電子電氣架構測試的案例
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。
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汽車ECU開發
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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 新型電子電氣架構的思考
積木家具備完整落地電子電氣架構方案的能力，業務范圍包括域控架構或區域架構設計，以太網設計，SOA設計，功能安全設計，信息安全設計，功能架構設計等等。
特斯拉的電子電氣架構
對此，《消費者報告》的汽車測試部門總監Jake Fisher震驚的說“我在這崗位工作了19年，測試了上千款車型，第一次見識到有車能通過無線升級來大幅改善性能的表現的”。
另外還有就是在特斯拉車里，可以使用方向盤、剎車、油門來玩賽車游戲，這想想就很爽。
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%。
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特斯拉的電子電氣架構
對此，《消費者報告》的汽車測試部門總監Jake Fisher震驚的說“我在這崗位工作了19年，測試了上千款車型，第一次見識到有車能通過無線升級來大幅改善性能的表現的”。
另外還有就是在特斯拉車里，可以使用方向盤、剎車、油門來玩賽車游戲，這想想就很爽。
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%。
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。
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 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 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 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 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。
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BMW的下一代電子電氣架構
我其實一直想跟蹤全球汽車企業的軟件化進度，一個很好的抓手是看電子電氣架構和對應的軟件功能分配，以及基于SOA的軟件開發進度。最近看到IEEE以太網年會里面BMW分享的兩份材料：
●《AUTOMOTIVE MACSEC ARCHITECTURE》Dr. Oliver Creighton & Dr. Lars V?lker
●《FROM VEHICLE CENTRIC TO PEOPLE CENTRIC HOW THIS TREND IS CHANGING VEHICLES E/E ARCHITECTURES》G.Smethurst
▲圖1.BMW的歷史架構發展
主要結論如下：
●BMW也在快速從Domain 到下一步的Zonal架構，從這個架構來看，基于座艙的系統整體沒有變化，就是POSIX的座艙和自動駕駛的兩塊成為整個系統骨架，Zonal ECU提前導入了。
▲圖2.BMW當前的架構和的下一代架構發展
●在通信架構上，有APIX3、ASA和10GBase Tx在開發，下一步演進的主要包括CAN-XL、ILAS和10BASE-T1S，這些我想后續花一些時間梳理下。
▲圖3.BMW當前研究的主要內容
Part 1
為什么分布式架構一直是之前的主流
從BMW目前在2020年增加的內容來看，系列的軟件需求增加是驅動架構升級的主要因素。
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 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 ID.4、Model Y、Mach E電子電氣架構對比
但是在整車電子電氣架構變革的當前，汽車ECU數量會有什么變化，以及傳統車企在架構升級過程中會有哪些考慮呢？
首先
ID.4、Model Y、Mach E的ECU數量分別為52、26、51，可以明顯的看出，特斯拉的集成度高很多，這主要是因為特斯拉將眾多小型ECU的功能集成到域控制器中，比如將車門、車窗、車燈、后視鏡等的控制策略集成到LBCM LH和BCM RH中。
而福特和大眾復用了很多小型ECU
。雖然復用了不少ECU，但是大眾在電子電器架構的升級過程中，已經做了很大的更新，圖1是奧迪e-tron與ID.4的電子電器架構，可以看出巨大的變化。另外復用也是基于成本、開發時間、開發風險的權衡，還記得在ID.3剛上市時，出現了眾多軟件bug，而且ID系列與Model 3的亮相時間差不多，分別在2017、2016年，但Model 3在2017年7月就開始交付，而ID.3在2020年才開始交付。
從馬斯克的自傳中可以看出其工作節湊：
那天是周六，停車場卻停滿了車。在特斯拉的辦公室里，幾百名年輕人正在工作，有些人在電腦上設計汽車部件，另一些人則在用自己辦公桌上的電子設備做實驗。每隔幾分鐘就能聽到馬斯克爆發出響亮的笑聲，響徹整個樓層。當馬斯克走進我等候的會議室時，我對他說看到這么多人在周六上班很令人驚嘆。馬斯克卻對此不以為然，抱怨說最近周末工作的人越來越少“我們變得越來越散漫，”馬斯克回復道“我剛剛正準備發封郵件。我們太散漫了。”
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