2.2.3 新型电子电气架构介绍

当前汽车行业处于电子电气架构由分布式转向域集中式的关键期，很多车企开始思考跨域融合的多种方案，目前主要有两种跨域融合方案：按功能融合方案、按位置融合方案。

按功能融合方案主要采用三域架构，将全车划分为车辆控制域、智能驾驶域、智能座舱域三大功能域，分别实现车辆控制、智能驾驶、信息娱乐等功能。大众MEB平台的E3架构、宝马iNEXT车型架构、华为CC架构等均属于此类。

按位置融合方案主要采用区集中式架构（Zonal EEA），按照汽车的物理空间，将全车划分为多个区域，如左车身域、右车身域等。由于各处ECU均由区域控制器（Zone ECU，ZCU）中继，再连接至中央计算机，因此线束数量大幅减少，能释放更多物理空间。特斯拉、丰田等均属于此类。

以上两种架构如图2-11所示。

1.三域架构

传统的模块集成是将模块集中“打包”，其本质依然是原有的功能划分，模块与模块之间的壁垒仍然没有被打破，而且有很强的硬件捆绑特性。例如，市面上很多BCM集成了PEPS功能，但若想将PEPS系统集成到ESP控制器，那么原有平台将无法兼容，需要花费较大工作量来开发新平台。而域则可以做到兼容，它十分灵活，是系统与软件层面的集成，脱离了硬件捆绑的限制。

在大部分域架构设计中，域控制器可以给其他小控制器、小执行器提供的算法、功能，决定了域的范围有多大。例如，车身域控制器是集成所有车身电子的基础驱动、钥匙、灯、门、车窗等功能的大控制器。由于车身域控制器可以提供车窗防夹算法、电压补偿、备份驱动等功能，因此，小控制器无须关注复杂算法，只需要更多地关注硬件和驱动。这样不但可以大幅缩减软件开发量，还能够实现控制器的精简优化。这样一个标准化的共享软件资源的架构设计理念，在整车各个领域都得到了充分的运用，形成常见的动力域、底盘域、车身域、信息娱乐域和ADAS域等。

在三域架构中，车辆控制域将原动力域、底盘域和车身域等传统车辆域进行了整合，智能驾驶域和智能座舱域则专注于实现汽车的智能化和网联化。涉及的零部件主要有4类：车辆控制域控制器、智能驾驶域控制器、智能座舱域控制器及若干高性能网关。其中，车辆控制域控制器，负责整车控制，实时性和安全性要求高；智能驾驶域控制器，负责自动驾驶相关感知、规划、决策功能的实现；智能座舱域控制器，负责HMI交互和智能座舱相关功能的实现。

1）大众MEB平台的E3架构

MEB平台是由大众汽车集团及其子公司开发的电动汽车模块化平台。MEB平台的E3架构，是由3个车辆应用服务器（In-Car Application Server，ICAS）组成的域集中式电子电气架构，如图2-12所示。

ICAS1主要负责车内应用服务（车身控制、电动系统、高压驱动、灯具系统、舒适系统等）。ICAS2主要用于支持高级自动驾驶功能。ICAS3主要负责娱乐系统（导航系统、仪表系统、HUB、智能座舱等）。

通过ICAS这种大型域控制器，将本域的其他ECU的软件功能（如智能传感器的一些功能，以及基础软件功能）逐步向ICAS中转移，直到其他ECU（本域的传感器和执行系统）慢慢被合并。

2）华为CC架构

华为的CC（Computing/Communication）架构聚焦计算、通信两大领域，通过分布式网关组成环网，进行高速的网络数据传输，并在三大平台的计算中心进行数据实时分析及处理，从而实现整车的感知、算力、电源共享。从计算架构来看，华为将汽车划分为智能驾驶、智能座舱、整车控制三大域并推出相关的开放平台及操作系统（自动驾驶操作系统AOS、鸿蒙智能座舱操作系统HOS和车控操作系统VOS），如图2-13所示。

智能驾驶平台包含昇腾芯片、AOS及标准化硬件产品、配套工具链等。该平台可进行软硬件解耦，整车厂可在该平台基础上快速开发、调试、运行自动驾驶算法和功能，实现L2+～L4级别自动驾驶的平滑演进。

智能座舱平台包含麒麟芯片和鸿蒙OS，并分别基于麒麟芯片构建IVI模组，基于鸿蒙OS共享华为“1+8”生态，实现跨终端互联。在此基础上，使用Hicar手机映射方案提升用车体验并开放API接口，为跨终端的软件供应商开发座舱应用提供便利。

整车控制平台（智能电动平台）包含电驱、MCU、整车控制VOS，将网络能源产业链和技术优势引进智能电动汽车，打造mPower多形态电驱及高效的车载充电产品，为整车厂提供差异化的整车控制。

2.区集中式架构

为了构建以功能为导向的电子电气架构，OEM不得不将后刹车灯、后位置灯、尾门锁甚至双撑杆的连接线束拉长，跨过80%的车身，连接到置于车身前方的域控制器中。ADAS的前后雷达、空调系统的前后制冷、底盘系统的前后轮转向控制均有类似的问题，给线束系统带来了极大的挑战。

一辆低端车的线束系统成本只要大约300美元，重量大约为30千克，长度大约为1500米，线束大约有600根，共1200个接点；而一辆豪华车的线束系统成本大约为550～650美元，重量大约为60千克，线束大约有1500根，长度大约为5000米，共3000个接点。如果按照功能域架构制造汽车，线束成本将不会低于1000美元，重量将高达100千克。为了解决高昂的成本，且不丢失域的软件集中的核心概念，特斯拉在Model 3上重新划分了域。传统的车身域、动力域等被物理空间上划分的Zonal EEA所取代。

在Zonal EEA中，有几个关键组成部分，即车载中央计算机、区控制器、环形连接的以太网TSN组成的主干网及CAN、LIN、10Base-T1S区内网、双电源冗余供电及区域内智能分级供电。

车载中央计算机的核心定位是实现智能驾驶和智能座舱相关的业务逻辑，并且具备网联功能，可连接车端和云端。

区控制器主要充当网关、交换机和智能接线盒的角色，提供并分配数据和电力，实现车辆特定区域的Feature，可能也会涉及一些变迁，如逐步融合区内其他ECU的功能。在第一阶段，实现相对通用化的ZCU，采用标准化软件模块，兼容现有ECU网络，并作为数据转发设备，将区内的功能在服务层面进行抽象；在第二阶段，会以降低区内ECU数量为目的，整合其他ECU功能，并控制I/O虚拟化。

Zonal EEA实际上是“供电的分布式，计算的集中式”。Zonal EEA不仅能将计算资源集中起来，便于软硬件分离，也给整车各个控制器的电源管理带来很多想象力，但是给软件开发带来了极大的挑战。例如，车身控制器工程师可能需要研习雷达的驱动和算法；功能安全ASIL-C/D级别的软件开发逐渐变成标配。域的控制开发要求将不再仅限于功能，软硬件开发将打破传统的功能划分壁垒，需要从整车角度进行思考和设计。

1）特斯拉的Zonal EEA

特斯拉中央计算模块为AICM（Autopilot&Infotainment Control Module，辅助驾驶及娱乐控制模块），区域控制器为BCM RH（Body Control Module Right，右车身控制器）及BCM LH（Body Control Module Left，左车身控制器），如图2-14所示。

AICM接管了所有辅助驾驶相关传感器、主摄像头和毫米波雷达。BCM RH集成了自动驶入驶出（Automatic Parking/Autonomous Pull Out）、热管理、扭矩控制等功能，实现了硬件和软件的分离。BCM LH横跨多个网段，负责内部灯光、进入部分。

2）沃尔沃的Zonal EEA

沃尔沃的Zonal EEA包括Core System和Mechatronic Rim，将ZCU划入中央计算集群中；同时定义了与核心计算系统相对应的概念——机电一体化区域，以VIU为节点，也可以分出若干区域。VCU对应车载中央计算机，VIU对应区控制器，如图2-15所示。

从发展趋势看，汽车电子电气架构最终会向中央计算架构演进，将功能逻辑集中到一个中央控制器。据华为预计，到2030年，中央计算平台+区域控制+大带宽车载通信的电子电气架构将成为主流。

未来，软件的功能和质量将决定汽车的产品体验，汽车的差异性将逐步由软件定义。凡是有雄心的车企都希望牢牢掌控决定产品个性化的核心技术，因此每个车企都会基于一个智能化、可演化的电子电气架构来打造汽车产品。