「在我看來(lái)，目前只有 Model 3 和大眾的 ID.3，能稱為全新的電子電氣架構(gòu)。因?yàn)樗鼈兊闹鞲删W(wǎng)絡(luò)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)控制，并且全車 ECU 集成到了幾大域控制器之中?！?/p>

一位博世的工程師這樣告訴汽車之心。

電子電氣架構(gòu)簡(jiǎn)稱 E/E 架構(gòu)，有時(shí)也被稱為 EEA（Electrical/Electronic Architecture）。

它是指對(duì)汽車的傳感器、中央處理器、ECU、線束、信息娛樂(lè)系統(tǒng)以及底盤系統(tǒng)等整車軟硬件進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方案，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)車內(nèi)高效的信號(hào)傳輸、系統(tǒng)布置等效果。

E/E 架構(gòu)這一概念最早由汽車供應(yīng)商德?tīng)柛Ｌ岢?，后?lái)被行業(yè)廣泛采用。

近幾年，隨著汽車行業(yè)走向智能化，傳統(tǒng) E/E 架構(gòu)開始受到挑戰(zhàn)。

先是特斯拉以新一代集中式布局的 E/E 架構(gòu)率先發(fā)力，后有供應(yīng)商如博世、安波福、大陸等強(qiáng)調(diào) E/E 架構(gòu)要從分布式向集中式轉(zhuǎn)變。華為更是將矛頭直指其算力不足、缺少功能安全等問(wèn)題。

在主機(jī)廠中，也出現(xiàn)了大眾、通用和豐田這樣的變革者，正在布局新一代 E/E 架構(gòu)。

傳統(tǒng) E/E 架構(gòu)已經(jīng)走到十字路口。

1.從助手到桎梏

在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，研發(fā) E/E 架構(gòu)是 Tier 1 的專業(yè)。

Tier 1 配合主機(jī)廠進(jìn)行 E/E 架構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化，最終目的是通過(guò)開發(fā)一套合理的整車電子電氣系統(tǒng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)性能提升與成本控制并重的效果。

最初，這件事很容易。

因?yàn)樽?1886 年第一輛奔馳三輪汽車被發(fā)明出來(lái)之前，車上的電子設(shè)備并不像今天這么復(fù)雜，更談不上 E/E 架構(gòu)。

直到 20 世紀(jì)初，開始出現(xiàn)更多需要電力進(jìn)行啟動(dòng)的設(shè)備如起動(dòng)機(jī)、車載收音機(jī)等，電子電氣系統(tǒng)才逐漸成型。

以車燈為例，最早的車燈是在燈罩下點(diǎn)煤油，直到發(fā)明了電燈，汽車開始采用鎢絲白熾燈進(jìn)行汽車照明。

越來(lái)越多的電子電氣系統(tǒng)出現(xiàn)后，一些問(wèn)題隨之出現(xiàn)。

比如，如何完成這些系統(tǒng)內(nèi) ECU 之間的通信成為挑戰(zhàn)。為解決這個(gè)問(wèn)題，博世歷時(shí)三年，在 1986 年開發(fā)出了 CAN 總線，用來(lái)對(duì) ECU 的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。

再過(guò)幾年，也就是 1991 年，世界上首款基于 CAN 總線系統(tǒng)的量產(chǎn)車型奔馳 500E 正式亮相。

由于采用了 CAN 總線設(shè)計(jì)，車內(nèi)各個(gè)控制模塊之間的傳輸速率為到 83.3-500 kbit/s，其中用于發(fā)動(dòng)機(jī)信號(hào)的 CAN 總線傳輸速度為 500kbit/s。

本質(zhì)上，CAN 總線是一種局域網(wǎng)技術(shù)，電氣系統(tǒng)和設(shè)備的 ECU 之間的通信可以通過(guò) CAN 總線來(lái)完成。

由于可以減少布線、減輕重量以及節(jié)省車內(nèi)空間，類似的方案此后一直被各大車企廣泛采用。

電氣系統(tǒng)和電子設(shè)備的出現(xiàn)，還驅(qū)使供應(yīng)商開始設(shè)計(jì)一套整體的布局方案。

2007 年，德?tīng)柛Ｊ状翁岢?E/E 架構(gòu)的概念，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、車窗控制、車載娛樂(lè)系統(tǒng)等一切需要電力控制的軟硬件進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)和不斷優(yōu)化，這一名為「E/E 架構(gòu)」的方案解決了汽車電子的通信和效率問(wèn)題，以助手的角色讓汽車的性能越來(lái)越好。

如果沒(méi)有后來(lái)興起的電動(dòng)車和自動(dòng)駕駛，傳統(tǒng) E/E 架構(gòu)也許還能延續(xù)輝煌。

但是，如你我所見(jiàn)，電動(dòng)車和自動(dòng)駕駛技術(shù)席卷了整個(gè)行業(yè)，大量新出現(xiàn)的 ECU 和信號(hào)傳輸效率需求，讓原來(lái)的分布式 E/E 架構(gòu)受到挑戰(zhàn)，甚至正在成為技術(shù)發(fā)展的桎梏。

事實(shí)上，直到 2017 年特斯拉 Model 3 發(fā)布時(shí)，整個(gè)汽車行業(yè)都沒(méi)有一款產(chǎn)品嘗試對(duì)傳統(tǒng) E/E 架構(gòu)進(jìn)行革新。

換句話說(shuō)，正是 Model 3 出現(xiàn)，全新一代的集中式 E/E 架構(gòu)才呈現(xiàn)在人們面前。

同樣在 2017 年，從德?tīng)柛２鸱殖鰜?lái)的安波福提出 smart architecture（智能架構(gòu)），將汽車內(nèi)部的大量模塊，整合為三類：

分別是發(fā)動(dòng)機(jī)模塊、信息娛樂(lè)模塊以及自動(dòng)駕駛與主動(dòng)安全模塊，并提出「神經(jīng)」和「大腦」的概念，神經(jīng)代表傳輸網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，大腦代表計(jì)算平臺(tái)。

這種新的定義方式意味著供應(yīng)商開始注重軟件算法對(duì) E/E 架構(gòu)的影響。

與此同時(shí)，博世、采埃孚、大陸等也紛紛意識(shí)到軟件對(duì)于汽車的沖擊，均提出要從分布式向集中式轉(zhuǎn)變的新一代 E/E 架構(gòu)，以適應(yīng)時(shí)代變化。

其中，博世用六個(gè)階段來(lái)描述 E/E 架構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜依次為模塊化、集成化、集中化、域融合、車載電腦和車-云計(jì)算。

每演進(jìn)一個(gè)階段，E/E 架構(gòu)的效率會(huì)更高。

比如，在集成化階段，CAN 總線的傳輸速率最大可達(dá) 100 kBit/s。

按照模型預(yù)測(cè)，如果采用車載以太網(wǎng)，可以實(shí)現(xiàn)比 CAN 總線高 1000 倍的帶寬，也即達(dá)到 100Mbps 高實(shí)時(shí)帶寬。

如果搭載車規(guī)級(jí)芯片，還可以讓汽車擁有中央計(jì)算機(jī)的處理能力，可以滿足車輛向智能終端演變的算力需求。

對(duì)照博世的六個(gè)階段，可以看到，除了已經(jīng)進(jìn)入車載電腦的階段特斯拉 Model 3，大多數(shù)車企的汽車 E/E 架構(gòu)剛剛度過(guò)模塊化階段，正在進(jìn)入集成化階段。

在滿足算力和信號(hào)傳輸速度等各項(xiàng)要求后，圍繞新一代的 E/E 架構(gòu)的角逐也正式拉開帷幕。

2.新一代 E/E 架構(gòu)出現(xiàn)

提出新一代 E/E 架構(gòu)的背后，是汽車行業(yè)里掀起的兩股浪潮。

第一股浪潮是插電式混合動(dòng)力混合動(dòng)力汽車和純電動(dòng)汽車的出現(xiàn)，它們引入了三電系統(tǒng)，從而增加了汽車 E/E 架構(gòu)的復(fù)雜程度；

第二股浪潮是智能座艙和自動(dòng)駕駛。OTA 升級(jí)需求、大量的傳感器出現(xiàn)，產(chǎn)生了 OTA 更新、大量數(shù)據(jù)處理和信號(hào)傳輸?shù)男枨?，?duì)算力和車輛安全提出挑戰(zhàn)。

在面對(duì)這兩股浪潮時(shí)，傳統(tǒng)的分布式 E/E 架構(gòu)的問(wèn)題在于，算力不足、信號(hào)傳輸慢以及無(wú)法實(shí)現(xiàn) OTA 統(tǒng)一升級(jí)。

現(xiàn)在車載 ECU 的數(shù)量相比汽車早期出現(xiàn)數(shù)倍增加，以及日益增加的海量數(shù)據(jù)等待處理，直接讓傳統(tǒng) E/E 架構(gòu)不堪重負(fù)。

為了解決這些問(wèn)題，便出現(xiàn)了車規(guī)級(jí)芯片，利于傳輸信號(hào)的以太網(wǎng)，以及解決了統(tǒng)一升級(jí)問(wèn)題的域控制器。

這三重因素，也是新一代 E/E 架構(gòu)的標(biāo)志。

在解讀新一代 E/E 架構(gòu)之前，可以具體看一下博世的六個(gè)階段。博世用三類 E/E 架構(gòu)共六個(gè)階段來(lái)展示技術(shù)的演進(jìn)。

（1）當(dāng)前，車企正在應(yīng)用的第一類 E/E 架構(gòu)，采用分布式設(shè)計(jì)，分為模塊化和集成化兩個(gè)階段：

• 模塊化階段，汽車的每個(gè)功能擁有獨(dú)立 ECU，現(xiàn)在大多數(shù)汽車處于該階段；

• 集成化階段，車輛的設(shè)計(jì)開始進(jìn)行功能集成，進(jìn)而帶來(lái) ECU 的被集成。

（2）今后，車企將采用第二類 E/E 架構(gòu)，采用（跨）域集中式設(shè)計(jì)，分為集中化和域融合兩個(gè)階段：

• 集中化階段，指開始出現(xiàn)了域中心控制器；

• 域融合階段，對(duì)應(yīng)地開始出現(xiàn)跨域中心控制器。特斯拉 Model 3 正是域融合階段的代表車型。

（3）未來(lái)，E/E 架構(gòu)將發(fā)展為第三類架構(gòu)，即車輛集中 E/E 架構(gòu)，分為車載電腦和車-云計(jì)算：

• 車載電腦階段，采用的是車載電腦和區(qū)域?qū)蚣軜?gòu)；

• 車-云計(jì)算階段，車輛功能在云端。

目前來(lái)看，搭載新一代 E/E 架構(gòu)的車企如特斯拉等，在架構(gòu)設(shè)計(jì)上均采用了集中式布局。集中式布局有幾點(diǎn)好處：縮短信號(hào)傳輸、因減少線束而降低車重、更好的信息安全性。

拿特斯拉 Model 3 來(lái)說(shuō)，其 E/E 架構(gòu)由中央計(jì)算模塊（CCM）、左車身控制模塊（BCM LH）、右車身控制模塊（BCM RH）三個(gè)部分組成，用以控制車輛的行駛、轉(zhuǎn)彎和停止等操作。

在這一架構(gòu)下，全車線束只有 1500 米，遠(yuǎn)低于行業(yè)的平均水平。

特斯拉之外，華為也對(duì)傳統(tǒng) E/E 架構(gòu)亮劍。

「從傳統(tǒng)車走向智能網(wǎng)聯(lián)汽車，必須進(jìn)行架構(gòu)的改變。傳統(tǒng)的 E/E 架構(gòu)是總線加分散控制的架構(gòu)，一個(gè)車上幾百個(gè)控制器。但是走向智能網(wǎng)聯(lián)汽車，應(yīng)該充分融合 ICT 技術(shù)幾十年發(fā)展所取得的成果與積累，把車做成分布式以太網(wǎng)絡(luò)+三個(gè)域控制器架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)軟件定義汽車，持續(xù)為消費(fèi)者提升體驗(yàn)?！?/p>

華為輪值 CEO 徐直軍曾如是說(shuō)。

改進(jìn)傳統(tǒng)的 E/E 架構(gòu)，華為的做法是提出代表計(jì)算和通信的「CC」架構(gòu)，以及基于 CC 架構(gòu)衍生出三大平臺(tái)智能駕駛平臺(tái)（MDC）、智能座艙平臺(tái)（CDC）和整車控制平臺(tái)（VDC）、聯(lián)結(jié)和云服務(wù)。

一位汽車業(yè)內(nèi)人士表示，華為的 MDC、CDC、VDC 可以理解為三大域控制器。

這也許意味著，未來(lái)基于 CC 架構(gòu)的智能汽車，將實(shí)現(xiàn)和特斯拉 Model 3 類似的能力。

鑒于同行和供應(yīng)商已經(jīng)行動(dòng)起來(lái)，車企的變革也迫在眉睫。

3.車企迎來(lái)大變革

E/E 架構(gòu)決定車企的未來(lái)，E/E 架構(gòu)的發(fā)展命運(yùn)也被車企掌握在手中。

大眾、通用和豐田已經(jīng)率先行動(dòng)起來(lái)，決定研發(fā)新一代 E/E 架構(gòu)。

2019 年 3 月，大眾汽車 CEO Herbert Diess 曾透露，計(jì)劃將現(xiàn)有的整車約 70 個(gè) ECU 減少為三個(gè)中央處理器，通過(guò)集中式的方式將 ECU 進(jìn)行集成?；?MEB 平臺(tái)的大眾 ID.3，將搭載名為「E3」的 E/E 架構(gòu)，只需通過(guò)兩臺(tái)中央處理器就可完成所有的操作。

對(duì)照博世的「六個(gè)階段」，由于大眾 ID.3 將出現(xiàn)跨域中心控制器，所以應(yīng)該屬于「域融合階段」。

這也是大眾 ID.3 與特斯拉的 Model 3 一同，受到上面那位博世員工認(rèn)可的原因。

2019 年 5 月，通用汽車發(fā)布了新一代 E/E 架構(gòu) Global B。

這個(gè)歷時(shí)四年研發(fā)的 E/E 架構(gòu)，將為通用未來(lái)產(chǎn)品開發(fā)中的電氣化、主動(dòng)安全、車載娛樂(lè)、智能互聯(lián)以及 Super Cruise 等在內(nèi)的整車 OTA 升級(jí)提供支持。

新一代 E/E 架構(gòu)每小時(shí)可以傳輸和處理 4.5TB 的數(shù)據(jù)，比上一代架構(gòu)提升約 5 倍，最新搭載該架構(gòu)的是通用旗下全新凱迪拉克 CT5。

由于尚未看到 Global B 的更多信息，所以暫時(shí)不好判斷這個(gè)架構(gòu)屬于哪一階段，但從數(shù)據(jù)傳輸效率看，CT5 應(yīng)該也是采用了以太網(wǎng)設(shè)計(jì)。

2019 年 3 月，兩位豐田的人士透露，豐田新一代 E/E 架構(gòu)將采用中央+區(qū)域方案（Central & Zone Concept），基于新一代 Central& Zone 方案的汽車設(shè)計(jì)，可以通過(guò) ECU 集成降低成本，具有空間優(yōu)勢(shì)、輕量化、車型覆蓋多、可擴(kuò)展性特點(diǎn)，目標(biāo)是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的軟件插件和實(shí)現(xiàn)物理層變化的本地化。

不過(guò)，目前尚未看到豐田基于新一代 E/E 架構(gòu)的車型。

國(guó)內(nèi)車企也在進(jìn)行新一代 E/E 架構(gòu)的研發(fā)，如上汽、廣汽、吉利等均已有所部署。

吉利與沃爾沃聯(lián)合研發(fā)的 CMA 模塊化架構(gòu)中，對(duì) E/E 架構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，可以滿足 5G 通信、高性能處理器、雷達(dá)等新需求，基于這一架構(gòu)的的車型領(lǐng)克 01，在智能座艙和自動(dòng)駕駛輔助系統(tǒng)方面有不俗的表現(xiàn)。

不過(guò)，按照博世的六個(gè)階段進(jìn)行對(duì)比，整體上，除了特斯拉 Model 3、大眾 ID.3 和通用凱迪拉克 CT5，進(jìn)入博世「集中化階段」的智能汽車并不多見(jiàn)，大多數(shù)車企的新一代 E/E 架構(gòu)正處于集成化階段向集中化階段過(guò)渡的節(jié)點(diǎn)。

這或許是 Model 3 的智能化受到熱捧銷量大增的原因之一，它在實(shí)際使用中總是會(huì)比傳統(tǒng)的汽車顯得聰明和好用，整車 OTA 升級(jí)也能更加靈活。

照此來(lái)看，ID.3 和 CT5 未來(lái)大概率也將因智能化帶來(lái)銷量的提升。

站在 2020 年初，基于傳統(tǒng) E/E 架構(gòu)的車型仍占有很大市場(chǎng)，但新一代 E/E 架構(gòu)已經(jīng)出現(xiàn)。

在汽車消費(fèi)者做出選擇的同時(shí)，部分車企已經(jīng)率先行動(dòng)，殺死傳統(tǒng) E/E 架構(gòu)的這件事恐怕不會(huì)太遠(yuǎn)。

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