電器架構技術發展現狀進行了分析，指出了當前我國智能網聯汽車電子電器架構技術的優勢，并對智能網聯汽車電子電器架構技術發展趨勢進行了探討。

關鍵詞：智能網聯 汽車 多域電子電器架構技術 挑戰 趨勢

截至2023年9月底，全國機動車保有量達4.3億輛。由此可見，汽車早已經成為絕大部分人可以負擔起的消費品，而非奢侈品。在我國汽車數量不斷提高的背景下，汽車行業的競爭態勢尤為劇烈，隨著消費者對汽車要求越來越多元化，如汽車空間、動力、油耗、安全性等內容的基礎上，對于汽車智能化要求越來越突出，是消費者購買汽車的重要影響因素。在汽車行業智能化、電動化、共享化、網聯化的發展過程中，電子設備的數量呈爆發性增長的趨勢，汽車電子電器架構技術成為提高汽車產品市場競爭力的核心，尤其是多域電子電器架構技術的發展與應用，更是有效地降低了汽車的生產制造成本，提高汽車性能與效率。因此，加強對智能網聯汽車電子電器架構技術發展的研究，可以為汽車產業進一步智能化、網絡化、電動化、共享化發展注入內在動力。尤其是在科學技術快速發展的今天，智能網聯汽車電子電器架構技術是汽車行業轉型升級的技術支撐，能否掌握智能網聯汽車電子電器架構技術，是汽車行業格局重塑格局中占據優勢地位的關鍵。

1 智能網聯汽車多域電子電器架構技術概述

1.1 智能網聯汽車

智能網聯汽車（Intelligent Connected Vehicle，ICV），就是以傳感器、控制器、執行器等控制系統，結合車載通信與網絡技術構成的智能駕駛系統，能夠有效地實現環境高度感知、發揮智能輔助、增強協同控制等功能，從而為用戶帶來安全、高效、智能等駕駛體驗。目前來說，ICV技術主要由智能化與網聯化兩方面的內容構成，具有高度的智能化，可以實現脫離網聯信息而進行自主駕駛，由低到高可以實現輔助駕駛到完全自動駕駛。智能網聯汽車通過車載通信設備進行信息之間的交互，如網絡輔助信息、協調感知、協同決策與協同控制。為了滿足消費者的多元化需求，智能網聯汽車的功能愈發豐富，對于其核心技術電子電器架構技術的要求越來越高。可以預見的是，隨著智能網聯汽車智能駕駛的程度越來越高，應用場景越來越復雜與豐富，對于智能網聯汽車電子電器架構技術的要求將會進一步增大。因此，加強對智能網聯汽車電子電器架構技術發展的研究，有利于我們優化與完善ICV系統功能，促進我國汽車行業完成新四化技術改革升級，為我國汽車行業的發展提供關鍵核心的技術支撐[1]。

1.2 多域電子電器架構技術

汽車多域電子電器架構技術可以說是現階段汽車發展的基礎，是支撐汽車智能化發展的關鍵。目前來說，汽車底盤架構與傳統的機械架構不同，其承載著更多的功能性設備，如感應器、傳感器、控制器以及各種線束，從而才能實現智能輔助駕駛以及其他功能。隨著汽車智能化發展程度越高，汽車多域電子電器架構技術的重要性就越發重要，通過各種不同功能設備的有效結合，不但可以實現汽車架構的簡化，還能夠提高汽車的運行效率，為用戶提供完美的駕駛體驗。汽車多域電子電器架構技術隨著科技以及用戶的需求而不斷地進行變化，完整的汽車電子電器架構的開發，主要有以下幾個層面，如需求定義、邏輯功能架構設計、軟件、硬件架構設計以及線束設計等。在智能網聯汽車多域電子電器架構技術中，E/E架構技術可以說是最有效的技術之一，對智能網聯汽車的綜合性能有著重要的影響。

E/E架構作為ICV系統的頂層設計之一，E/E架構的定義就是為了提高汽車整體性能，整合優化汽車電子電器組件的結構性能，提高軟硬件系統的運行效率，最大程度上對汽車組件之間、組件與整車之間的關系進行協調，為其提供相應的指導設計與演變原則。加強對智能網聯汽車多域電子電器架構技術的研究，可以有效發現現階段多域電子電器架構技術的不足，并結合智能網聯汽車發展趨勢，確定智能網聯汽車多域電子電器架構技術的發展重點。綜合來說，智能網聯汽車的發展是推進我國汽車行業新四化的關鍵，而多域電子電器架構技術則是智能網聯汽車發展的重要推動力，這為我國E/E電子電器架構技術的發展注入了內在動力的同時，也是E/E架構設計必須面臨與解決的挑戰。

2 智能網聯汽車多域電子電器架構技術發展現狀

智能網聯汽車多域電子電器架構技術經過多年的發展，E/E架構主要劃分為三種模式，分別是分布式、域集中式以及中央集中式架構模式。

2.1 分布式架構

E/E分布式架構，主要是結合汽車具備的功能對不同的控制器網段進行劃分。每一個電子控制單元的應用都是在滿足特定功能需求基礎上進行研發的，電子控制單元之間的信息傳遞主要依靠CAN總線完成，從而實現對整車性能的優化。在該架構中，每一個電子控制單元都負責一項具體的功能，而在智能網聯汽車上具有上百個電子控制單元。這些電子控制單元不但可以直接驅動對應的執行器與傳感器，還承擔了業務功能的復雜控制邏輯。通過軟硬件的緊密結合，在對每一個功能進行擴展時，都需要增加相應的電子控制單元與通信信號。該架構因為受限于電子控制單元擴展計算能力、功能升級較為困難等問題，導致汽車整體性能提升較為困難。另外，隨著電子控制單元數量的增多，對應的線束也會增多，在無形之中增加了汽車成本，車內空間及裝飾也存在著一定的制約[2]。

2.2 域集中式架構

域集中式架構的出現得益于高算力芯片低成本生產的契機，再結合車載以太網技術的進一步成熟，域集中式架構為傳統的分布式架構在安全、擴展性等方面限制提供了突破的契機。域集中式架構的開發思路基本上就是將數量眾多的電子控制單元的功能按照屬性進行聚類，根據聚類部署相應的域控制器進行主控。域集中式架構中典型的架構模式為中央網關的域集中架構，該架構通過域控制器負責相應區域內的數據處理與決策，對所屬域下面的傳感器、執行器等進行管理。多域之間的數據信息交互則通過中央網關實現。該架構模式可以有效地提高信息交流的安全，加強域間的數據信息交互能力。相比于傳統的電子控制單元，域控制器的軟硬件設施計算能力更強，支持的軟件接口也相對較多，從而實現了智能網聯汽車的系統功能集成度的提升。至于智能網聯汽車的通信方面，域間信息交流傳遞以以往太為主，通信速度與效率大幅提升。

2.3 中央集中式架構

中央集中式架構的出現，是為了進一步簡化智能網聯汽車內容結構的復雜程度，最大程度發揮出算力的作用，對汽車組件的成本進行控制，實現智能網聯汽車安全性的提升。該架構式將域集中架構中的域控制器進行進一步的融合，從而構成一個或多個算力更強的中央計算控制平臺。在中央集中式架構中，傳感器、執行器等內容不在根據功能屬性進行部署，而是按照物理屬性進行劃分，將其接入區域控制區。該架構中，數據信息的采集與執行都是通過區域控制器進行分流傳輸，由中央計算控制平臺完成計算。區域控制器最大的作用便是進行數據信息的采集、通信協議轉化、數據傳輸等功能。通過以太網將多個區域控制器形成環形網絡，最大限度確保通信安全可靠。該架構因為簡化了傳感器、執行器等組件的布局結構，可以有效的縮短線束長度，通過利用中央計算控制平臺進行數據信息的處理與決策，是現階段應用較為廣泛的智能網聯汽車多域電子電器架構技術。

3 智能網聯汽車多域電子電器架構技術的優勢

簡單來說，以E/E架構技術為例，智能網聯汽車多域電子電器架構技術的發展，由分布式架構向域集中式架構在向中央集中式架構進行轉變，其優勢異常明顯。第一，更為集中化的算力。智能網聯汽車在行駛過程中，執行計算工作的基本上就只有部分芯片，大部分獨立功能區域的電子控制單元在不運行時，算力處于閑置狀態，這會導致算力的浪費。而通過集中機構的方式，可以最大程度上發揮處理器的算力，提高系統運行效率，并為用戶帶來全新的駕駛體驗。第二，交互功能的統一，提高智能網聯汽車整體功能的協同。相對于分布式架構而言，集中式架構最大程度上減少了軟硬件的耦合基礎，降低了電子控制單元的數量，使得智能網聯汽車在真正意義上實現了正常性能的最大化開發，有利于降低整車的開發、升級成本。第三，有利于降低智能網聯汽車線束長度，從而降低智能網聯汽車故障率。傳統的分布式機構，因為電子控制單元較多，線束較長，線束之間存在著一定的電測干擾，導致智能網聯汽車的整體故障率較高。而采用集中式架構，則可以減少電子控制單元數量，縮短線束長度，減少線束之間的干擾，從而降低整車的故障率。第四，有利于智能網聯汽車平臺化發展，增強只能網絡汽車的擴展性。在集中式架構下，電子控制單元的作用最弱化，傳感器、執行器等接口實現了標準化、規范化發展，域控制器與區域控制器可以根據實際的需要進行不同匹配方案的設置[3]。

4 智能網聯汽車多域電子電器架構技術的發展趨勢

智能網聯汽車注定是汽車行業必然的發展趨勢，其智能化程度越高，對算力的要求就越強烈，就必須需要更多的傳感器件的支撐。對于未來的智能網聯汽車多域電子電器架構技術來說，隨著各項現代化先進技術的成熟與應用，為多域電子電器架構技術的進一步發展完善提供了支撐。通信技術的發展，使得智能網聯汽車內容通信延遲有效降低，提升了智能網聯汽車整體運行效率，中央集中式架構模式的應用，更是推進了智能網聯其持續愛你跟著云端集中進行演變。隨著智能網聯汽車車載服務器的研發，其高性能的處理能力既可以豐富車載功能軟件的應用，更為第三方服務平臺提供了載體，有利于進一步落實移動概念，為用戶帶來更完美的終端體驗。這是我國智能網聯汽車多余電子電器架構技術發展的主要趨勢，具體內容為以下幾個方面：

4.1 制定明確的汽車產業發展路徑

第一，加強國產自主知識產權產品的研究，并為其提供相應的政策性支持，從而引導車企將多域電子電器架構技術作為未來的核心研究方向，打破西方發達國家對我國的技術壟斷，為我國智能網聯汽車的進一步發展奠定基礎。第二，加強與國內外企業的深入合作，加大智能網聯汽車多域電子電器架構技術的研究創新，完成汽車芯片國產化，提高多域電子電器架構技術的先進性，推動我國軟硬件一體化計算控制平臺的研發。第三，在智能網聯汽車多域電子電器架構技術的發展中，要對軟件標準的兼容性進行統一規范，優化電子電器架構技術下操作系統技術，形成技術優勢[4]。

4.2 加強對多域電子電器架構技術的研究

首先，以重大項目的形式，加強對汽車操作系統關鍵核心技術的研發，為汽車產業的現代化發展與商業化運作奠定基礎。其次，加強對汽車企業的引導，支持汽車企業實現協同創新，整合各種的優勢資源，實現智能網聯汽車多域電子電器架構技術的共研共享，創立汽車產業融合創新平臺。第三，汽車企業應加強與高校、科研機構的深入合作，成立智能網聯汽車多域電子電器架構技術實驗室與技術創新中心，形成產學研用一體化運作模式的同時，加快相應成果轉化，提高我國智能網聯汽車多域電子電器架構技術的競爭力。

4.3 制定統一規范的標準

第一，針對我國智能網聯汽車多域電子電器架構技術中軟件標準不規范的問題，要建立統一規范的標準，為相關軟件的發展進行引導與規劃。第二，結合國際先進的標準化實踐經驗，制定符合我國智能網聯汽車多域電子電器架構技術發展需求的操作系統行業規范，從而形成科學、標準、先進的標準體系與評價體系。第三，對制約智能網聯汽車多域電子電器架構技術發展的問題進行優化解決，如跨平臺、跨系統集成應用兼容性較差的問題，從而為我國智能網聯汽車操作系統的多段部署、跨域鏈接、信息融合與應用奠定基礎[5]。

4.4 重視信息安全防護

在智能網聯汽車多域電子電器架構技術的發展中，為了更為有效的解決智能網聯汽車架構失效隱蔽性與突發性的問題，要對冗余架構下的傳感器、控制器與執行器等進行優化完善，逐步探索與建立高效精準的檢測方法，從而更為快速的查找故障原因，并在此基礎上形成先進的主動重構控制機制，從而確保智能網聯汽車在突發性故障的同時，能夠保持一定的正常行駛的能力，確保用戶的安全。同時，為了保證智能網聯汽車自動駕駛的安全性，要加強其網絡、數據與信息安全的防護，以外部聯網、域間控制、車載網絡通信、控制器等方面的安全，打造高效、精準、多維的防護體系。

5 結語

智能網聯汽車作為汽車行業的主要發展趨勢，現階段智能網聯汽車多域電子電器架構技術主要朝著分布式架構—域集中式架構—中央集中式架構的方向發展，多域電子電器架構技術的重要作用愈發凸顯。而隨著現代化科學技術的發展，智能網聯汽車多域電子電器架構技術未來逐漸會向著拓展域與復合域進行過度，因此，我們要把握時代發展機遇，明確汽車行業發展路徑，加強對多域電子電器架構核心技術的研究，制定統一規范的標準，重視信息安全防護，從而在創新多域電子電器架構技術發展的同時，保證智能網聯企業的安全性，為用戶提供良好的駕駛體驗。

參考文獻：

[1]鄒淵，孫文景，張旭東，等.智能網聯汽車多域電子電氣架構技術發展研究[J].汽車工程，2023，45（06）：895-909.

[2]潘妍，張也，周瑞坤，等.我國智能網聯汽車操作系統研究[J].電子元器件與信息技術，2022，6（05）：142-146.

[3]付朝輝，王華陽.功能架構在電子電氣架構開發中的應用和實踐[J].汽車工程，2021，43（12）：1871-1879.

[4]崔明陽，黃荷葉，許慶，等.智能網聯汽車架構、功能與應用關鍵技術[J].清華大學學報（自然科學版），2022，62（03）：493-508.

[5]李春，聶石啟，司炎鑫，等.自動駕駛汽車電子電氣架構技術開發[J].汽車電器，2021（12）：6-8+12.