電子電氣架構(gòu)演進(jìn)海平面下的冰山

1、智能駕駛、智能座艙是消費(fèi)者能感知到的體驗(yàn)，背后需要強(qiáng)大的傳感器、芯片，更需要先進(jìn)的電子電氣架構(gòu)的支持，電子電氣架構(gòu)決定了智能化功能發(fā)揮的上限。如果沒有先進(jìn)的電子電氣架構(gòu)做支撐，再多表面智能功能的搭載也無法支持車輛的持續(xù)更新和持續(xù)領(lǐng)先，更無法帶來車輛成本降低和生產(chǎn)研發(fā)的高效。當(dāng)前汽車電子電氣架構(gòu)正從分布式走向中央計(jì)算，這個(gè)過程就如同從“諸侯割據(jù)”走向“天下歸一”，由于多重歷史包袱的存在，剛開始控制權(quán)收攏于多個(gè)權(quán)力中心，同是也還存在若干地方政權(quán)，但最終將走到中央集權(quán)，地方只負(fù)責(zé)執(zhí)行統(tǒng)一的政令。伴隨電子架構(gòu)集成化的還有軟件分層解耦，如同一個(gè)政府組織有中央政府、省級、縣級，各級變動(dòng)互不影響，可分層迭代

2、，同時(shí)汽車的通信架構(gòu)也進(jìn)行升級，如同修建覆蓋全國的高速公路網(wǎng)。特斯拉于Model 3 開啟電子電氣架構(gòu)全面變革，其它車企也正處架構(gòu)的快速迭代期，整體看，自主品牌迭代速度較快，多代架構(gòu)同步開發(fā)，此過程伴隨高研發(fā)投入、軟件人才擴(kuò)張，研發(fā)組織變革、整零關(guān)系重塑等，車企從過去的硬件集成者到軟件集成者+硬件集成者，將軟件從過去供應(yīng)商的“黑盒”中提取出來收歸融合于自身的過程是全新和曲折的，通過幾輪迭代，電子電氣架構(gòu)邁向中央計(jì)算是必然趨勢，未來軟件所有權(quán)將收歸主機(jī)廠，車企利潤池將大幅拓寬。一、 中央集中式電子電氣架構(gòu)是軟件定義汽車的前提汽車電子電氣架構(gòu)（EEA，Electrical/Electronic A

3、rchitecture）把汽車中的各類傳感器、ECU（電子控制單元）、線束拓?fù)浜碗娮与姎夥峙湎到y(tǒng)整合在一起完成運(yùn)算、動(dòng)力和能量的分配，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整車的各項(xiàng)功能。如果將汽車比作人體，汽車的機(jī)械結(jié)構(gòu)相當(dāng)于人的骨骼，動(dòng)力、轉(zhuǎn)向相當(dāng)于人的四肢，電子電氣架構(gòu)則相當(dāng)于人的神經(jīng)系統(tǒng)和大腦，是汽車實(shí)現(xiàn)信息交互和復(fù)雜操作的關(guān)鍵。電子電氣架構(gòu)涵蓋了車上計(jì)算和控制系統(tǒng)的軟硬件、傳感器、通信網(wǎng)絡(luò)、電氣分配系統(tǒng)等；它通過特定的邏輯和規(guī)范將各個(gè)子系統(tǒng)有序結(jié)合起來，構(gòu)成實(shí)現(xiàn)復(fù)雜功能的有機(jī)整體。功能車時(shí)代，汽車一旦出廠，用戶體驗(yàn)就基本固化；智能車時(shí)代，汽車常用常新，千人千面，電子電氣架構(gòu)向集中化演進(jìn)是這一轉(zhuǎn)變的前提。從分布式到

4、域控制再到集中式，隨著芯片和通信技術(shù)的發(fā)展，電子電氣架構(gòu)正在發(fā)生巨大的變化。分布式電子電氣架構(gòu)不堪重負(fù)汽車誕生之初是個(gè)純機(jī)械產(chǎn)品，車上沒有蓄電池，車上的設(shè)備亦不需要電力，1927 年博世開發(fā)出鉛蓄電池，從此車上的電子設(shè)備才有了可靠的電力來源。大規(guī)模集成電路的發(fā)展讓汽車電子得以快速發(fā)展，發(fā)動(dòng)機(jī)定時(shí)點(diǎn)火控制系統(tǒng)、電控燃油噴射系統(tǒng)、自動(dòng)變速箱控制系統(tǒng)、牽引力控制系統(tǒng)、電控懸架系統(tǒng)、電控座椅、電控車窗、儀表、電控空調(diào)、汽車電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)等，逐步成為了汽車不可或缺的組成部分。汽車電子控制技術(shù)逐步發(fā)展壯大，為消費(fèi)者提供了更高性能、更舒適、更安全的出行工具。早期分布式的電子電氣架構(gòu)下，每個(gè) ECU 通常只

5、負(fù)責(zé)控制一個(gè)單一的功能單元，彼此獨(dú)立，分別控制著發(fā)動(dòng)機(jī)、剎車、車門等部件，常見的有發(fā)動(dòng)機(jī)控制器（ECM）、傳動(dòng)系統(tǒng)控制器（ TCM）、制動(dòng)控制器（BCM）、電池管理系統(tǒng)（BMS）等。各個(gè)ECU 之間通過CAN（Controller Area Network，控制器域網(wǎng)絡(luò)）總線或者LIN（Local Interconnect Network，局部互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)）總線連接在一起，通過廠商預(yù)先定義好的通信協(xié)議交換信息。隨著整車電子電氣產(chǎn)品應(yīng)用的增加，ECU 的數(shù)量從幾十個(gè)快速增加到 100 多個(gè)，ECU 數(shù)量越多，對應(yīng)的總線的線束長度必將越長，線束重量也相應(yīng)增加（2007 年上市的奧迪 Q7 和保時(shí)捷卡宴

6、的總線長度超 6km，總重量超 70kg，是全車重量僅次于發(fā)動(dòng)機(jī)的部件），這就導(dǎo)致整車成本增加、汽車組裝的自動(dòng)化水平低。圖表1 汽車電子發(fā)展歷程圖表2 汽車電子的應(yīng)用分類191019501960197019801990年代年代年代年代年代年代自動(dòng)變速箱牽發(fā)動(dòng)機(jī)引力控起動(dòng)機(jī)晶體管收音機(jī)交流發(fā)電機(jī)定時(shí)點(diǎn)火電控燃油噴射制。制動(dòng)防抱死。電子控制懸架。安全氣囊等汽車電子穩(wěn)定控制等一本書讀懂無人駕駛、一本書讀懂無人駕駛、分布式計(jì)算導(dǎo)致了車內(nèi)信息孤島、算力浪費(fèi)、軟硬件耦合深，主機(jī)廠嚴(yán)重依賴供應(yīng)商。傳統(tǒng)汽車供應(yīng)鏈中，不同的 ECU 來自不同供應(yīng)商，不同的硬件有不同的嵌入式軟件和底層代碼，整車軟件實(shí)際上是很多獨(dú)

7、立的、不兼容的軟件混合體，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)缺乏兼容性和擴(kuò)展性。車廠要進(jìn)行任何功能變更都需要和許多不同的供應(yīng)商去協(xié)商軟硬件協(xié)調(diào)開發(fā)問題，每新增一個(gè)新功能都需要增加一套 ECU 和通信系統(tǒng)，耗時(shí)長，流程繁瑣。且由于每個(gè) ECU 綁定一個(gè)具體功能，無法實(shí)現(xiàn)橫跨多個(gè) ECU/傳感器的復(fù)雜功能，亦無法通過 OTA（Over-the-Air）來保持汽車軟件的持續(xù)更新。分布式電子電氣架構(gòu)導(dǎo)致通信帶寬瓶頸。智能網(wǎng)聯(lián)車功能越來越復(fù)雜，車輛傳感器數(shù)量增加，由此產(chǎn)生的數(shù)據(jù)傳輸及處理的實(shí)時(shí)性要求提高，汽車內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)量呈指數(shù)級增長趨勢，傳統(tǒng)的 FlexRay、LIN 和 CAN 低速總線已無法提供高帶寬通信能力，也無

8、法適應(yīng)數(shù)據(jù)傳輸及處理的實(shí)時(shí)性要求。圖表3 汽車分布式架構(gòu)面臨的問題和瓶頸 資料來源：我們用一個(gè)具體的例子來說明分布式電子電氣架構(gòu)下的弊端：假設(shè)車廠需要修改一個(gè)雨刷總成的功能，由于每一款車在開發(fā)流程中的既定節(jié)點(diǎn)上，都要對雨刷總成進(jìn)行定義、標(biāo)定和驗(yàn)證，后續(xù)修改即相當(dāng)于二次開發(fā)，車企需要重新和雨刷供應(yīng)商簽合同，重新做各個(gè)層級的標(biāo)定和驗(yàn)證。顯然這樣一種面向硬件的工程化體系和流程，在車輛越來越復(fù)雜的未來，是無法支撐產(chǎn)品的快速迭代進(jìn)化的。解決之道就是把硬件標(biāo)準(zhǔn)化。雨刷總成是一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械部件，雨刷所需的傳感器可調(diào)用車輛上搭載的攝像頭或其他傳感器，一旦感應(yīng)到擋風(fēng)玻璃透明度下降，車輛即可通過軟件控制讓雨刷

9、自動(dòng)啟動(dòng)合適的工作模式，這就實(shí)現(xiàn)了軟件定義雨刷功能的目的。當(dāng)各種不同的總成、模塊都標(biāo)準(zhǔn)化以后，就可以通過中央控制器里的軟件來實(shí)現(xiàn)更高等級的智能，就像手機(jī)上運(yùn)行的多個(gè) APP，既可大幅縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，也可廣泛采用標(biāo)準(zhǔn)化的零部件，有助于企業(yè)控制成本和質(zhì)量。比如一家零部件企業(yè)開發(fā)和生產(chǎn)一款標(biāo)準(zhǔn)化的雨刷，然后賣給各家整車企業(yè)，其價(jià)格會(huì)非常便宜；同時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)化硬件的標(biāo)定和驗(yàn)證都可適當(dāng)簡化，從而進(jìn)一步節(jié)省開發(fā)時(shí)間和成本。汽車電子電氣架構(gòu)向中央計(jì)算邁進(jìn)汽車分布式電子電氣架構(gòu)已不能適應(yīng)汽車智能化的進(jìn)一步進(jìn)化。高度集成是解決之道。基于少量高性能處理器打造汽車的“大腦”，通過一套新型的電子電氣架構(gòu)，形成快速傳遞信

10、息的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”和“血管”，以控制和驅(qū)動(dòng)所有電子件和傳感器。少量的高性能計(jì)算單元替代過去大量分布式 MCU（微控制單元），多個(gè)分散的小傳感器集成為功能更強(qiáng)的單個(gè)傳感器，汽車功能逐步整合集中，ECU 的減負(fù)意味著把整車原先搭載的幾十上百個(gè) ECU 逐一進(jìn)行軟硬件剝離，再把功能主要通過軟件遷移到域控制器（域控制器是指域主控硬件、操作系統(tǒng)、算法和應(yīng)用軟件等幾部分組成的整個(gè)系統(tǒng)的統(tǒng)稱）中，如自動(dòng)駕駛、娛樂、網(wǎng)關(guān)等，在域控制器架構(gòu)的基礎(chǔ)上，更進(jìn)一步把不同功能的域進(jìn)行整合，就到了跨域融合階段，再進(jìn)一步到中央計(jì)算+位置域階段。華為判斷到 2030 年電子電氣架構(gòu)將演進(jìn)為中央計(jì)算平臺(tái)+區(qū)域接入+大帶寬車載通信

11、的計(jì)算和通信架構(gòu)。汽車電子電氣架構(gòu)的升級主要體現(xiàn)在硬件架構(gòu)、軟件架構(gòu)、通信架構(gòu)三方面：硬件架構(gòu)從分布式向域控制/中央集中式方向發(fā)展、軟件架構(gòu)從軟硬件高度耦合向分層解耦方向發(fā)展、通信架構(gòu)由LIN/CAN 總線向以太網(wǎng)方向發(fā)展。圖表4 EEA 演進(jìn)各階段特點(diǎn)軟件開發(fā)環(huán)境不一致可擴(kuò)展性差ECU 之間協(xié)調(diào)困難低速通信：CAN/LIN面向服務(wù)的架構(gòu)按功能劃分的集中化加速軟硬件分離以太網(wǎng)作為骨干網(wǎng)開放式軟件平臺(tái) 中央層區(qū)架構(gòu)資源池化云計(jì)算+單車計(jì)算 資料來源：博世、地平線，博世給出的電子電氣架構(gòu)路線圖分為六個(gè)階段，已成行業(yè)共識：分布式階段（包括模塊化、集成化）域集中式（包括集中化、域融合）、中央集中式（包

12、括車載電腦、車云計(jì)算）。圖表5 博世將汽車電子電氣架構(gòu)的演進(jìn)劃分為六個(gè)階段資料來源：博世、模塊化階段。1）一個(gè) ECU 負(fù)責(zé)特定的功能，比如車上的燈光對應(yīng)有一個(gè)控制器，門對應(yīng)有一個(gè)控制器，無鑰匙系統(tǒng)對應(yīng)有一個(gè)控制器。隨著汽車功能增多這種架構(gòu)日益復(fù)雜無法持續(xù)。2）集成化階段，單個(gè) ECU 負(fù)責(zé)多個(gè)功能，ECU數(shù)量較上一階段減少。在這兩個(gè)階段，汽車電子電氣架構(gòu)仍處于分布式階段，ECU 功能集成度較低。功能域控階段。功能域即根據(jù)功能劃分的域控制器，最常見的是如博世劃分的五個(gè)功能域（動(dòng)力域、底盤域、車身域、座艙域、自動(dòng)駕駛域）。域控制器間通過以太網(wǎng)和 CANFD（CAN with Flexible D

13、ata-Rate）相連，其中座艙域和自動(dòng)駕駛域由于要處理大量數(shù)據(jù)，算力需求逐步增長。動(dòng)力總成域、底盤域、車身域主要涉及控制指令計(jì)算及通訊資源，算力要求較低?？缬蛉诤想A段。在功能域基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步降低成本和增強(qiáng)協(xié)同，出現(xiàn)了跨域融合，即將多個(gè)域融合到一起，由跨域控制單元進(jìn)行控制。比如將動(dòng)力域、底盤域、車身域合并為整車控制域，從而將五個(gè)功能域（自動(dòng)駕駛域、動(dòng)力域、底盤域、座艙域、車身域）過渡到三個(gè)功能域（自動(dòng)駕駛域、智能座艙域、車控域）。圖表6 博世劃分的功能域資料來源：博世、圖表7 聯(lián)合電子開發(fā)的電子電氣架構(gòu)資料來源：聯(lián)合電子，中央計(jì)算+位置域階段。隨著功能域的深度融合，功能域逐步升級為更加通用的

14、計(jì)算平臺(tái)，從功能域跨入位置域（如中域、左域、右域）。區(qū)域控制器平臺(tái)（Zonal Control Unit，ZCU）是整車計(jì)算系統(tǒng)中某個(gè)局部的感知、數(shù)據(jù)處理、控制與執(zhí)行單元。它負(fù)責(zé)連接車上某一個(gè)區(qū)域內(nèi)的傳感器、執(zhí)行器以及 ECU 等，并負(fù)責(zé)該位置域內(nèi)的傳感器數(shù)據(jù)的初步計(jì)算和處理，還負(fù)責(zé)本區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)換。位置域?qū)崿F(xiàn)就近布置線束，降低成本，減少通信接口，更易于實(shí)現(xiàn)線束的自動(dòng)化組裝從而提高效率。傳感器、執(zhí)行器等就近接入到附近的區(qū)域控制器中，能更好實(shí)現(xiàn)硬件擴(kuò)展，區(qū)域控制器的結(jié)構(gòu)管理更容易。區(qū)域接入+中央計(jì)算保證了整車架構(gòu)的穩(wěn)定性和功能的擴(kuò)展性，新增的外部部件可以基于區(qū)域網(wǎng)關(guān)接入，硬件的可插拔設(shè)計(jì)支

15、持算力不斷提升，充足的算力支持應(yīng)用軟件在中央計(jì)算平臺(tái)迭代升級。在一項(xiàng)針對某家整車制造商的研究中，安波福發(fā)現(xiàn)，使用區(qū)域控制器可以整合 9 個(gè) ECU，并少用數(shù)百根單獨(dú)電線，從而使車輛的重量減少了 8.5 千克。減重有助于節(jié)能，并延長電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程。此外，由于區(qū)域控制器將車輛的基本電氣結(jié)構(gòu)劃分為更易于管理的組成部分，更容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化線束組裝。圖表8 華為的計(jì)算與通信架構(gòu)資料來源：華為，圖表9 中央計(jì)算+區(qū)域控制器架構(gòu) 資料來源：安波福，汽車云計(jì)算階段。將汽車部分功能轉(zhuǎn)移至云端，車內(nèi)架構(gòu)進(jìn)一步簡化。車的各種傳感器和執(zhí)行器可被軟件定義和控制，汽車的零部件逐步變成標(biāo)準(zhǔn)件，徹底實(shí)現(xiàn)軟件定義汽車功能。圖

16、表10 汽車電子電氣架構(gòu)各階段特點(diǎn)資料來源:德勤，汽車電子電氣架構(gòu)的演進(jìn)為軟硬件解耦提供了有力支撐，高度中心化的電子電氣架構(gòu)帶來計(jì)算集中化、軟硬件解耦、平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)化、功能定制化。1）算力趨向于集中，眾多的ECU 集中到幾個(gè)強(qiáng)大的算力平臺(tái)，為軟件運(yùn)行提供了算力基礎(chǔ)；2）底層軟件和代碼開始打通，操作系統(tǒng)為核心的軟件生態(tài)開始建立，軟件可以實(shí)現(xiàn)持續(xù)迭代，OTA 發(fā)展提速；3）域控制器+時(shí)間敏感以太網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速處理和傳輸，為軟件應(yīng)用的發(fā)展創(chuàng)造了條件。圖表11 集中式電子電氣架構(gòu)是軟件定義汽車的基石 資料來源：博世、安波福、華為、二、 各主機(jī)廠的電子電氣架構(gòu)進(jìn)度對比未來汽車產(chǎn)品最核心的技術(shù)是電子電氣

17、架構(gòu)，汽車電子電氣架構(gòu)由分散式、嵌入式逐漸向集中式、集成式的方向發(fā)展，最終的理想狀態(tài)應(yīng)該是形成一個(gè)汽車中央大腦（one brain），統(tǒng)一管理各種功能。電子電氣架構(gòu)類似于“中央政府”，可對汽車的各種功能進(jìn)行統(tǒng)籌管理，避免“諸侯割據(jù)、政令不一”。開始的時(shí)候這個(gè)“中央政府”可能會(huì)管得少一些，“地方諸侯”還依然保有一定控制權(quán)，但之后“中央政府”一定會(huì)管得越來越多，最終地方行政機(jī)構(gòu)只接收“中央政府”指令并予以高效執(zhí)行，以確保車輛整體表現(xiàn)最優(yōu)。由于過去汽車上控制器相互獨(dú)立，軟件為嵌入式，整車做最終硬件集成即可。未來隨著 ECU 的減負(fù)，原先高度分散的功能集成至域控制器，主機(jī)廠必須自己掌握中央控制系統(tǒng)，否

18、則就會(huì)失去對汽車產(chǎn)品的控制權(quán)。而把原本高度分散的控制功能逐步整合統(tǒng)一起來是傳統(tǒng)車企的全新必修課，因此車企對電子電氣架構(gòu)的掌握是分步的、漸進(jìn)式的。特斯拉 Model3 開啟了電子電氣架構(gòu)大變革，出現(xiàn)中央計(jì)算雛形+位置域，縮短 50%整車線束，未來目標(biāo)是將整車線束降至 100 米，在電子架構(gòu)方面，特斯拉領(lǐng)先傳統(tǒng)車企 6 年以上。除特斯拉以外，目前大部分的車企的電子電氣架構(gòu)仍處于早期的功能域控制器階段，即部分功能集中到了功能域控制器，但還有保留較多分布式模塊，即“分布式 ECU+域控制器”的過渡方案，避免因?yàn)樽兏锍潭忍髮?dǎo)致額外的風(fēng)險(xiǎn)及成本。大部分企業(yè)規(guī)劃的下一代跨域融合電子電氣架構(gòu)將于 2022

19、年量產(chǎn)，以實(shí)現(xiàn)軟件高度集中于域控制器，逐步減少分布式 ECU。到 2025 年部分車企落地中央計(jì)算+區(qū)域控制器的電子電氣架構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)軟硬件的進(jìn)一步集成，軟件所有權(quán)逐步收歸主機(jī)廠。朝著“中央計(jì)算+區(qū)域控制”的架構(gòu)演進(jìn)的過程可能長達(dá) 5-10 年。圖表12 主流車企電子電氣架構(gòu)進(jìn)化節(jié)奏不一資料來源：汽車電子設(shè)計(jì)，奧迪 A8 小試牛刀2018 年推出的奧迪 A8 率先實(shí)現(xiàn)了輔助駕駛功能的集成式控制，取代了 ECU 相互分離的分布式的輔助駕駛系統(tǒng)。除自動(dòng)駕駛域集成外，其余底盤+安全、動(dòng)力、車身、娛樂四大域仍然采用分布式架構(gòu)。其自動(dòng)駕駛域控制器由 4 塊芯片組成，Mobileye EyeQ3 負(fù)責(zé)視覺

20、感知計(jì)算，如交通信號識別、行人監(jiān)測、碰撞報(bào)警，車道線識別、光線探測。英偉達(dá) K1 負(fù)責(zé)圖像融合計(jì)算，如駕駛員監(jiān)測、360 全景攝像頭的圖像處理。英 特爾 Cyclone V 負(fù)責(zé)目標(biāo)融合、地圖融合、停車輔助、預(yù)剎車燈。英飛凌的Aurix TC297 負(fù)責(zé)通信處理。這個(gè)自動(dòng)駕駛域控制器軟件開發(fā)由奧地利軟件公司TTTech 完成，德爾福提供硬件集成。圖表13 2018 款?yuàn)W迪 A8 域控制器資料來源：奧迪，特斯拉 Model3 開啟電子電氣架構(gòu)的全面變革特斯拉是汽車電子電氣架構(gòu)的全面變革者，2012 年Model S 有較為明顯的功能域劃分，包括動(dòng)力域、底盤域、車身域，ADAS模塊橫跨了動(dòng)力和底盤

21、域，由于傳統(tǒng)域架構(gòu)無法滿足自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展和軟件定義汽車的需求，為解耦軟硬件，搭載算力更強(qiáng)大的主控芯片，必須先進(jìn)行電子電氣架構(gòu)的變革，因此 2017 年特斯拉推出的 Model3 突破了功能域的框架，實(shí)現(xiàn)了中央計(jì)算+區(qū)域控制器框架，通過搭建異域融合架構(gòu)+自主軟件平臺(tái)，不僅實(shí)現(xiàn)軟件定義汽車，還有效降低整車成本，提高效率： 1）Model 3 整車三個(gè)控制器，有效降低物料成本；2）硬件集成為軟件，為汽車深度的控制和維護(hù)提供基礎(chǔ)；3）自主軟件平臺(tái)通過模塊化支持?jǐn)U展復(fù)用。特斯拉Model3 基本實(shí)現(xiàn)了中央集中式架構(gòu)的雛形，不過 Model3 距離真正的中央集中式架構(gòu)還有相當(dāng)距離：通訊架構(gòu)以 CAN總

22、線為主，中央計(jì)算模塊只是形式上將影音娛樂 MCU、自動(dòng)駕駛FSD 以及車內(nèi)外聯(lián)網(wǎng)模塊集成在一塊板子上，且各模塊獨(dú)立運(yùn)行各自的操作系統(tǒng)。但無論如何，Model3 已經(jīng)踐行了中央計(jì)算+區(qū)域控制的電子電氣架構(gòu)理念框架，領(lǐng)先傳統(tǒng)車企 6年左右。特斯拉三代車的電子電氣架構(gòu)演進(jìn)背后的實(shí)質(zhì)是不斷把車輛功能從供應(yīng)商手中拿回來自主開發(fā)的過程。Model3 的自動(dòng)駕駛模塊、娛樂控制模塊、其它區(qū)域控制器、熱管理均為自主設(shè)計(jì)開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了整車主要模塊自主，不依賴 Tier1，即使沒有實(shí)現(xiàn)自主的模塊，特斯拉也與供應(yīng)商進(jìn)行了聯(lián)合開發(fā)，比如特斯拉將自己的軟件加入到了博世為其提供的 ibooster 里，通過軟件更新實(shí)現(xiàn)剎車距

23、離變短。通過三款車型的演進(jìn)，特斯拉的新型電子電氣架構(gòu)不僅實(shí)現(xiàn)了ECU 數(shù)量的大幅減少、線束大幅縮短（MODEL S 線束 3000米，Model 3 減少一半以上），更打破了汽車產(chǎn)業(yè)舊有的零部件供應(yīng)體系（即軟硬件深度耦合打包出售給主機(jī)廠，主機(jī)廠議價(jià)能力差，后續(xù)功能調(diào)整困難），真正實(shí)現(xiàn)了軟件定義汽車，特斯拉的 OTA 可以改變制動(dòng)距離、開通座椅加熱，提供個(gè)性化的用戶體驗(yàn)，由于突破了功能域，特斯拉的域控制器橫跨車身、座艙、底盤及動(dòng)力域，這使得車輛的功能迭代更為靈活，用戶可以體驗(yàn)到車是常用常新的，與之形成鮮明對比的是，大部分傳統(tǒng)車廠的OTA 僅限于車載信息娛樂等功能。特斯拉為了更好地發(fā)揮軟件的作用，

24、實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)駕駛主控芯片這一最為核心的智能硬件的自研自制（特斯拉認(rèn)為芯片的專用設(shè)計(jì)使得其上的軟件運(yùn)行更高效），這意味著后續(xù)特斯拉車輛的升級速度、功能的部署都不再依賴外部 SOC 芯片供應(yīng)商，真正將車輛的靈魂掌握在自己手中。圖表14 特斯拉電子電氣架構(gòu)演進(jìn)歷史 資料來源：黃少堂軟件定義汽車，架構(gòu)定義軟件，Model 3 整車四個(gè)控制器包括中央計(jì)算模塊（CCM）、左車身控制模塊(BCM LH)、右車身控制模塊(BCM RH)和前車身控制模塊（BCM FH）四大域控制器。左車身控制模塊負(fù)責(zé)左車身便利性控制以及轉(zhuǎn)向、制動(dòng)、助力等。右車身控制模塊負(fù)責(zé)右車身便利性控制、底盤安全系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、熱管理等。中央

25、計(jì)算模塊包括自動(dòng)駕駛模塊、信息娛樂模塊、車內(nèi)外通信連接，共用一套液冷系統(tǒng)。自動(dòng)駕駛及娛樂控制模塊接管與輔助駕駛有關(guān)的傳感器攝像頭、毫米波雷達(dá)，將對算力需求較高的智能駕駛、信息娛樂放在一起，便于智能硬件持續(xù)升級，2019 年特斯拉推出自研FSD 芯片替換了基于英偉達(dá)Drive PX2 芯片組，AI 計(jì)算性能提升達(dá) 21 倍，隨著特斯拉將自動(dòng)駕駛最核心的計(jì)算硬件實(shí)現(xiàn)自研，特斯拉大幅提升了相對于競爭對手的領(lǐng)先優(yōu)勢。操作系統(tǒng)基于開源 Linux進(jìn)行定制化裁剪，并自研中間件，軟硬件均實(shí)現(xiàn)了自主可控，車型功能迭代更新速度加快，整車開發(fā)成本降低。圖表15 特斯拉Model 3 電子電氣架構(gòu)資料來源：特斯拉，

26、圖表16 特斯拉自動(dòng)駕駛主控芯片發(fā)展歷程HW3HW2.5HW2HW1計(jì)算平臺(tái)發(fā)布2014.102016.102017.7 2019.4日期處理平臺(tái)Mobileye Eye Q3英偉達(dá) Drive PX2英偉達(dá) Drive PX2+特斯拉 FSD芯片特斯拉在前三代產(chǎn)品中積累了對自動(dòng)規(guī)劃駕駛算法和軟件的深度理解遭遇瓶頸，供應(yīng)商的芯片無法滿足特斯拉對于成本功耗算力平衡目標(biāo)的要求按需定制，從軟件需求倒推芯片需求，實(shí)現(xiàn)差異化競爭資料來源：特斯拉，地平線，大眾 ID 系列電子電氣架構(gòu)大眾汽車已經(jīng)從 MQB 平臺(tái)車型的分布式電子電氣架構(gòu)升級為 MEB 平臺(tái) ID 系列車型上采用的三個(gè)功能域的電子電氣架構(gòu)。按

27、規(guī)劃，基于大眾MEB 平臺(tái)的 ID 系列電子電氣架構(gòu)為E1.1 版，2023 年在PPE 平臺(tái)搭載E1.2 版，到 2025 年后才進(jìn)化到 E2.0 版。大眾的E3 架構(gòu)主要由車輛控制域（ICAS1）、智能駕駛域（ ICAS2）和智能座艙域（ICAS3）組成，其中智能駕駛域 ICAS2尚未開發(fā)完成，量產(chǎn)車型上搭載的依然是分布式架構(gòu)方案，大眾 ID 系列的電子電氣架構(gòu)雖然有三個(gè)功能域，但同時(shí)依然保留了較多分布式模塊，大眾 ID4 有 52 個(gè)ECU，兩倍于特斯拉 Model Y ECU 數(shù)量。國產(chǎn) ID4 輔助駕駛功能由Mobileye 單目攝像頭+前長距雷達(dá)+兩個(gè)后角雷達(dá)實(shí)現(xiàn)，作為平價(jià)電動(dòng)車，

28、在自動(dòng)駕駛域控制器這塊暫時(shí)沒有選擇跟特斯拉和中國新勢力去PK。圖表17 大眾電子電氣架構(gòu)時(shí)間推進(jìn)規(guī)劃資料來源：大眾汽車，圖表18 大眾 ID4 的車輛控制域、信息娛樂域控制器 i C AS3 娛樂系統(tǒng)域i C AS1 車輛控制域操作系統(tǒng)安卓/Linux/QNXLinux域控制器LG 電子德國大陸處理器芯片 三星 Auto V9 芯片瑞薩 R-CAR M3資料來源：大眾汽車，佐思車研，圖表19 大眾 MEB 平臺(tái)車型當(dāng)前智能駕駛方案為分布式 資料來源：大眾汽車，Vehicle大眾 ID 系列車型 2021 年完成 7 萬臺(tái)交付量，低于前期規(guī)劃。中國作為大眾最重要的單一市場，智能化這塊也正在加速追

29、趕，2022 年大眾軟件公司 CARIAD 在中國成立子公司，據(jù)其中國子公司首席執(zhí)行官介紹，該公司的核心業(yè)務(wù)是針對 MEB平臺(tái)進(jìn)行軟件研發(fā)，2022 年下半年啟動(dòng) OTA 功能，第二是針對高端平臺(tái)（PPE 在華首款車 2024 年投產(chǎn)）做中國本土化、數(shù)字化產(chǎn)品，包括高級駕駛輔助系統(tǒng)，其智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)也要與中國的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)相結(jié)合；第三是圍繞 2025 年后 SSP 平臺(tái)做軟件研發(fā)。結(jié)合大眾汽車 2030NEW auto 的規(guī)劃，軟件自研比例要上升到 60%，軟件研發(fā)保持自主的好處是實(shí)現(xiàn)敏捷（包括開發(fā)和維護(hù)）和體現(xiàn)產(chǎn)品差異化，其中本地化也是外資在中國提升智能化的必要且關(guān)鍵的一環(huán)，最終目的是打造吸引

30、中國用戶的有競爭力的產(chǎn)品。我們看一下幾款同一時(shí)間面世的三款電動(dòng)車的電子電氣架構(gòu)的對比，雖然大眾ID系列也號稱是用三個(gè)域控制器代替過去70+分布式 ECU，但實(shí)際上依然保有較多 ECU 數(shù)量，ID3 之前由于出現(xiàn)大面積的軟件 BUG 而遲遲未按期交付，這也反映出傳統(tǒng)車廠即使選擇進(jìn)行電子電氣架構(gòu)大變革，但若自身人才結(jié)構(gòu)及軟件實(shí)力尚不足夠，就依然會(huì)嚴(yán)重依賴外部供應(yīng)商，造成步子邁得太大帶來額外風(fēng)險(xiǎn)。所以大部分主機(jī)廠選擇的做法是走漸進(jìn)式路線，隨著自身軟件實(shí)力提升逐步收歸軟件主導(dǎo)權(quán)。2021 年 Munro & Associates 工程公司比較了特斯拉Model Y、福特 Mach-E 和大眾 ID.4

31、 電氣架構(gòu)之間的差異。涉及三款電動(dòng)車內(nèi)ECU 的數(shù)量、CAN 總線的數(shù)量、以太網(wǎng)的使用、LIN 總線、LVDS（Low-Voltage Differential Signaling，低電壓差分信號）通道的使用、音頻、保險(xiǎn)絲和繼電器的使用等方面。特斯拉 Model Y 集成度明顯更高，其 ECU 數(shù)量是 ID4 的一半，福特和大眾還保留了較多的現(xiàn)成的分布式ECU，特斯拉的 LIN（本地互連網(wǎng)絡(luò)）數(shù)量也僅為大眾 ID4 和福特Mach-E 的一半。 Tesla 中 CAN（控制器局域網(wǎng)）總線的數(shù)量更高，由于攝像頭數(shù)量增加，特斯拉的低壓差分信號（LVDS）使用量是福特和大眾汽車的三倍以上，大眾汽車的

32、以太網(wǎng)的使用更多。特斯拉從 Model 3 開始車輛的低壓電氣部分不采用任何保險(xiǎn)絲盒繼電器。圖表20 大眾 ID4、Model Y、福特 Mach E 電子電氣架構(gòu)對比三款車的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、ECU 數(shù)量對比大眾 ID4特斯拉 Model Y福特 Mach EECUs522651CAN7108CAN-FD6some CAN busesFD Capable1Ethernnet1224Lin9masters,43slaves5masters,24slaves13masters,44slavesLVDS3103OTHERA2B,BroadRA2B三款車的配電模塊、保險(xiǎn)絲、繼電器數(shù)量對比 大眾 ID4特斯拉

33、 Model Y福特 Mach E12V 保險(xiǎn)絲7708812V 繼電器7022配電模塊 303 Munro & Associates，3IS，小鵬汽車 G9 電子電氣架構(gòu)具領(lǐng)先性新勢力三強(qiáng)中小鵬汽車在電子電氣架構(gòu)方面走得比較領(lǐng)先，隨著車型從 G3、P7 和 P5，迭代到 G9 的這套 X-EEA3.0 電子電氣架構(gòu)，已經(jīng)進(jìn)入到中央集中式電子電氣架構(gòu)。憑借領(lǐng)先一代的架構(gòu)，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(tǒng)的量產(chǎn)車。小鵬 P7 搭載小鵬第二代電子電氣架構(gòu)，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、車身域控制器

34、、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(tǒng) ECU；混合設(shè)計(jì)傳統(tǒng)的信號交互和服務(wù)交互成為并存設(shè)計(jì)。因此 CAN 總線和以太網(wǎng)總線并存，大數(shù)據(jù)/實(shí)時(shí)性交互均得以保證；以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)少，對網(wǎng)關(guān)要求低。小鵬第二代電子電氣架構(gòu)實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)ECU 數(shù)量減少約 60%，硬件資源實(shí)現(xiàn)高度集成，大部分的車身功能遷移至域控制器，中央處理器可實(shí)現(xiàn)支持儀表、信息娛樂系統(tǒng)以及智能車身相關(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，支持車與車的局域網(wǎng)的通信，支持車與云端的互聯(lián)，車與遠(yuǎn)程數(shù)字終端的連接功能。小鵬汽車的智能駕駛域控制器，集成了高速 NGP、城市GNP 及泊車

35、功能。小鵬輔助駕駛采用激光雷達(dá)視覺融合方案，與特斯拉的純視覺方案不同，這就導(dǎo)致兩者硬件架構(gòu)不同，對于通訊帶寬、計(jì)算能力的要求也不一樣。圖表21 小鵬汽車電子電氣架構(gòu)演進(jìn)歷史2018 年2021 年2022 年首搭于 G3首搭于 P7首搭于 G9EEA1.0 EEA2.0 EEA3.0 分布式 ECU多模塊，布線復(fù)雜，局部 OTA 40%整車數(shù)據(jù)上傳基于信號，靜態(tài)固化的控制策略低帶寬主干網(wǎng)為 500kbps CAN功能域控制器，布線簡單 高算力 SOC 平臺(tái)、高帶寬通信覆蓋座艙域與智駕域90%+整車數(shù)據(jù)上傳基于服務(wù) SOA 功能架構(gòu)高帶寬，主干網(wǎng)為百/千兆以太網(wǎng) 5G/V2X中央超算+區(qū)域控制器

36、整車無感 OTA，升級時(shí)間小于 30 分鐘標(biāo)準(zhǔn)化整車級 OS軟硬件徹底解耦，智能功能 APP 化超帶寬網(wǎng)絡(luò)通信超級智能生態(tài)資料來源：小鵬汽車、圖表22 小鵬汽車第二代電子電氣架特點(diǎn)資料來源：小鵬汽車，小鵬汽車將其 X-EEA3.0 電子電氣架構(gòu)稱為“讓智能汽車在未來永不落伍的秘密”。根據(jù)公司披露的首搭于 G9 的電子電氣架構(gòu)的信息，未來 G9 可以升級和優(yōu)化的潛力較大。X-EEA 3.0 硬件架構(gòu)方面，采用中央超算（C-DCU）+區(qū)域控制（Z-DCU）的硬件架構(gòu)，中央超算包含車控、智駕、座艙 3個(gè)域控制器，區(qū)域控制器為左右域控制器，將更多控制件分區(qū)，根據(jù)就近配置的原則，分區(qū)接管相應(yīng)功能，大幅縮

37、減線束。得益于小鵬汽車的全棧自研能力，新架構(gòu)做到了硬件和軟件的深度集成，不僅實(shí)現(xiàn)軟硬件解耦，也實(shí)現(xiàn)軟件分層解耦，可使得系統(tǒng)軟件平臺(tái)、基礎(chǔ)軟件平臺(tái)、智能應(yīng)用平臺(tái)分層迭代，把車輛的底層軟件和基礎(chǔ)軟件與智能、科技、性能相關(guān)的應(yīng)用軟件脫離開，在開發(fā)新功能時(shí)，只需要對最上層的應(yīng)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，用戶也能夠享受到車的快速迭代。系統(tǒng)軟件平臺(tái)：基于外購代碼做部分定制開發(fā)，隨整車基礎(chǔ)軟件平臺(tái)凍結(jié)而凍結(jié)，可復(fù)用于不同車型；基礎(chǔ)軟件平臺(tái)：多個(gè)整車基礎(chǔ)功能軟件均形成標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)接口且在車輛量產(chǎn)前凍結(jié)，可復(fù)用于不同車型；智能應(yīng)用平臺(tái)：如自動(dòng)駕駛、智能語音控制、智能場景等功能，可實(shí)現(xiàn)快速開

38、發(fā)和迭代。X-EEA 3.0 數(shù)據(jù)架構(gòu)方面，域控制器設(shè)置內(nèi)存分區(qū)，升級運(yùn)行互不干涉，便用車邊升級，30 分鐘可升級完成。通信架構(gòu)方面， X-EEA3.0 在國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了以千兆以太網(wǎng)為主干的通信架構(gòu)，同時(shí)支持多通訊協(xié)議，讓車輛在數(shù)據(jù)傳輸方面更快速。從 G9 搭載的新一代電子電氣架構(gòu)可以看出，小鵬在骨干網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和面向SOA 的方向起步較早。X-EEA 3.0 電力架構(gòu)方面，可實(shí)現(xiàn)場景式精準(zhǔn)配電，可根據(jù)駕駛、第三空間等不同用車場景按需配電，比如在路邊等人時(shí)，可以只對空調(diào)、座椅調(diào)節(jié)、音樂等功能供電，其他部分?jǐn)嚯姡@樣就能實(shí)現(xiàn)節(jié)能耗節(jié)省，提高續(xù)航里程。車輛定期自診斷，主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題，引導(dǎo)維修，以科技手

39、段賦能售后。圖表23 小鵬汽車第三代電子電氣架構(gòu)實(shí)現(xiàn)千兆以太網(wǎng)+中央計(jì)算+區(qū)域控制 資料來源：小鵬汽車，長城汽車電子電氣架構(gòu)發(fā)展路線圖長城汽車 2020 年開發(fā)的第三代電子電氣架構(gòu)包含 4 個(gè)功能域控制器車身控制、動(dòng)力底盤、智能座艙、智能駕駛，應(yīng)用軟件自主研發(fā)，已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)并應(yīng)用于長城汽車全系車型，車型物料成本得以優(yōu)化，如新哈弗 H6 優(yōu)化了 300 米線束，總長度1.6 公里，接近特斯拉Model 3，減重超 2 公斤。從 GEEP3.0 開始長城汽車實(shí)現(xiàn)全部應(yīng)用層軟件自主開發(fā)能力，四個(gè)域控制器的上層應(yīng)用軟件，甚至部分底層及底層的集成軟件亦由長城汽車自主開發(fā)。圖表24 長城汽車電子電氣架構(gòu)量產(chǎn)

40、路線圖資料來源：長城汽車、2022 年內(nèi)將推出的第四代電子電氣架構(gòu)將進(jìn)一步集中整車控制軟件，實(shí)現(xiàn)高效集成管理、高度安全可靠和更快需求響應(yīng)。第四代架構(gòu)擁有中央計(jì)算、智能座艙及高階自動(dòng)駕駛 3 個(gè)計(jì)算平臺(tái)，外加 3 個(gè)區(qū)域控制器（左、右、前）。第四代架構(gòu)將率先搭載到長城汽車的全新的電動(dòng)、混動(dòng)平臺(tái)，并陸續(xù)擴(kuò)展到全系車型。 第四代電子電氣架構(gòu)的中央計(jì)算單元跨域整合了車身、網(wǎng)關(guān)、空調(diào)、動(dòng)力/底盤控制及 ADAS 功能，它的主控芯片算力高達(dá) 30KDMIPS，能夠高效保障系統(tǒng)的控制和響應(yīng)。GEEP 4.0 架構(gòu)擁有成熟的視覺處理芯片解決方案，18 路 CAN FD、4 路 LIN、11 路車載以太網(wǎng)，以及

41、 64GB 存儲(chǔ)和 1GB 內(nèi)存等配置，以備未來功能融合帶來的算力和通信等需求。3 個(gè)區(qū)域控制器為標(biāo)準(zhǔn)化的控制單元，負(fù)責(zé)整合周邊 MCU，目前三個(gè)區(qū)域控制器的大部分軟件算法已經(jīng)上移到中央計(jì)算單元中，由長城軟件團(tuán)隊(duì)開發(fā)。該架構(gòu)引入 SOA 設(shè)計(jì)方式及理念，打造軟件分層的基礎(chǔ)架構(gòu)平臺(tái)，提供模塊化標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)接口，優(yōu)勢是可以提供積木式拆裝組合、解耦軟硬件平臺(tái)，提高軟件復(fù)用性，讓汽車實(shí)現(xiàn)全生命周期的功能迭代升級，用戶可以根據(jù)需求喜好，動(dòng)態(tài)訂閱升級車輛服務(wù)功能，無需等待軟件升級批次。同時(shí) SOA 化還能靈活部署智能化場景，標(biāo)準(zhǔn)化接口可實(shí)現(xiàn)開放服務(wù)，構(gòu)建長城汽車眾創(chuàng)生態(tài)，聯(lián)合開發(fā)者為用戶提供全場景智慧出行服務(wù)

42、。GEEP 4.0 支持固件空中升級，軟件空中升級、遠(yuǎn)程診斷；同時(shí)支持整車所有ECU OTA 功能，包含動(dòng)力底盤系統(tǒng)、影音娛樂系統(tǒng)、車身系統(tǒng)、智能駕駛系統(tǒng)等。基于全新架構(gòu)的云診斷方式為售后服務(wù)帶來便利，基于車端、云端功能的部署，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程對車輛故障信息診斷，可以遠(yuǎn)程對車輛進(jìn)行維修。在保證診斷和維修時(shí)效性同時(shí)，通過診斷知識庫可以智能化地識別、分析，并匹配最優(yōu)的維修方案，有效解決 4S 店人員不足、技術(shù)受限的短板，真正做到快速為用戶排憂解難。圖表25 長城汽車第四代電子電氣架構(gòu)資料來源：長城汽車、長城汽車第五代電子電氣架構(gòu)研發(fā)與第四代同步啟動(dòng)，第五代架構(gòu)將整車軟件高度集中在一個(gè)中央大腦（one br

43、ain），計(jì)劃 2024 年面世。將實(shí)現(xiàn) 100%SOA 化，完成整車標(biāo)準(zhǔn)化軟件平臺(tái)的搭建。特斯拉目前所用的中央計(jì)算模塊座艙芯片和智駕芯片是分離的，還不是 one brain 方案，從目前全球頭部智能芯片廠家的趨勢看，智駕芯片和座艙芯片融合為一片是大勢所趨，但 one brain 方案對主機(jī)廠的軟件能力要求很高。圖表26 長城汽車下一代車云一體智能生態(tài)架構(gòu) 資料來源：長城汽車、長城汽車的電子電氣架構(gòu)迭代速度快，將為自研智能化核心技術(shù)落地提供“地基”。電子電氣架構(gòu)快速迭代也與公司致力于在智能化方面保持領(lǐng)先地位這一目標(biāo)強(qiáng)相關(guān)。智能化方面，長城的典型致勝利器有：1）毫末智行的自動(dòng)駕駛?cè)珬Ｗ匝屑夹g(shù)。2

44、）2023 年投入商業(yè)應(yīng)用的線控轉(zhuǎn)向技術(shù)。自動(dòng)駕駛解決方案全棧自研方面：長城汽車旗下的毫末智行將于 2022 年內(nèi)實(shí)現(xiàn)城市領(lǐng)航輔助駕駛功能，或與小鵬汽車比拼城市領(lǐng)航功能落地節(jié)奏。硬件方面，HPilot3.0 擁有 360TOPS 的強(qiáng)勁算力，全車配備 12 個(gè)攝像頭和 2 個(gè)激光雷達(dá)，5 個(gè)毫米波雷達(dá)，12 個(gè)超聲波雷達(dá)。毫末智行城市領(lǐng)航功能率先落地的原因之一是采用重感知的方案，而不是重地圖的方案，不受城市高精地圖限制。毫末智行城市領(lǐng)航計(jì)劃 2022 年 6 月份 SOP，并可做到全國 100 多個(gè)城市有效的部署，在地理范圍上具有很大優(yōu)勢。毫末智行整體部署范圍大、車型多、數(shù)量多，可基于更多的數(shù)

45、據(jù)保持高速的持續(xù)迭代。2022 年承擔(dān)長城汽車 34 款待上市車型高級別輔助駕駛開發(fā)任務(wù)，占長城汽車全年待上市車型接近 80%，這些車型中 30%是標(biāo)配，其余均是高配搭載。自動(dòng)駕駛執(zhí)行端方面：汽車智能化升級和電子電氣架構(gòu)的集中化，同時(shí)還需要對傳統(tǒng)汽車底盤進(jìn)行線控升級來適配發(fā)展，底盤控制系統(tǒng)與自動(dòng)駕駛的執(zhí)行環(huán)節(jié)強(qiáng)相關(guān)。線控底盤主要為線控轉(zhuǎn)向、線控制動(dòng)、線控?fù)Q擋、線控油門、線控懸掛，其中線控轉(zhuǎn)向和線控制動(dòng)是面向自動(dòng)駕駛執(zhí)行端最核心的產(chǎn)品，當(dāng)前全球主要的線控制動(dòng)廠家是博世、大陸、采埃孚等傳統(tǒng) Tier 1，進(jìn)入門檻很高。2021 年中長城汽車首次發(fā)布智慧線控底盤，從電子機(jī)械線控制動(dòng)、轉(zhuǎn)向器、電機(jī)、模

46、擬器、控制器等核心硬件到包括整個(gè)軟件系統(tǒng)全都由長城汽車自主設(shè)計(jì)完成。這是全國首個(gè)支持 L4+自動(dòng)駕駛的線控轉(zhuǎn)向技術(shù)，將于 2023 年正式投入商業(yè)應(yīng)用。上汽零束電子電氣架構(gòu)上汽總工程師祖似杰認(rèn)為，汽車產(chǎn)品最核心的技術(shù)是電子電氣架構(gòu)，且一定要由整車企業(yè)掌握。電子電氣架構(gòu)作為汽車的中樞，將定義很多與此前完全不同的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)檫^去汽車是一個(gè)封閉的系統(tǒng)，而未來汽車將是一個(gè)開放的系統(tǒng)。自動(dòng)駕駛汽車普及之后車企要承擔(dān)行車安全事故責(zé)任，安全技術(shù)只能自己把握，從這一點(diǎn)出發(fā)，車企也要把電子電氣架構(gòu)和中央控制系統(tǒng)牢牢掌握在自己手里，包括電子電氣架構(gòu)之上的車載操作系統(tǒng)、基礎(chǔ)應(yīng)用和服務(wù)軟件架構(gòu)等，都要充分理解并融會(huì)

47、貫通。從對整車產(chǎn)品控制權(quán)的角度，祖似杰認(rèn)為，原來汽車產(chǎn)品上的控制器是相互獨(dú)立的，而且是嵌入式的，整車企業(yè)將其中一些交由供應(yīng)商負(fù)責(zé)也不會(huì)有太大問題，未來汽車產(chǎn)品上的控制系統(tǒng)走向統(tǒng)一，整車企業(yè)必須自己掌握中央控制系統(tǒng)，否則就會(huì)失去對汽車產(chǎn)品的控制權(quán)。而把原本高度分散的控制功能逐步整合統(tǒng)一起來，是車企必須要走的一條正確而艱難的路。上汽在旗下高端純電智能車品牌智己、飛凡搭載全棧 1.0 版電子電氣架構(gòu)，全棧 1.0 電子電氣架構(gòu)有 3 個(gè)域控制器，即中央計(jì)算（車控及數(shù)據(jù)融合）、智能駕駛、智能座艙，同時(shí)還保留了較多分布式模塊。2021 年 7 月啟動(dòng)“零束銀河全棧 3.0 技術(shù)解決方案”的自主研發(fā)，進(jìn)一

48、步中央集中化，支持 L4 級以上自動(dòng)駕駛，計(jì)劃 2024 年在上汽旗下智己、飛凡搭載。零束銀河全棧 3.0 電子電氣架構(gòu)使用主從兩個(gè)高性能計(jì)算單元，即 HPC1 和 HPC2 來實(shí)現(xiàn)智能駕駛、智能座艙、智能計(jì)算、智能駕駛備份功能，再加 4 個(gè)區(qū)域控制器，實(shí)現(xiàn)各自不同區(qū)域的相關(guān)功能，以全面支撐L4 以上智能駕駛技術(shù)。底層狹義操作系統(tǒng)（OS）由異構(gòu)升級為同構(gòu)；骨干通信帶寬擴(kuò)容至千兆甚至萬兆；智能車數(shù)據(jù)工廠全面實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生鏡像，持續(xù)夯實(shí)云、管、端智能車網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)體系，加速智能車自學(xué)習(xí)、自成長和自進(jìn)化，使車真正成為直連用戶的載體和入口、移動(dòng)的AIoT 平臺(tái)和數(shù)字化體驗(yàn)空間。圖表27 零束科技全棧 3

49、.0 解決方案 2024 上車，實(shí)現(xiàn)中央計(jì)算+區(qū)域控制器，可支持L4+智能駕駛資料來源:零束科技圖表28 上汽集團(tuán)零束科技銀河全棧架構(gòu)資料來源:上汽集團(tuán)廣汽星靈電子電氣架構(gòu)廣汽星靈電子電氣架構(gòu)計(jì)劃于 2023 年搭載到廣汽埃安全新車型上，其由汽車數(shù)字鏡像云，中央計(jì)算機(jī)、智能駕駛計(jì)算機(jī)、信息娛樂計(jì)算機(jī)三個(gè)核心計(jì)算機(jī)群組，以及四個(gè)區(qū)域控制器組成，集成了千兆以太網(wǎng)、5G 和信息安全、功能安全等技術(shù)。相比廣汽上一代電子電氣架構(gòu)，新架構(gòu)的算力提升 50 倍，數(shù)據(jù)傳輸速率提升 10 倍，線束回路減少約 40%，控制器減少約20 個(gè)。硬件架構(gòu)上三個(gè)功能域控制器+前后左右四個(gè)區(qū)域控制器，與長城汽車第四代電子電

50、氣架構(gòu)類似。其中中央運(yùn)算單元（車身控制+新能源控制）搭載NXP S32G399 高性能網(wǎng)關(guān)計(jì)算芯片；座艙域搭載高通 8155/8295 芯片；智駕域搭載華為昇騰 610高性能芯片，算力為 400TOPS。分布于車身前后左右的 4 個(gè)區(qū)域控制器主要負(fù)責(zé)供電以及執(zhí)行中央控制單元的指令，中央計(jì)算單元與四個(gè)區(qū)域控制器之間采用以太網(wǎng)連接。軟件結(jié)構(gòu)方面，“星靈”架構(gòu)采用了 SOA 軟件架構(gòu)以取代傳統(tǒng)軟件架構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)組件服務(wù)化、原子化和標(biāo)準(zhǔn)化，新增應(yīng)用模塊即可實(shí)現(xiàn)新場景。圖表29 廣汽星靈電子電氣架構(gòu)資料來源:廣汽集團(tuán)圖表30 廣汽星靈架構(gòu)三個(gè)功能域控制器資料來源:廣汽集團(tuán)圖表31 廣汽星靈軟件架構(gòu)資料來源

51、:廣汽集團(tuán)好的電子電氣架構(gòu)，一是可以節(jié)省成本，包括制造成本和用車成本，生產(chǎn)端可以節(jié)省物料，簡化裝配，提升開發(fā)與制造效率，在表層功能差不多的情況下，消費(fèi)者使用電子架構(gòu)集成度更高的車能耗可能更低。二是快速提供豐富多樣的功能，主機(jī)廠可以針對不同場景開發(fā)各式功能，比如特斯拉的座椅加熱、節(jié)日模式等，而且功能更新也應(yīng)該是主機(jī)廠可以把控，不需要像過去功能車那樣為改變一個(gè)功能而進(jìn)行一次復(fù)雜的供應(yīng)鏈組織。如果沒有底層架構(gòu)的升級，無論表面有多少智能化的功能，都還不能算是真正的智能車。比如分布式電子電氣架構(gòu)也可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)泊車和 L2 智能駕駛功能的，但由于架構(gòu)的限制，無法把傳感器接入到一個(gè)智能駕駛域控制器中，只能搭

52、載兩個(gè)獨(dú)立的控制單元泊車控制器、行車控制器，無法共用算力及傳感硬件，這就導(dǎo)致資源浪費(fèi)，且在后續(xù)功能升級中存在掣肘。產(chǎn)品定義是架構(gòu)開發(fā)的前提，車企將根據(jù)自己的品牌形象、產(chǎn)品定位、目標(biāo)客戶、內(nèi)部資源去做出取舍。比如車企可能優(yōu)先選擇在智能座艙方面的集成，而輔助駕駛部分采用低成本的分布式方案。也可能優(yōu)先選擇在底盤、車身控制方面做高度集成。不同車企的品牌矩陣、車型結(jié)構(gòu)有差異，架構(gòu)也需要考慮平臺(tái)公用性和沿用性。圖表32 智能汽車電子架構(gòu)的主要需求匯總表對自動(dòng)駕駛領(lǐng)先性的訴求不同自動(dòng)駕駛等級對電子架構(gòu)要求有差異。目前看致力于在自動(dòng)駕駛能力方面領(lǐng)先的企業(yè)在電子架構(gòu)方面也走得相對激進(jìn)一些，比如特斯拉、沃爾沃，長

53、城汽車、小鵬汽車對計(jì)算性能的要求智能汽車數(shù)據(jù)處理量激增，算法日趨復(fù)雜，需要特殊硬件加速器，如圖像識別，傳感融合，深度學(xué)習(xí)，圖形顯示等傳感器數(shù)量及精度增加，尤其是視頻、激光雷達(dá)的導(dǎo)入，要求架構(gòu)傳輸速率高、低傳輸延時(shí)。由于小鵬對通訊帶寬的要求汽車輔助駕駛走融合感知路線對數(shù)據(jù)傳輸帶寬要求高，其在 G9 搭載的電子電氣架構(gòu)用到了千兆以太網(wǎng)功能安全智能車需要更高功能安全性能，架構(gòu)需要支持關(guān)鍵部件功能冗余備份網(wǎng)絡(luò)安全智能汽車對整車網(wǎng)絡(luò)安全、信息安全有更高要求，要求數(shù)據(jù)傳輸路徑冗余，信息報(bào)文加密傳輸跨域功能協(xié)調(diào)域控制器間需要更多協(xié)同，比如自動(dòng)駕駛域與車輛運(yùn)動(dòng)相關(guān)域的協(xié)同，架構(gòu)需要保證功能協(xié)同的實(shí)時(shí)性軟件持續(xù)

54、更新升級增強(qiáng)客戶粘性，提升服務(wù)，架構(gòu)需支持域控制器 OTA，支持車輛軟件持續(xù)升級更新架構(gòu)擴(kuò)展性要求擴(kuò)展性好、靈活性高、可維護(hù)性好，適應(yīng)不同傳感配置的車型系列，便于進(jìn)行硬件配置增減資料來源:北京新能源汽車技術(shù)創(chuàng)新中心有限公司，三、 架構(gòu)演進(jìn)驅(qū)動(dòng)主機(jī)廠多重變化架構(gòu)演進(jìn)，汽車軟件所有權(quán)逐漸收歸主機(jī)廠汽車電子架構(gòu)邁向中央計(jì)算，ECU 數(shù)量減少，意味著原先軟硬一體的模塊拆解出來，再進(jìn)行域控制器的集中，而這并非簡單的物理集成，越來越多的主機(jī)廠正在收攏更多主導(dǎo)權(quán)，從應(yīng)用層軟件到中間件，到底層軟件，甚至到核心硬件，都希望實(shí)現(xiàn)全棧覆蓋，這個(gè)過程是主機(jī)廠將原先軟硬一體的供應(yīng)商的軟件部分抽取出來聚集于自身的過程。受

55、制于現(xiàn)存供應(yīng)鏈和自身軟件實(shí)力弱，這會(huì)是一個(gè)漸進(jìn)的過程。一旦電子電氣架構(gòu)進(jìn)入中央計(jì)算+區(qū)域控制階段以后，汽車軟件所有權(quán)將主要屬于主機(jī)廠，主機(jī)廠將長期享有軟件紅利，比傳統(tǒng)車時(shí)代擁有更強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)鏈話語權(quán)，主機(jī)廠將把產(chǎn)品持續(xù)更新的命脈握在自己手中。圖表33 電子架構(gòu)演進(jìn)，軟件所有權(quán)逐步收歸主機(jī)廠英偉達(dá) CEO 黃仁勛： 汽車行業(yè)與手機(jī)、電視行業(yè)的區(qū)別在于，在汽車上運(yùn)行的軟件是量身定制的。因此除汽車外，汽車制造還將在很長一段時(shí)間內(nèi)擁有軟件帶來的機(jī)遇。這與手機(jī)行業(yè)有著本質(zhì)上的不同，除了少數(shù)幾家手機(jī)制造商之外，他們基本無法從軟件中獲益。而車企可以，前提是他們必須先打造一輛可編程的汽車，如果汽車無法運(yùn)行優(yōu)質(zhì)軟件

56、，那么他們能夠提供給客戶的軟件就會(huì)相對有限。資料來源:高通，英偉達(dá)，分布式架構(gòu)下，主機(jī)廠相當(dāng)于一個(gè)硬件集成者， Tier1 把上游的 Tier2（嵌入式軟件供應(yīng)商、芯片供應(yīng)商）打包后提供給主機(jī)廠，為提高產(chǎn)品把控權(quán)，主機(jī)廠在功能車時(shí)代一般選擇自研高價(jià)值模塊，也是消費(fèi)者能感受到的差異化部分，即動(dòng)力總成部分。第二階段的功能域部分，類似功能合并為域，軟件逐步從過去的黑盒中分離，主機(jī)廠出于原有供應(yīng)鏈和自身軟件能力的考慮，選擇直接與原來的Tier1/2 合作，在應(yīng)用軟件層，可能選擇合作模式，也可能選擇自研模式，比如小鵬、長城的自動(dòng)駕駛算法選擇自研，而其它一些主機(jī)廠選擇與百度、momenta、小馬智行、華為

57、進(jìn)行合作。這時(shí)主機(jī)廠根據(jù)能力不同，對域控制器的軟硬件部分參與程度不一，由此域控制器供應(yīng)商的服務(wù)也不同，對于自研程度深的主機(jī)廠，域控制器供應(yīng)商相當(dāng)于純代工角色，對于自研程度淺的主機(jī)廠來說，域控制器供應(yīng)商相當(dāng)于全方位的“保姆”角色。第三階段跨出功能域框架，進(jìn)入中央計(jì)算+區(qū)域控制階段以后，大部分 ECU 消失，各傳感器/執(zhí)行器被中央計(jì)算單元支配，原屬于 Tier1 的大部分策略層的軟件由主機(jī)廠主導(dǎo)，主機(jī)廠對軟件中的高價(jià)值模塊的介入程度漸深，因此主機(jī)廠必須要有專業(yè)的軟件團(tuán)隊(duì)，以集成自研與外包軟件，軟件所有權(quán)主要屬于汽車制造商。大眾汽車計(jì)劃到 2030 年將軟件自研比率提升到 60%（聚焦于人工智能、大

58、數(shù)據(jù)、保密以及安全），雖然自研比例大幅提升，外采軟件總規(guī)模也將增長，但大眾將定義車載軟件的標(biāo)準(zhǔn)和路線圖。CARIAD 業(yè)務(wù)規(guī)劃主要涵蓋四塊內(nèi)容：1）電子電氣架構(gòu)E架構(gòu)；2）VW.OS（大眾汽車操作系統(tǒng)）；3）VW.AC(大眾汽車云)；4）關(guān)鍵應(yīng)用。圖表34 電子架構(gòu)演進(jìn)，汽車價(jià)值鏈重構(gòu)資料來源:零束科技自研高價(jià)值模塊的多少將很大程度決定不同主機(jī)廠的盈利能力，類似于不同消費(fèi)電子品牌有著巨大的盈利能力差異（近三年蘋果凈利率 20-26%，小米凈利率 5-8%）。主機(jī)廠根據(jù)自身業(yè)務(wù)體量、研發(fā)實(shí)力、現(xiàn)金流狀況、歷史包袱等評估適合自己的路徑。平價(jià)與豪華，燃油與電動(dòng)都將做出截然不同的轉(zhuǎn)型選擇。第一梯隊(duì)，比

59、如特斯拉，實(shí)現(xiàn)芯片、操作系統(tǒng)、中間件、域控制器系統(tǒng)集成等核心領(lǐng)域全自研，硬件外包。選擇一到兩個(gè)核心技術(shù)上重點(diǎn)突破。比如自動(dòng)駕駛感知算法是否選擇自研。從自動(dòng)駕駛算法自研落地節(jié)奏看，小鵬、長城、華為相對靠前。也有主機(jī)廠選擇自研座艙芯片，比如吉利汽車旗下的億咖通。多手準(zhǔn)備。主機(jī)廠一方面組建自己的軟件團(tuán)隊(duì)，另一方面積極同科技企業(yè)/互聯(lián)網(wǎng)公司建立合作聯(lián)盟，在自身擁有成熟的軟件開發(fā)能力之前，基礎(chǔ)軟件，軟硬件架構(gòu)方案仍依賴 TIER-1 或新興軟件企業(yè)。比如上汽集團(tuán)的零束，目前跟外部各類企業(yè)合作較多,涵蓋SOC 芯片企業(yè)、算法公司、域控制器供應(yīng)商等（高通、地平線、聯(lián)合電子、momenta）。車企只做品牌運(yùn)營

60、，軟件開發(fā)主要外包，零部件作為一個(gè)系統(tǒng)整體打包給大型供應(yīng)商或者互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)。圖表35 主機(jī)廠向軟件轉(zhuǎn)型的四種路徑資料來源:德勤，隨著電子電氣架構(gòu)演進(jìn)，從安全、數(shù)據(jù)、用戶三個(gè)維度看主機(jī)廠的地位變化：電子架構(gòu)向車云一體發(fā)展將使得智能車成為一個(gè)更加開放的智能觸點(diǎn)，安全要求大幅提高，整車廠是第一責(zé)任體。選擇輔助駕駛自研的主機(jī)廠，輔助駕駛功能將越用越好。隨著輔助駕駛漸進(jìn)式演進(jìn)，越來越多原先做 L4 的算法公司開始與主機(jī)廠合作，這也說明有效里程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)成為下一階段輔助駕駛能力能否領(lǐng)先的關(guān)鍵點(diǎn)。OEM 將在車輛全生命周期內(nèi)實(shí)時(shí)直鏈用戶，與C 端粘性顯著增強(qiáng)，用戶運(yùn)營、遠(yuǎn)程診斷與服務(wù)將成主機(jī)廠基于存量車的業(yè)務(wù)