智能网联汽车主流电子电气架构发展趋势
最近，美国通用汽车发布了全新一代的整车电子架构，并率先搭载在凯迪拉克ct5上，而该套电子架构最大的亮点在于实现传统燃油车型的整车ota功能，未来在通用汽车旗下的车型上，包括动力总成模块、车载通信模块、娱乐系统和车身控制系统都能在后期通过ota进行远程调校和升级。
随着汽车电子作为衡量整车性能的重要指标，整车电气架构正日益成为各大厂家着力完善的重要领域之一。而且随着高科技技术的日新月异，尤其是人工智能学习技术的大规模应用，包括车载娱乐系统以及驾驶辅助系统这些系统都将越来越复杂，所需的控制器数目和能力也将呈几何倍数增长，这就对整车电气架构提出了全新的挑战。
电子电气架构的由来
汽车上最早的控制单元的作用在于实现对发动机功能的控制，每个电器都需要一个控制器进行独立控制，这就是最初的分布式架构。但随着车载电器越来越多，相应的ecu也越来越多，这成为各大主机厂一个沉重的负担，具体表现在：
1.各个电器自带的ecu基本都来源于不同的供应商处，各家的编程方法与编程语言都有可能不同，后期维护与升级较为繁琐；
2.分布式架构下，各个ecu都有自己独立的通信渠道，使得整车线束成本高昂，总装复杂程度也较大；
3.各个ecu的运算能力不同，且都有自己的设计冗余，而无法进行资源共享的设计能力将大幅推高整车在控制器上的成本；
而这些缺陷对于整车不断提升的对于控制器运算能力的需求，尤其是汽车从一个传统的机械零部件总成向一个电子电气零部件总成转变会是一个很大的制约，所以亟需一个全新的整车电子电气架构来解决传统分布式架构的所有问题。
德尔福引入“功能域”的概念
作为电子电气领域的全球重要供应商，德尔福率先在汽车行业引入了“功能域”的概念，来统一整车电子电气架构的搭建。顾名思义，功能域就是按照功能来进行划分，即所谓的车身与便利系统、娱乐系统、底盘与安全系统、动力系统以及辅助驾驶系统。
在每个域中，都会有一个自己的运算能力较强的域控制器dcu来协调域下的各个ecu，由于每个域内的电器元件功能上较为接近，因此可以通过设计一个功能较强的域控制器来担负域内主要的运算职责，这样就可以大大降低每个ecu需要担负的运算能力，也就是在一定程度上打通了分布式架构中每个ecu各自为政的局面。
以全新一代的奥迪a8的达到l3级别的驾驶辅助功能为例，奥迪将所有的驾驶辅助系统相互分离的ecu全部放弃，转而将所有的驾驶辅助相关的数据全部集中到中央驾驶辅助控制单元上（zfas），而zfas主要集成了四大功能：分别是由mobileye的控制芯片负责的周边环境识别功能、英飞凌的芯片负责监测驾驶辅助系统的运行状态并确保各个控制器之间的通信畅通；英伟达芯片则负责监测驾驶员状态，同时提供369度全景影响以及图像相关的计算；而英特尔的芯片担负的责任最重，包括目标识别融合、自动泊车、自动刹车、激光雷达的数据处理以及地图融合功能等。
毫无疑问，这四家芯片公司构建了当前无人驾驶技术的基础，奥迪将其进行深度融合所打造的性能强大的中央处理器，对于无人驾驶功能提供了一个很好的电子电气架构领域的解决方案，这不仅降低了每个分离式ecu需要担负的运算重任，将各个驾驶辅助功能的运算统一由性能强大的中央处理器来负责解决，同时更是将整车电子电气架构的开发权牢牢控制在主机厂自己手上，未来无论是进行软件的升级还是相关供应商或者更高性能零部件的切换，软件架构都能确保相关的工作能够正常开展，不受供应商的制约，而这条思路未来也是当前各大主机厂在应对未来越来越负责的电子电气环境时需要思考的模式。
特斯拉model 3带来的整车电气架构的革命
德尔福“功能域”最大的问题即在于同一个域内的零部件可能分布在整车四周，而连接他们，需要线束不断往返整车之间。这样就大大增加了线束设计的难度、线束的成本，同时也会增加整车重量，更为关键的是不同域之间的控制器的运算能力仍然没有办法得到最大程度的共享。
为了解决德尔福方案的不足，特斯拉汽车推出了“区域zone”的概念，例如中域、左域与右域来取代传统的德尔福所定义的“车身与便利系统、娱乐系统、底盘与安全系统、动力系统以及辅助驾驶系统”这几大功能域。以model 3 为例，其中央计算模块整合了驾驶辅助和信息娱乐两大功能；而左域和右域则分别整合了余下的三大系统的功能。
model3的电子电气架构的设计基本可以避免一根线束横跨车身的情况的出现，但最为根本的是，可以将一些对于运算需求较高的不同功能的电器布置在一个区域zone内，通过提升单个区域zone的控制器的运算能力，来解决整车对于运算能力的高要求。而这个全新架构带来的最大挑战则是整车厂和零部件的软件工程师们，需要跳出原先的按功能划分的思维模式，通过学习研究其他功能领域的电子电气原理，来进行一个最为合理的架构设计和规划。
主流电子电气架构发展趋势
在特斯拉的概念没有成熟并被证明非常有效之前，基于汽车高速以太网技术与5g网络的云端算法未来会是各大厂商重点发展的方向，而这些算法的核心就是将控制器或者运算能力再度中央化，通过提升中央控制器的运算能力，来降低各个子系统ecu的设计冗余。
以无人驾驶驾驶技术为例，目前的整车电气架构大多都是基于车载的控制器进行大规模运算，随着无人驾驶不断发展，整车运算量会越来越大，因此在5g环境下，未来的一个重要趋势就是各个整车厂将自己的算法都放在云端，通过汽车与云端之间的实时通讯，将云端的运算结果第一时间反馈回车辆上。而车辆更多的只是承担一个探测周围环境，甚至都不需要探测周围环境，只是需要将自己的状态与意图发送到云端的角色，由运算能力更强的云统一来进行计算并进行相关部署，汽车只需将指令实施就可以了。这样汽车又将回归到一个最为原始的状态，即实现人与货物的运输功能。这样就可以大大降低车辆的成本，同时也可以将潜在的道路交通不安全降低到最低。
我们目前尚无法得知由特斯拉掀起的整车电气架构革命会否得到延续，但有一点不容忽视的是，未来整车电子电气架构绝对不会是单一的技术路线。虽然隐藏在汽车内部的控制器和总线我们没有办法看到，但是随着整车智能化的深入，无论是各类驾驶辅助系统还是各类电子应用只会越来越复杂，需要感知与传输的数据越多越多，对于控制器的运算能力的要求也会越来越高，而这些不仅将事关最终的用户体验，也会考验整车厂的成本控制。一个先进的电子电气架构将能在实现各类最新功能的同时，大大降低整车的物料成本，提升整车盈利能力，重要性毋庸置疑。美国通用汽车的全新一代电子电气架构只是拉开一个序幕，未来必然会有更多整车厂像推出他们的整车平台一样，来热衷推出他们不断更新的整车电子电气架构。
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