淺析電子電氣架構(gòu)發(fā)展的六階段

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

博世EEA 發(fā)展六階段 安波福提出智能電氣架構(gòu)（SVC），采用中央計算機(jī)及帶有標(biāo)準(zhǔn)化接口和互聯(lián)網(wǎng)安全網(wǎng)關(guān)，統(tǒng)一供電和數(shù)據(jù)主干網(wǎng)，通過雙環(huán)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實現(xiàn)冗余網(wǎng)絡(luò)。而動力數(shù)據(jù)中心（PDC）可以為周圍的電子系統(tǒng)分配電源，收集并分發(fā)大量原始傳感器數(shù)據(jù)到中央計算機(jī)，在中央計算機(jī)中對它們進(jìn)行處理以實現(xiàn)自動駕駛命令。

區(qū)域控制器為傳感器提供接口，管理電源，并提供區(qū)域算力。作為中央計算平臺的開放式服務(wù)器平臺可動態(tài)分配算力資源，保證汽車即使在關(guān)鍵部位發(fā)生故障的情況下也能安全行駛，從而保證汽車的安全冗余。 ? 為了適應(yīng)市場對電動化的需求，實現(xiàn)從分布式向集中式電子電氣架構(gòu)轉(zhuǎn)變。國內(nèi)外整車企業(yè)已開始建立適合未來的車輛電子電氣架構(gòu)和汽車軟件架構(gòu)，使其可以在不同的車輛計劃、開發(fā)單位和組織之間進(jìn)行協(xié)調(diào)，從而提高開發(fā)的靈活性和創(chuàng)新性，減少開發(fā)時間與風(fēng)險。

國外整車企業(yè)如特斯拉和大眾已實現(xiàn)整車集成至4 個主控ECU，實現(xiàn)整車域控制器軟件開發(fā)，實現(xiàn)軟硬件解耦設(shè)計，并多次通過OTA 升級整車功能。 特斯拉Model S、Model X 再到Model 3 /Y 的電子電氣架構(gòu)演變，推動力是商業(yè)模式及技術(shù)路徑的變革，充分體現(xiàn)了軟件定義車輛的技術(shù)創(chuàng)新。

特斯拉Model 3 ECU 圖示?? 目前最有名的是特斯拉Model 3 采用的架構(gòu)，如上圖。Model 3 車載中央電腦和區(qū)域控制器架構(gòu)，采用Autopilot（自動駕駛）+IVI（信息娛樂系統(tǒng)）+T-BOX（遠(yuǎn)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 三個區(qū)域控制器，實現(xiàn)ECU 整合并對執(zhí)行器供電。徹底拋棄了功能域的概念，實現(xiàn)集中式電子電氣架構(gòu)和區(qū)域控制器方案，通過中央計算模塊（CCM）對不同的區(qū)域ECU 及其部件進(jìn)行統(tǒng)一管理，并通過CAN（（控制器局域網(wǎng)））進(jìn)行通信，并實現(xiàn)了高度集成，高度模塊化，對傳統(tǒng)汽車電子架構(gòu)進(jìn)行了全方位的創(chuàng)新，實現(xiàn)了“軟件定義汽車”，加快了汽車產(chǎn)品迭代速度。實現(xiàn)了算力集中化、服務(wù)附加值提升、內(nèi)部拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡化。特斯拉的準(zhǔn)中央計算EEA 已帶來了線束革命，Model S/Model X 整車線束的長度是3 公里，Model 3 整車線束的長度縮短到了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域控制模塊，以及外部連接和車內(nèi)通信系統(tǒng)域功能，架構(gòu)方案較之前車型簡化，即： ? AICM（智能駕駛與信息娛樂域控制模塊）：連接各類自動駕駛傳感器，綜合執(zhí)行邏輯計算功能，以及完成人機(jī)交互； ? FBCM（前車身控制模塊）/智能配電模塊：負(fù)責(zé)12V 的電池、電源分配和熱管理的功能； ? LBCM（左車身控制模塊）和RBCM（右車身控制模塊）：分別負(fù)責(zé)剩下的車身與便利系統(tǒng)、底盤與安全系統(tǒng)和部分動力系統(tǒng)的功能。

? 德國曼恩商用車（MAN）的中央計算式電子電氣架構(gòu)，以集中化為特征，采用了一個中央控制單元，部署了所有與策略相關(guān)的功能，因此車輛的ECU 也相應(yīng)地減少。剩余的ECU也不再包含任何策略相關(guān)功能，因此新功能的集成發(fā)生在功能架構(gòu)級別，不影響ECU 和CAN通信。另外該EEA 引入了標(biāo)準(zhǔn)化的I/O 模塊，如果車輛新增功能，僅需安裝附加的I/O 模塊以及相關(guān)的執(zhí)行器和ECU。這也為將來的車輛功能和系統(tǒng)提供了良好的可擴(kuò)展性，并使該架構(gòu)與時俱進(jìn)。 ?

大眾為了適應(yīng)市場對電動化的需求，推出了MEB 平臺，實現(xiàn)從分布式向域融合電子電氣架構(gòu)轉(zhuǎn)變。MEB 電子電氣架構(gòu)分為整車控制器（ICAS1）、智能駕駛（ICAS2）和智能座艙（ICAS3）三大域控制器。ICAS1 實現(xiàn)整車所有控制類功能集成，如高壓能量管理、低壓電源管理、扭矩控制、車身電子控制、網(wǎng)關(guān)、存儲等功能；另外ICAS1 連接診斷接口和T-BOX，實現(xiàn)信息安全設(shè)計，并作為OTA 主控ECU 實現(xiàn)整車并行刷寫。

ICAS2 作為智能駕駛運算中心，通過以太網(wǎng)接收ICAS1 的雷達(dá)和攝像頭信息，實現(xiàn)運算處理，并實現(xiàn)對于制動和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的請求。ICAS3 采用一機(jī)多屏控制方式，通過以太網(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AUTOSAR AP，AUTOSAR 自適應(yīng)平臺）和SOA 實現(xiàn)不同應(yīng)用的集成。 ? 沃爾沃的區(qū)域電子電氣架構(gòu)包括Core System（核心系統(tǒng)）和Mechatronic Rim（機(jī)電區(qū)域），如下圖所示。沃爾沃的VIU（Vehicle Integration Unit，整車集成單元）對應(yīng)不同整車區(qū)域的感知、控制與執(zhí)行。沃爾沃的VCU（Vehicle Computation Unit，整車計算單元/整車控制器）對應(yīng)車載中央計算機(jī)，提供整車智能化所需的算力與數(shù)據(jù)存儲。 ?

沃爾沃EEA 架構(gòu)示意圖 奧迪將采取中央集群計算方案（Central Computing Cluster ）。如下圖所示，整車劃分為：驅(qū)動域、能源域、橫縱向控制域、駕駛輔助域、座艙域、車身舒適域、信息安全域；不同的域之間通過高速以太網(wǎng)來進(jìn)行信息交互，域內(nèi)采用CANLIN 等進(jìn)行實時低速通信；新架構(gòu)分為傳感器與執(zhí)行器層和承載不同功能的域?qū)?；車輛的中央計算單元會與企業(yè)的后臺相連接，奧迪的后臺會與HERE 后臺相連，接進(jìn)行數(shù)據(jù)共享。

奧迪EEA 架構(gòu)示意圖 ?

編輯：黃飛

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