智能网联汽车新型电子电气架构概述

1 智能网联汽车新型电子电气架构概述

1.1 研究背景 电子电气架构（EEA, Electronic/Electrical Architecture）是集合整车电子电气系统功能需 求分析、系统方案设计、网络架构设计、子系统功能开发、整车电气原理及线束拓扑设计等 内容为一体的顶层规划工作，是一种将整车动力驱动、底盘转向、娱乐信息、车身电气等用 户功能转化为系统策略、网络数据、容错诊断、能量管理、电源分配、物理布局等具体实现 的电子电气系统解决方案。 随着汽车智能化、网联化程度的不断加深，汽车电子电气架构也将随之迎来相应的变化 升级。

图 1-1 给出了汽车电子电气架构的发展历程和未来趋势，通过分析可知，电子电气架 构遵循着分布式向域集中式、中央集中式逐渐演进的过程。

图 1-1 电子电气架构发展历程及趋势 传统的汽车电子电气架构是一种分布式网络拓扑结构，根据汽车功能划分成不同的控制 器和网段，如动力总成、信息娱乐、底盘和车身等，每个控制器的设计都基于特定的功能需 求展开的，控制器之间主要通过 CAN/LIN 总线传递彼此间的信息，以此来实现整车的功能。

然而，在分布式电子电气架构中每增加一个功能，很大程度上就需要增加相应的控制器 和通讯信号，控制器扩展计算能力不足、整车总线负载率高、通信带宽不足、软件升级困难 等瓶颈效应显现。智能网联汽车的电动化、网联化、智能化、共享化发展需求对整车电子电 气架构提出了新的挑战。汽车电子电气架构必须支撑汽车“四化”的快速发展，为此必须满足 的基本需求包括高计算性能、高通讯带宽、高功能安全性、高信息安全性、软件持续更新等。 随之而来的域集中式电子电气架构将多个控制器的功能进行集中化与区域控制化，形成整车 由 3~5 个域控制器主控，采用实时操作系统，软件采用分层解耦化设计，具备远程软件升级 功能，后期甚至出现 2~3 个域控制器的融合方案。

为满足智能化新阶段的高级别自动驾驶需求，车路云网一体化协同下的智能网联汽车要 求下一代电子电气架构在车载算力集中、车路云多源算力分配、时间敏感关键信息流、多核 多任务软件架构等方面提供相应的技术支撑能力。目前已见雏形的以中央计算大脑为核心的 中央集中式电子电气架构将为此提供基础技术平台。

2020 年，国家发改委、科技部等 11 个部委联合发布的《智能汽车创新发展战略》中提 汽标委智能网联汽车分标委 2 PUBLIC 到智能网联汽车的战略任务需突破“新型电子电气架构”等基础前沿技术。因此，作为智能网 联汽车基础支撑与关键共性技术的集中体现，新型电子电气架构的标准化势在必行。

1.2 研究范围 基于上述研究背景，项目组在行业内积极开展广泛的调研工作，对目前国内外整车企业 的电子电气架构研发现状进行了深入的调研和分析。项目组认为分布式电子电气架构体系已 经成熟完备，并不具备向上支撑能力，因此，无标准化的意义与必要性。

目前国内大部分整 车企业处于域集中式电子电气架构研发阶段，但其尚未形成标准化的研究成果，少数整车企 业已经开展了中央集中式电子电气架构研究，但成熟度比较低。因此，本项目开展的智能网 联汽车新型电子电气架构标准化需求研究对象主要包括域集中式电子电气架构和中央集中 式电子电气架构。 域集中式电子电气架构(Domain Centralized Electronic/Electrical Architecture)是基于域控 制器的电子电气架构，域控制器具有强大的硬件计算能力和丰富的软件接口支持，使得更多 核心功能模块集中于域控制器内，系统功能集成度得以提高，整车的功能一般分为动力控制 域，底盘控制器域、车身与智能座舱控制域，自动驾驶控制域等，其架构如图 1-2 所示。

图 1-2 域集中式电子电气架构（来源于网站）

该架构主要能实现面向服务的体系架构（SOA），从而实现了区别于分布式架构的基于 信号的驱动，这种面向服务的架构由于域控制器 DCU 集成了整车层级的软件，整车集成度 得以提高，使得远程升级变得更加方便，实现了软硬件分离，单个 ECU 的作用被弱化，复 杂的数据处理和控制功能被统一安排在核心处理器中，ECU 更多的是在执行 DCU 的命令； 以太网作为骨干网，通讯速率得以显著提升；域内算力集中，实现了资源的更高效利用。同 时，传感器模块不再需要与具体某个 ECU 相对应，从而零部件得以进行标准化生产。

中央集中式电子电气架构（Brain Centralized Electronic/Electrical Architecture）是基于中 央计算大脑的电子电气架构，该架构提供开放式软件平台，实现了真正意义上的软硬件解耦， 也为将来“软件定义汽车”奠定了基础，可以实现云计算，从而提高整车安全性，其架构如图 1-3 所示。

图 1-3 中央集中式电子电气架构（来源于网站）

在该架构下，中央计算大脑满足了整车的高性能计算、算力高度集中、具有实时操作系 统（RTOS）；高通信宽带，满足高数据通讯需求；实现集中式电子电气架构下功能安全以 及远程刷写、远程车辆控制信息安全；更便利的 OTA，在车辆整个生命周期内，让用户持续 体验新功能，不改变硬件，提升车辆性能，提高用户满意度。

1.3 研究目的 本项目旨在从国内外行业技术发展现状及趋势、国内外标准现状等方面出发，研究面向 支撑智能网联汽车发展的新型电子电气架构的标准化需求，提出相关的标准化路线与指导建 议，制定一套新型电子电气架构标准基础技术体系，为行业制定出适应全新阶段下智能网联 汽车发展的新型电子电气架构标准技术框架，加快推动我国智能网联汽车的研发和产业化。