在汽車(chē)還處于功能為主的硬件時(shí)代，其電子電氣架構(gòu)的設(shè)計(jì)考慮的主要是車(chē)輛應(yīng)用場(chǎng)景的需求、功能邏輯的實(shí)現(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)通訊的拓?fù)湟约罢?chē)線束的連接等方面，并通過(guò)對(duì)功能、法規(guī)等約束條件的解讀，再結(jié)合整車(chē)性能、成本等諸多方面的考慮，以此得到最優(yōu)化的電子電氣系統(tǒng)解決方案。
而隨著汽車(chē)智能化、網(wǎng)聯(lián)化的發(fā)展，汽車(chē)電子底層硬件不再是僅提供簡(jiǎn)單的邏輯計(jì)算，而是需要提供更為強(qiáng)大的算力支持，同時(shí)軟件也不再是基于某一固定硬件開(kāi)發(fā)，而是需要具備可移植、可迭代和可拓展等特性。因此傳統(tǒng)的以硬件為主的電子電氣架構(gòu)轉(zhuǎn)而以軟件架構(gòu)為核心，新架構(gòu)的本質(zhì)是為整車(chē)提供一個(gè)異構(gòu)的分布式面向服務(wù)的中央計(jì)算平臺(tái)。
新架構(gòu)平臺(tái)我們可稱之為智能化電子電氣架構(gòu)，該架構(gòu)采用中央計(jì)算平臺(tái)為核心，通過(guò)動(dòng)力數(shù)據(jù)中心（PDC）在為電子系統(tǒng)分配電源的過(guò)程中收集并分發(fā)大量原始傳感器數(shù)據(jù)到中央計(jì)算平臺(tái)，中央計(jì)算平臺(tái)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛等命令。
同時(shí)區(qū)域控制器為外圍傳感器提供接口等資源，并提供相應(yīng)的區(qū)域算力，中央計(jì)算平臺(tái)可動(dòng)態(tài)分配算力資源，保證汽車(chē)即使在關(guān)鍵部位發(fā)生故障的情況下也能安全行駛。該架構(gòu)以供電和數(shù)據(jù)為主干，通過(guò)雙環(huán)拓?fù)湟詫?shí)現(xiàn)冗余網(wǎng)絡(luò)，其涵蓋了汽車(chē)電子的軟件架構(gòu)、硬件架構(gòu)和通訊架構(gòu)。
軟件架構(gòu)：采用面向服務(wù)架構(gòu)（SOA，Service-Oriented
Architecture）。在分布式的EEA中，由于功能的不集中，軟件之間的交互異常復(fù)雜，為了確保軟件的安全可靠，軟件代碼和邏輯冗余相當(dāng)嚴(yán)重。面向服務(wù)架構(gòu)是一個(gè)組件模型，它可通過(guò)將不同控制節(jié)點(diǎn)的不同功能按照'服務(wù)’的維度像拼積木一樣的進(jìn)行組合（即應(yīng)用程序以功能單元的形式進(jìn)行邏輯封裝），再通過(guò)定義好的接口將全部功能單元聯(lián)系起來(lái)從而實(shí)現(xiàn)對(duì)軟件的集成。
其優(yōu)點(diǎn)包括：1）軟硬件分離；2）軟件部署靈活3）服務(wù)間低耦合，互相不依賴，易于維護(hù)； 4）各服務(wù)之間通信接口標(biāo)準(zhǔn)化，不依賴于平臺(tái)實(shí)現(xiàn)功能。
正是由于軟硬件的解耦，若硬件發(fā)生迭代，軟件可隨時(shí)擴(kuò)展相應(yīng)的服務(wù)。如近期推行的電子后視鏡，通過(guò)電子后視鏡硬件的增加，可在軟件架構(gòu)中添加對(duì)應(yīng)的服務(wù)，若將該電子后視鏡的服務(wù)與視頻服務(wù)結(jié)合，便完成了電子后視鏡的視頻顯象功能，而這個(gè)過(guò)程中并不影響其他服務(wù)。
同時(shí)由于接口獨(dú)立于實(shí)現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺(tái)、操作系統(tǒng)和編程語(yǔ)言，這使得構(gòu)建在這類(lèi)系統(tǒng)中的服務(wù)可以以一種統(tǒng)一和通用的方式進(jìn)行交互。SOA架構(gòu)，不但可以使APP與HW及APP與APP之間輕松耦合，還可以使車(chē)端軟件、通信、信息安全和云端環(huán)境產(chǎn)生很好的協(xié)同，實(shí)現(xiàn)完整車(chē)云生態(tài)環(huán)境。
硬件架構(gòu)：采用域控制器、區(qū)域控制器到中央計(jì)算平臺(tái)的高性能平臺(tái)為支撐。在傳統(tǒng)電子電氣架構(gòu)之下，軟硬件處于高度耦合狀態(tài)，控制器的開(kāi)發(fā)模式是硬件先行，在硬件確認(rèn)之后再進(jìn)行軟件的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、測(cè)試等工作，這過(guò)程軟件無(wú)法先行或同步開(kāi)發(fā)，同時(shí)一旦硬件發(fā)生改變，軟件則需要大量的修改適配工作。而在新的EEA下，硬件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)集成化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化，軟件以功能服務(wù)化、接口統(tǒng)一化，同時(shí)又增加了中間件層的方式實(shí)現(xiàn)軟硬分離，即使遇到硬件變更的情況，軟件的適配工作可同步完成且工作量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)方式。
通訊架構(gòu)：以太網(wǎng)作為骨干網(wǎng)絡(luò)，采用SOME/IP（Scalable
Service-oriented Middleware over IP，可擴(kuò)展面向服務(wù)的通信中間件協(xié)議）或DDS（Data
Distribution Service，數(shù)據(jù)分發(fā)/訂閱的通信中間件協(xié)議和應(yīng)用程序接口標(biāo)準(zhǔn)）面向服務(wù)通訊中間件，融入TSN（Time-Sensitive Network，時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)）、信息安全等技術(shù)，以確保整車(chē)海量數(shù)據(jù)的高速傳輸。同時(shí)借助5G、邊緣云等技術(shù)，形成車(chē)路云一體化集中計(jì)算能力。
2.1特斯拉
目前在國(guó)內(nèi)外主機(jī)廠中，以特斯拉為首已經(jīng)實(shí)現(xiàn)整車(chē)由1個(gè)中央計(jì)算平臺(tái)+3個(gè)區(qū)域控制器控制的電子電氣架構(gòu)。
當(dāng)前特斯拉Model 3所搭載的中央計(jì)算模塊（CCM）是通過(guò)將原本分散的Autopilot（自動(dòng)駕駛）+IVI（信息娛樂(lè)系統(tǒng)）+T-BOX（遠(yuǎn)程信息處理器）三合一后的產(chǎn)品，它是以物理集成的形式將三塊PCB集成到同一殼體中形成一個(gè)'大’總成件，此舉雖并未實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一硬件平臺(tái)、統(tǒng)一軟件平臺(tái)的終極目標(biāo)，但已經(jīng)領(lǐng)先業(yè)內(nèi)水平一大截了。該模塊的主要功能是連接各類(lèi)自動(dòng)駕駛傳感器，同時(shí)綜合執(zhí)行邏輯計(jì)算功能以完成車(chē)輛的動(dòng)力控制、制動(dòng)等相關(guān)功能，同時(shí)完成座艙內(nèi)人機(jī)交互等動(dòng)作。
特斯拉的發(fā)展電子電氣架構(gòu)與其他主機(jī)廠不同，它拋棄了功能域（如按功能劃分為底盤(pán)域、智能座艙域等）的概念，通過(guò)引入了BCM-F/L/R 3個(gè)區(qū)域控制器對(duì)整車(chē)各執(zhí)行器進(jìn)行供電，并通過(guò)CCM對(duì)不同的區(qū)域節(jié)點(diǎn)及其部件進(jìn)行統(tǒng)一管理，再通過(guò)CAN通信的方式形成交互，這使得整車(chē)內(nèi)部拓?fù)渥兊酶雍?jiǎn)潔，實(shí)現(xiàn)了算力集中的高集成、高模塊的準(zhǔn)智能汽車(chē)架構(gòu)。
目前F-BCM（前車(chē)身控制模塊）負(fù)責(zé)低壓電源網(wǎng)絡(luò)的分配和熱管理功能，L-BCM（左車(chē)身控制模塊）和R-BCM（右車(chē)身控制模塊）分別負(fù)責(zé)不同區(qū)域的車(chē)窗、門(mén)鎖、燈光、座椅等功能。
同時(shí)由于整車(chē)內(nèi)部拓?fù)涞暮?jiǎn)潔化，使得整車(chē)線束的總長(zhǎng)度得以縮短。特斯拉Model S/Model X 的整車(chē)線束總長(zhǎng)度約為3km，而Model 3的整車(chē)線束總長(zhǎng)度則縮短到了1.5km，Model Y則僅有1km左右。
2.2大眾汽車(chē)
大眾汽車(chē)的MEB平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了電子電氣架構(gòu)由分布式向域融合的轉(zhuǎn)變。在其架構(gòu)中共有整車(chē)控制域（ICAS1）、智能駕駛域（ICAS2）以及智能座艙域（ICAS3）三大域控制器。
其中，ICAS1實(shí)現(xiàn)整車(chē)所有控制類(lèi)功能，如高壓能量管理、低壓電源管理、扭矩控制、車(chē)身電子控制、存儲(chǔ)等功能。同時(shí)ICAS1與診斷口和T-BOX連接，作為整車(chē)OTA的主控ECU。
ICAS2作為智能駕駛運(yùn)算中心，通過(guò)以太網(wǎng)接收ICAS1的雷達(dá)和攝像頭等傳感器信息，通過(guò)運(yùn)算處理實(shí)現(xiàn)對(duì)于制動(dòng)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的請(qǐng)求。
ICAS3采用一機(jī)多屏控制方式，通過(guò)以太網(wǎng)接收ICAS1和ICAS2的需求，從而達(dá)到控制座艙各類(lèi)功能的目的。
2.3 VOLVO
VOLVO一代SPA1為分布式電子電氣架構(gòu)，整車(chē)ECU總量已超100個(gè)。為了推進(jìn)其電子電氣架構(gòu)的發(fā)展，在其推出的第二代SPA2（即GPA）架構(gòu)中，采用了'1+2’（中央計(jì)算平臺(tái)VCU+智能互聯(lián)模塊IHU和自動(dòng)駕駛模塊ADPM）模式。其做法是先通過(guò)按功能劃分，將需要大量計(jì)算的ECU集成到中央計(jì)算平臺(tái)VCU中，以簡(jiǎn)化主干網(wǎng)絡(luò)。
后續(xù)VOLVO將會(huì)進(jìn)一步把網(wǎng)關(guān)、配電、機(jī)電一體化ECU集成為區(qū)控制器，同時(shí)將ADPM/IHU集成于VCU中，以形成區(qū)域電子電氣架構(gòu)。
該架構(gòu)包括Core System（核心系統(tǒng)）和Mechatronic Rim（機(jī)電區(qū)域）。以以太網(wǎng)為主網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)VIU（Vehicle Integration Unit，整車(chē)集成單元）負(fù)責(zé)不同區(qū)域的感知、控制與執(zhí)行。VCU（Vehicle Computation Unit，整車(chē)控制器）提供整車(chē)智能化所需的算力與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。
2.4奧迪
奧迪在電子電氣架構(gòu)上采取了中央集群計(jì)算方案（Central Computing Cluster ）。其將整車(chē)劃分為驅(qū)動(dòng)域、能源域、橫縱向控制域、駕駛輔助域、座艙域、車(chē)身舒適域以及信息安全域。域之間通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行信息交互，域內(nèi)則通過(guò)CAN/Lin等方式進(jìn)行交互。整車(chē)的中央計(jì)算單元通過(guò)云技術(shù)與奧迪企業(yè)的后臺(tái)相連接，奧迪的后臺(tái)會(huì)與HERE后臺(tái)相連，以形成數(shù)據(jù)共享，通過(guò)車(chē)載傳感器收集的數(shù)據(jù)來(lái)輔助進(jìn)行地圖制作與數(shù)據(jù)更新等。
相比于合資/外資企業(yè)，國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)汽車(chē)企業(yè)的電子電氣架構(gòu)的發(fā)展亦完成了分布式向域集中式的過(guò)渡。而造車(chē)新勢(shì)力則更進(jìn)一步，普遍采用功能域控到域融合的方案，如按照整車(chē)的功能劃分為智能座艙、自動(dòng)駕駛、整車(chē)控制、車(chē)身控制四大領(lǐng)域，骨干網(wǎng)采用以太網(wǎng)與CAN的混合搭配方式。與此同時(shí)，從域融合到中央集成是他們下一步正在進(jìn)行的工作內(nèi)容。
2.5 宇通汽車(chē)
宇通汽車(chē)以商用車(chē)為主，其電子電氣架構(gòu)仍為分布式，通過(guò)獨(dú)立網(wǎng)關(guān)隔離不同功能域，如下圖。在商用車(chē)領(lǐng)域，EEA的發(fā)展要稍緩于乘用車(chē)，同時(shí)商用車(chē)對(duì)于通信速度、整車(chē)更新等方面的要求也要低于乘用車(chē)，因此這類(lèi)整車(chē)的通信方式仍以CAN為主。
2.6極氪
極氪001脫胎于吉利集團(tuán)，該車(chē)型采用了典型的功能域集中式架構(gòu)，由四大功能域承擔(dān)整車(chē)級(jí)別的各功能邏輯，將傳感器/執(zhí)行器的控制與整車(chē)的功能應(yīng)用分離，保留有部分傳統(tǒng)的ECU，將這些ECU作為傳感器/執(zhí)行器的控制單元（即只負(fù)責(zé)輸出控制，不負(fù)責(zé)功能邏輯）。這類(lèi)技術(shù)趨勢(shì)會(huì)使得傳統(tǒng)ECU逐漸弱功能化，因?yàn)橹饕墓δ軐?huì)被域/中央計(jì)算承攬。
在各功能域內(nèi)，跨子系統(tǒng)內(nèi)部的邏輯接口通過(guò)域控的軟件即可完成，且功能接口模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、開(kāi)放化，可方便產(chǎn)品快速迭代。跨域信息交互通過(guò)FlexRay和以太網(wǎng)為主干網(wǎng)的雙網(wǎng)實(shí)現(xiàn)（FlexRay 由于成本相對(duì)過(guò)高，在國(guó)內(nèi)主機(jī)廠中僅有吉利的部分車(chē)型在使用）。
2.7華為
華為以信息技術(shù)入局汽車(chē)行業(yè)，基于其在信息技術(shù)上的技術(shù)積累推出了'計(jì)算+通信’架構(gòu)（CCA）。通過(guò)以太網(wǎng)環(huán)作為車(chē)載通信主干網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了“功能域”+“區(qū)域”的集成。
整車(chē)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)置3-5個(gè)VIU（以太網(wǎng)關(guān)），VIU之間通過(guò)以太網(wǎng)的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。在整車(chē)通信架構(gòu)上，設(shè)置智能座艙域控制器CDC、智能駕駛域控制器MDC和整車(chē)控制VDC，共同完成信息娛樂(lè)、自動(dòng)駕駛、整車(chē)及底盤(pán)域的控制。
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