電子電氣架構的案例
汽車電子電氣架構工程師妄語
來源 | 十一號組織
汽車電子電氣架構（E/E Architecture）最近風頭很盛，曝光度很高，雖不如自動駕駛，新能源圈錢迅速、吸睛無數，但隨著各大主機廠、Tier1都推出了自己所謂的新一代電子電氣架構（前有大眾E3新架構，后有菊廠CC新架構，直到如今爭奇斗艷的“鯤鵬”、“SVA”、“Geep4.0”、“SEA”新架構），同時伴隨著新一代電子電氣架構各種超前的宣傳和科普的水文，也讓這個曾經沒有什么存在感的幕后工作者走到了聚光燈之下。
“分久必合”的演進
萬事萬物皆有其生命周期，電子電氣架構也不例外。眼下即是老架構面臨退位，新架構們急于上位的年代，而誰能在新架構更替中先行一步，誰就有可能先入“關中”。說起電子電氣架構更替，就不得不提拎出宇宙級Tier1電子電氣架構學院派演進典型Roadmap。
簡單解釋一下，上圖中最下面的架構基本上就是一個控制器控制一個功能，然后再按照動力、底盤、車身、舒適、診斷等功能大類分成域（domain），每個域一般都有一到兩條網段，彼此之間通過一個中央網關進行交互，就是所謂的分布式電子電氣架構。
接著域內相似或者一類功能的控制器彼此合并，就往上進化一層。當這個域內合并到一定程度了，會出現一個大的控制器并進化成域控制器承擔域內主要功能。剩下的其它控制器或者被合并，或者芯片降級淪為沒有靈魂的傳感器或執行機構。此階段，就是現在如日中天的域架構。
當各域控制器統一域內江山的時候，自然會出現跨域之間的兼并，直至大一統的中央控制器（這里一般可以真正叫computer了）出現，就是所謂的中央計算架構。
展開 重型商用車電子電氣架構的規劃
作者 | 張文斌、王濤、丁萬興、韓慶福、徐成竹
來源 | 北京福田戴姆勒汽車有限公司
隨著汽車電子控制技術的發展和人們對車輛安全性、舒適性及經濟性要求的不斷提高，中國重型商用車裝用的電子器件越來越多，整車電氣系統變得越來越復雜，日趨龐雜的電氣系統對整車的功能擴展、安裝空間分配、成本控制及開發周期等方面都帶來了較大的挑戰，非系統性設計的整車電氣系統已不能滿足企業多車型車輛的使用要求，對車輛整車電氣系統優化的要求日益迫切。為了處理當前或未來系統中不斷增加的數據處理要求，各廠商正在進行整車電子電氣架構的開發與規劃，合理的整車電子電氣架構規劃是實現共享信息可用可靠的前提。
同時，為了滿足現在不斷增長的輔助駕駛和預見性駕駛等數據處理需求，以及滿足未來數據交互更加龐雜的自動駕駛規劃要求，實現共享數據信息的可用、可信以及可靠，由此，以頂層設計理念，進行系統性的整車電子電氣架構的研發與規劃，已是大勢所趨。
1. 詳細的技術內容
1.1 總體思路
以頂層設計的理念構建福田戴姆勒企業自身特色的重型商用車電子電氣架構，包括整車電子電氣功能規劃、電源管理系統的設計、功能模塊化設計與分配、整車電氣連接的設計。通過整車系統需求定義、原子邏輯單元的搭建實現整車功能邏輯的配置，然后利用模塊化的設計方法，將功能需求分配到各電控單元，建立多維度架構模型，最后進行架構設計的評估選擇，完成可拓展型的整車電子電氣架構平臺設計及應用。本項目將打造企業標準化硬件平臺，制定整車電氣系統優化解決方案，能夠實現企業重型商用車系列車型的功能拓展，電子電氣架構平臺較易實現整車電氣系統的擴大或縮小，可以滿足企業產品線上各類重型車型對功能分配、成本控制等的不同要求，以滿足客戶的各種需求。
展開 電子電氣架構設計需要考慮哪些方面？
因此汽車制造商紛紛革新現有的的電子電氣架構，像國內小鵬的X-EEA3.0中央計算平臺+區域控制架構、廣汽埃安的中央計算平臺架構——星靈架構、長城的計算平臺架構GEEP3.0等（如圖1所示）。
意在降低電子電氣架構的復雜性，對軟硬件進行解耦，以及為后續高級的功能落地提供基礎，如圖2所示。
圖1 上汽、廣汽、長城的中央計算平臺架構(來源網絡)
圖2 分布式架構與中央架構優缺點對比(來源九章智駕)
在設計電子電氣架構的過程中，一個關鍵的任務是基于整車需求分解出電氣/電子需求。整車需求包括機械、電氣/電子、軟件、熱學等。工程師需要從中提取電氣/電子方面需求，并且對其進行分解然后協調各下游部門進行開發設計。在整個過程中，涉及電子電氣架構的定義、設計和交付的各種工程師必須平衡相互依賴的需求。下面從以下這些方面來聊一聊電子電氣架構設計。
01.
網絡拓撲
在定義拓撲時，首先是需要各控制器的接口人負責整理出功能清單，然后同一個域的會組織會議討論功能分配優化，網絡連接等，例如：
1.升級 ECU 以在一個或多個連接上支持更高波特率的網絡；
2.將二級網絡中控制器的功能移至域控制器，以支持更高級的功能實現；
同時不同域之間也會開會討論功能分配優化，看是否需要將功能劃到其他域中去。
從分布式架構到域控制器架構的過渡相對容易，這種升級通常僅是將部分分散于不同控制器的功能整合到一個控制器中(圖3)。這些通常在功能域內進行轉移，并進行適度更新以使其適應新車型。再下一階段是將域控制器重組為更通用的計算單元，將大部分功能集中至通用計算單元，而二級或者三級網絡中的控制器僅作為執行器。區域控制器是根據車輛的物理布局將其余功能整合在一起。
展開 電子電氣架構設計需要考慮哪些方面？
因此汽車制造商紛紛革新現有的的電子電氣架構，像國內小鵬的X-EEA3.0中央計算平臺+區域控制架構、廣汽埃安的中央計算平臺架構——星靈架構、長城的計算平臺架構GEEP3.0等（如圖1所示）。
意在降低電子電氣架構的復雜性，對軟硬件進行解耦，以及為后續高級的功能落地提供基礎，如圖2所示。
圖1 上汽、廣汽、長城的中央計算平臺架構(來源網絡)
圖2 分布式架構與中央架構優缺點對比(來源九章智駕)
在設計電子電氣架構的過程中，一個關鍵的任務是基于整車需求分解出電氣/電子需求。整車需求包括機械、電氣/電子、軟件、熱學等。工程師需要從中提取電氣/電子方面需求，并且對其進行分解然后協調各下游部門進行開發設計。在整個過程中，涉及電子電氣架構的定義、設計和交付的各種工程師必須平衡相互依賴的需求。下面從以下這些方面來聊一聊電子電氣架構設計。
01.
網絡拓撲
在定義拓撲時，首先是需要各控制器的接口人負責整理出功能清單，然后同一個域的會組織會議討論功能分配優化，網絡連接等，例如：
1.升級 ECU 以在一個或多個連接上支持更高波特率的網絡；
2.將二級網絡中控制器的功能移至域控制器，以支持更高級的功能實現；
同時不同域之間也會開會討論功能分配優化，看是否需要將功能劃到其他域中去。
從分布式架構到域控制器架構的過渡相對容易，這種升級通常僅是將部分分散于不同控制器的功能整合到一個控制器中(圖3)。這些通常在功能域內進行轉移，并進行適度更新以使其適應新車型。再下一階段是將域控制器重組為更通用的計算單元，將大部分功能集中至通用計算單元，而二級或者三級網絡中的控制器僅作為執行器。區域控制器是根據車輛的物理布局將其余功能整合在一起。
展開 
電子電氣架構設計需要考慮哪些方面？
因此汽車制造商紛紛革新現有的的電子電氣架構，像國內小鵬的X-EEA3.0中央計算平臺+區域控制架構、廣汽埃安的中央計算平臺架構——星靈架構、長城的計算平臺架構GEEP3.0等（如圖1所示）。
意在降低電子電氣架構的復雜性，對軟硬件進行解耦，以及為后續高級的功能落地提供基礎，如圖2所示。
圖1 上汽、廣汽、長城的中央計算平臺架構(來源網絡)
圖2 分布式架構與中央架構優缺點對比(來源九章智駕)
在設計電子電氣架構的過程中，一個關鍵的任務是基于整車需求分解出電氣/電子需求。整車需求包括機械、電氣/電子、軟件、熱學等。工程師需要從中提取電氣/電子方面需求，并且對其進行分解然后協調各下游部門進行開發設計。在整個過程中，涉及電子電氣架構的定義、設計和交付的各種工程師必須平衡相互依賴的需求。下面從以下這些方面來聊一聊電子電氣架構設計。
01.
展開 適用于新型電子電氣架構的信息安全綜合解決方案
并且單從功能層面來講，甚至部分功能已經是主要由云計算來實現了，而電子電氣架構卻還在第三階段。
02
電子電氣架構演進的特點
那么電子電氣架構的演進有什么樣的特點，我們通過這張圖來展示。
最近軟件定義汽車的話題很火，并且也已經有部分OEM在研新車型已經使用了SOA架構及開發模式。
一方面是新技術的誕生與需求的變化導致電子電氣架構加速演進，另一方面電子電氣架構的演進反過來給SOA的部署帶來了很大的便利。
因此我們可以認為電子電氣架構帶來的第一個新事物就是SOA。
同時，高級別自動駕駛，智能座艙等熱門功能對總算力的需求進一步增加，在電子電氣架構上也可以明顯的看到為了滿足高算力的需求，分布在E/E架構中的各個控制器的集成程度進一步提升，這個也帶來了集成化的趨勢。
除此之外，在原先IT/ICT領域的成熟技術也在大量移植到汽車工業中。
例如以太網和安卓，以及在這之上的各種協議和應用，其中以太網的應用對電子電氣架構及網絡拓撲帶來了非常深遠的影響，技術移植過來就用，也是一個比較大的特點。
集中化帶來了算力集中，而算力集中了之后，需要能夠有效利用算力去實現不同場景的業務需求，在這個背景之下，虛擬化技術也得到了應用，使得多個類型的操作系統運行在同一芯片上。
除此之外，雖然算力分布是在繼續集中，但是業務場景與計算能力的多樣化卻在繼續，在同一個控制器里面集成CPU/GPU/NPU/MCU等異構處理器處理復雜任務和場景的情況卻越來越普遍。
展開 汽車電子電氣架構開發咨詢服務
概述
汽車電子技術不斷革新，汽車向著更加智能和自動化的方向發展，特別是以智能化、網聯化、電動化和共享化為代表的新技術給傳統汽車產品形態、產業生態帶來翻天覆地的變化。整車電子電氣系統越來越復雜，各子系統間交互的實時性、安全性、可靠性面臨更大的挑戰。在新車型E/E 平臺規劃前期，整車廠就需要開展電子電氣架構開發工作， 從而對電子電氣系統的開發進行有效的管理和控制。
電子電氣架構屬于車輛電子電氣系統的頂層設計，目標是在功能需求、法規和設計指標等特定約束條件下，綜合對功能、性能、成本和裝配等方面的具體分析，得到電子電氣系統技術方案。伴隨著平臺化、模塊化開發理念在車輛開發中的應用，電子電氣系統普遍基于平臺化要求進行規劃，即構建利于復用、裁剪、擴展的電子電氣架構，用于支撐目標市場的不同車型。
展開 特斯拉的電子電氣架構
這一切的基礎來源特斯拉先進的汽車電子電器架構。之前《日本經濟新聞》在對特斯拉Model 3拆解后得出結論，稱特斯拉在電子技術方面領先其他企業超過六年。對于這些夸贊，下來來看看特斯拉各車型的電子電氣架構。
首先從Model S開始，這是一款在2012年上市車型，總共有72個節點控制器，其中大部分節點間通信為500kbps或125kbpsCAN或LIN總線，只有儀表與中控的交互采用了傳統以太網，那會兒汽車以太網才處于極其初始的階段，也只有寶馬對其有興趣，2011年9月才正式確定了OPEN聯盟框架。
Model S的電子電氣架構如圖1所示，可以看出已經有很明顯的域劃分，博世對電子電氣架構分級也是到2016年才提出的，從博世劃分來看，Model S應該算Domain Centralization階段吧。那會兒傳統車廠在干什么呢？起亞推出第二代Uvo Eserivices信息系統，豐田開始開發燃料電池，而特斯拉已經有了ADAS高級輔助駕駛系統，ADAS控制器橫跨兩個網段，主要是為了提高動力系統和制動系統的快速響應。另外車身域控制器的雛形也出現了，用于控制擋風 玻 璃 刮 水 器、燈和HVAC系統等的正確操作。并且那會兒就已經支持固件OTA了，例如2014年6月，特斯拉通過OTA更新了天窗的停止位置，從85%調整至75%。
圖1 Model S
3年后，2015年推出了Model X車型，相較Model S，Model X 在性能上并沒有太多的創新， Model X 主要為滿足需求更大的豪華 SUV 市場， 并豐富產品線。對比電子電氣架構（如圖2所示）也可以看出這種現象，網段依舊是4個，ADAS、BCM等主要的節點也沒有變化，主要的總線依舊CAN和LIN總線。
展開 特斯拉的電子電氣架構
這一切的基礎來源特斯拉先進的汽車電子電器架構。之前《日本經濟新聞》在對特斯拉Model 3拆解后得出結論，稱特斯拉在電子技術方面領先其他企業超過六年。對于這些夸贊，下來來看看特斯拉各車型的電子電氣架構。
首先從Model S開始，這是一款在2012年上市車型，總共有72個節點控制器，其中大部分節點間通信為500kbps或125kbpsCAN或LIN總線，只有儀表與中控的交互采用了傳統以太網，那會兒汽車以太網才處于極其初始的階段，也只有寶馬對其有興趣，2011年9月才正式確定了OPEN聯盟框架。
Model S的電子電氣架構如圖1所示，可以看出已經有很明顯的域劃分，博世對電子電氣架構分級也是到2016年才提出的，從博世劃分來看，Model S應該算Domain Centralization階段吧。那會兒傳統車廠在干什么呢？起亞推出第二代Uvo Eserivices信息系統，豐田開始開發燃料電池，而特斯拉已經有了ADAS高級輔助駕駛系統，ADAS控制器橫跨兩個網段，主要是為了提高動力系統和制動系統的快速響應。另外車身域控制器的雛形也出現了，用于控制擋風 玻 璃 刮 水 器、燈和HVAC系統等的正確操作。并且那會兒就已經支持固件OTA了，例如2014年6月，特斯拉通過OTA更新了天窗的停止位置，從85%調整至75%。
圖1 Model S
3年后
，2015年推出了Model X車型，相較Model S，Model X 在性能上并沒有太多的創新， Model X 主要為滿足需求更大的豪華 SUV 市場， 并豐富產品線。
展開 理想汽車的電子電氣架構迭代
最近很多車企都開始開啟了新能源汽車大型化，在這個價格比較高比較講究品牌效應的細分市場里面，圍繞科技配置上做集中化電子電氣架構，是目前的趨勢。而理想汽車最近發布的一些信息值得做一些解讀。感謝小康給我發的PPT文件《智能汽車高算力平臺布局 -理想汽車算力和OS》。
▲圖1.通往高算力為核心的計算平臺架構迭代
Part 1
理想汽車的EE架構迭代
理想汽車的電子電氣架構目前分為三次迭代。
▲圖2.理想汽車的三種架構
LEEA1.0傳統分布式架構，也就是理想ONE上用的，這套系統迭代的方法，就是基于智能座艙控制器和ADAS控制器。
▲圖3.理想One上的系統迭代
LEEA2.0是理想L9上使用的域控制器架構，整車分為三個控制域：中央控制域（包含動力、車身和部分底盤的功能），這里主要實現的是車身控制單元（BCM）和中央網關進行融合，并且基于自動駕駛控制域（英偉達Orion*2）和智能座艙控制器（8155*2）進行開發，理想的LEEA2.0電子電氣架構里的中央域控制器如下。
▲圖4.理想L9的電子電氣架構
LEEA3.0是明年要上市的新車型（800V純電平臺）為中央計算平臺+區域控制架構，目前根據信息來看，可能按照工控主機的設計思路，把智能車控、自動駕駛，智能座艙三塊板子用PCIe連接做到一個機箱里，OneBOX結構。
展開 經緯恒潤整車電子電氣架構解決方案，助力智能網聯汽車發展
隨著汽車產業的快速發展，汽車功能需求越來越豐富多樣，車載電子器件數量越來越多，汽車通訊網絡越來越復雜，傳統汽車電子電氣架構已不能支撐汽車“四化”技術的發展需要, 汽車電子電氣架構需變革才能支撐未來智能汽車的相關配置。
經緯恒潤自2009年起提供整車電子電氣架構開發服務，經過十多年的技術沉淀與創新，能夠為客戶提供完整的整車電子電氣架構開發解決方案，包括邏輯架構設計、軟件架構設計、網絡架構設計、物理架構設計、SOA設計，并可以在架構設計中融合OTA、整車安全、能量管理等新技術，至今已與一汽、北汽、解放、重汽等國內多個整車廠合作，助力多款車型量產，技術水平及服務態度廣受客戶好評。
▎面向部件的整車E/E架構開發咨詢服務
為適應市場用戶需求的快速變化，車型開發及迭代周期顯著縮短，E/E架構團隊面臨著要在有限的開發周期內保持產品設計競爭力的挑戰。為應對這一挑戰，經緯恒潤根據多年的架構設計經驗推出了一套短周期E/E架構開發解決方案-面向部件的整車E/E架構開發解決方案，可根據OEM的車型產品特點，協助OEM E/E架構開發團隊在4～6月時間內設計一套完整的整車E/E架構需求規范。
▎面向軟件模塊的整車E/E架構設計開發咨詢服務
隨著整車架構向集中化方向加速發展，在相似硬件體系結構下，如何打造具備獨特基因的差異化功能是各大OEM面臨的挑戰。OEM對上層邏輯、算法資源自主掌控的急迫度顯著提升，即軟件成為定義汽車的關鍵。整車E/E架構團隊作為整車電子電氣系統的頂層設計團隊，必須從提高軟件競爭力的角度來應對挑戰，更好地統籌整車電子電氣系統的軟件架構。
展開 
寶馬的電子電氣架構解析
特斯拉和大眾的電子電氣架構可能被大家最為熟知，一個代表行業的標桿，另一個則代表傳統OEM自我革新的標桿。除了這兩者以外，似乎其它OEM都黯淡無光，其實不然，其它只是沒有聚光燈照射，這其中就包括寶馬。
2018年寶馬量產了其新一代電子電氣架構，如圖1所示，其大量使用了以太網通信，并且域控制器也得到了使用， 跟當年量產的Model 3的電子電氣架構有的一比了。
圖1 寶馬2018年 電子電氣網絡架構
圖1中各控制節點的含義如圖2所示，例如ACSM表示高級碰撞安全模塊，AHM表示拖車模塊，DSC為動態穩定控制模塊，BDC表示車身控制模塊，EGS表示電子變速箱控制模塊，HU-H表示娛樂控制模塊，PCU表示動力控制模塊，RAM表示音頻接收模塊，KAFAS表示基于攝像頭的駕駛員輔助系統，IHKA為集成集成自動暖氣/空調模塊，SAS表示選裝模塊，即為ADAS模塊，SMBF表示駕駛員座椅控制模塊。
圖2 各節點的具體含義
各節點之間的通信方式包括以太網、FlexRay、CAN總線，其中圖1所示中灰色表示以太網總線，包括兩線的OABR以太網和五線以太網，無線以太網主要用于BDC與OBD2之間的交互，單獨的以太網通信節點如圖3所示，深紅色表示FlexRay總線，黃色表示CAN總線。CAN總線中又分K-CAN、PT-CAN、Local CAN，K-CAN表示通信CAN，K-CAN1用于BDC與音頻接收模塊RAM、FZD通信，K-CAN5用于BDC與NFC、遠程接收器FBD，K-CAN6用于BDC與右燈光控制模塊FLER、左燈光控制模塊FLEL通信；PT-CAN為BDC與動力相關模塊，包括DME、DHC等模塊，Local-CAN為SAS，即ADAS控制器與傳感器單元通信。
展開 寶馬的電子電氣架構解析
來源 |
汽車ECU開發
知圈 |
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特斯拉和大眾的電子電氣架構可能被大家最為熟知，一個代表行業的標桿，另一個則代表傳統OEM自我革新的標桿。除了這兩者以外，似乎其它OEM都黯淡無光，其實不然，其它只是沒有聚光燈照射，這其中就包括寶馬。
2018年寶馬量產了其新一代電子電氣架構，如圖1所示，其大量使用了以太網通信，并且域控制器也得到了使用， 跟當年量產的Model 3的電子電氣架構有的一比了。
圖1 寶馬2018年 電子電氣網絡架構
圖1中各控制節點的含義如圖2所示，例如ACSM表示高級碰撞安全模塊，AHM表示拖車模塊，DSC為動態穩定控制模塊，BDC表示車身控制模塊，EGS表示電子變速箱控制模塊，HU-H表示娛樂控制模塊，PCU表示動力控制模塊，RAM表示音頻接收模塊，KAFAS表示基于攝像頭的駕駛員輔助系統，IHKA為集成集成自動暖氣/空調模塊，SAS表示選裝模塊，即為ADAS模塊，SMBF表示駕駛員座椅控制模塊。
圖2 各節點的具體含義
各節點之間的通信方式包括以太網、FlexRay、CAN總線，其中圖1所示中灰色表示以太網總線，包括兩線的OABR以太網和五線以太網，無線以太網主要用于BDC與OBD2之間的交互，單獨的以太網通信節點如圖3所示，深紅色表示FlexRay總線，黃色表示CAN總線。
展開 淺談汽車電子電氣域架構
汽車電子在經歷了這么多的變遷后，終于開始走向一條由繁至簡的路。而新的域，也就是今天提到的，未來可能會實現的基于位置分布的“域Zone”，通過不同域之間的交互融合，用接近原則這一簡單的招式，完美規避了上述問題，但是卻也給軟件開發帶來了史詩級的挑戰。例如，車身控制器工程師可能需要開始研習雷達的驅動和算法；功能安全ASIL-C和D級別的軟件開發逐漸變成標配。域的控制開發要求將不再僅限于功能，軟硬件開發將打破傳統的功能劃分壁壘，更多地需要從整車角度思考去設計。
寫在最后
基于“域Zone”的電子電氣架構，看似簡單，實則包含了非常多的架構學問在其
中。它打破的，不僅僅是功能與功能之間的隔閡，更打破了整車架構的思維壁壘。更重要的是，特斯拉已經用他們在Model3上的答卷證明了，Zone并不是不可實現的，超前的架構和低廉的成本是可以同時具備的。那么，域究竟是終點，還是新時代的起點？整車電子電氣架構有沒有更好的解決方案？
展開 蔚來汽車的電子電氣架構
寫這個話題，主要是接新造勢力電子電氣架構分析的第二篇，這塊蔚來的工程師出來講得也比較少。所以只能從售后手冊和拆車分析里面獲取。
由于蔚來并不是以工程技術為主打口碑，我們看到的千兆以太網絡+高性能電控單元構成整車電子電氣架構，是逐步看到在2020年的智能網關、智能座艙以及智能駕駛系統，從硬件到軟件到應用層開始鋪設，2022年量產自動駕駛域控制器ADC采用英偉達ORIN芯片，中央顯示控制器單元采用高通8155芯片。
▲圖1.蔚來的分域設計，FOTA的時間點是很早的
Part 1
蔚來的演進過程
分段來看：
蔚來第一代電子電氣架構（ES8）：采用分布式為主，創新點在于智能中央網關（CGW），數字座艙控制器和自動駕駛部分，以太網這塊只用在有限的部分。
蔚來改進版本的1.5代（后續升級的ES6、EC6和更新的ES8）：導入了自動輔助駕駛控制器和泊車架構，增強了座艙部分，加大了相應的自研軟件的力度，主要集中在智能網聯、智能座艙、自動輔助駕駛，三電和車身這塊有點時間是相對較慢的（電驅電控以及部分車身控制）。
蔚來新的NP2（ET7和ET5）：由于智能駕駛和座艙的軟件提升，在這塊領域里面應用軟件與硬件的獨立化，網關的迭代和車身在一起的。
下一代：這部分有聊過，東西比較多，目前還在構型階段。
▲圖2.蔚來量產的這一代系統
所以我的理解，蔚來的迭代是一步步演進的，分塊把自動駕駛從Mobileye替換成NVIDIA的Orin，把座艙替換成更高級的處理器。然后在CGW上做一些調整，導入了優化設計。
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