功能汽車轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄芷嚤澈螅浩囯娮与姎饧軜?gòu)亟待變革

蔣炬卿

摘 要：我國(guó)汽車行業(yè)近些年來(lái)，隨著我們國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步飛速發(fā)展，人們對(duì)我國(guó)人民享有物質(zhì)生活財(cái)產(chǎn)享受生活和基本社會(huì)保障精神能力享受生活水平等的基本要求不斷大大提高，汽車在我們現(xiàn)代人的社會(huì)日常生活中已經(jīng)開始扮演著越來(lái)越重要的一個(gè)角色。

關(guān)鍵詞：汽車電子 智能化技術(shù) 新能源汽車

1 汽車電子架構(gòu)概念

隨著現(xiàn)代汽車產(chǎn)業(yè)快速穩(wěn)步發(fā)展，汽車車用功能平臺(tái)需求越來(lái)越豐富多樣，車載車用電子及元器件產(chǎn)品數(shù)量越來(lái)越多，汽車電子通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)越來(lái)越復(fù)雜。為有效應(yīng)對(duì)現(xiàn)代汽車車用電子電氣系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)的各種復(fù)雜性，相應(yīng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)理論開發(fā)研究理論應(yīng)運(yùn)而生。車用電子汽車電氣系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)理論開發(fā)研究理論主要解決在進(jìn)行汽車電子產(chǎn)品開發(fā)之初，對(duì)車輛整車功能平臺(tái)頂層結(jié)構(gòu)進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃的復(fù)雜問題，包括整車產(chǎn)品設(shè)計(jì)需求、功能設(shè)計(jì)邏輯、功能資源分配、信號(hào)交互、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)、整車平臺(tái)空間和車輛線束間的布置等。

2 智能汽車電子架構(gòu)研究現(xiàn)狀

傳統(tǒng)分布式智能汽車專用電子系統(tǒng)電氣硬件架構(gòu)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本思想主要為采用硬件架構(gòu)定義系統(tǒng)規(guī)格，硬件系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)采用一個(gè)cann的總線控制網(wǎng)絡(luò)和分布式的多功能控制單元，單功能單元微控制器，軟硬件不能解耦，專用智能傳感，專用自動(dòng)控制器，專用控制算法。新型傳統(tǒng)智能汽車專用電子系統(tǒng)電氣硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)面對(duì)智能汽車"四化"的技術(shù)挑戰(zhàn)和市場(chǎng)需求難以得到支撐，汽車行業(yè)主要制造企業(yè)都紛紛給出了自己的具體解決對(duì)策方案，對(duì)未來(lái)用于智能駕駛汽車的專用電子系統(tǒng)電氣硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了深入思考，提出了新型的智能汽車專用電子系統(tǒng)電氣硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)概念。缺點(diǎn)和不足：隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展，電子電氣部件越 來(lái)越復(fù)雜，國(guó)內(nèi)部分汽車廠及汽車零件商運(yùn)用傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)汽車電子電氣架構(gòu)無(wú)法改 變被動(dòng)的局面，沒有找到或意識(shí)到一種行之有效的方法。面對(duì)如此復(fù)雜的汽車電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)，如何高效管理各類文檔和設(shè)計(jì)方案，達(dá)到降低成本，增強(qiáng)質(zhì)量與可靠性，這也是汽車電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)的平臺(tái)化問題。

3 未來(lái)電子電氣架構(gòu)發(fā)展面臨的六大挑戰(zhàn)

（1）架構(gòu)靈活性：未來(lái)的智能汽車更新?lián)Q代的生命周期將可能會(huì)更加縮短，新技術(shù)功能的大量引入也將會(huì)更加頻繁，汽車品牌為了繼續(xù)維持新的市場(chǎng)份額優(yōu)勢(shì)需要不斷采用更加靈活的智能電子車用電氣系統(tǒng)架構(gòu)，以此來(lái)適應(yīng)新的技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用軟件的快速大量引入。（2）架構(gòu)功能復(fù)雜：未來(lái)的智能電子車用電氣系統(tǒng)架構(gòu)功能需要更加具備數(shù)據(jù)處理和設(shè)計(jì)分發(fā)各種跨域應(yīng)用功能所必需要求的功能多樣性。（3）可伸縮性：在不同的行業(yè)細(xì)分消費(fèi)市場(chǎng)汽車廠商中所采用的汽車生產(chǎn)部件技術(shù)與制造設(shè)備也不同，未來(lái)的消費(fèi)電子汽車電氣部件架構(gòu)設(shè)計(jì)需要廠商具備廣泛的技術(shù)適用性、可伸縮性以及能滿足不同類型汽車部件廠商的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，簡(jiǎn)化汽車廠商的產(chǎn)品生產(chǎn)流程。（4）跨域通信數(shù)據(jù)帶寬：當(dāng)前的兩個(gè)域間和當(dāng)前跨域間的通信數(shù)據(jù)帶寬流量不足以完全滿足未來(lái)的跨域數(shù)據(jù)帶寬流量擴(kuò)展要求、未來(lái)的域EEA域?qū)⑿枰獙?duì)跨域通信數(shù)據(jù)帶寬進(jìn)行擴(kuò)容。（5）數(shù)據(jù)計(jì)算分析能力：嵌入式操作系統(tǒng)軟件中的串行數(shù)據(jù)計(jì)算已經(jīng)完全達(dá)到了一個(gè)技術(shù)上的極限，算力的提高上限大大限制了其EEA的技術(shù)發(fā)展。（6）安全：已經(jīng)接入到了智能化移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)現(xiàn)代電動(dòng)汽車將來(lái)還有機(jī)會(huì)面臨持續(xù)不斷面臨各種威脅用戶個(gè)人信息安全上的巨大風(fēng)險(xiǎn)，使用現(xiàn)代汽車安全軟件系統(tǒng)進(jìn)行安全升級(jí)的現(xiàn)代汽車車在過程中很快都有可能還有機(jī)會(huì)再次遭受各種勒索軟件病毒、木馬程序等的惡意襲擊，造成汽車用戶全部個(gè)人隱私以及汽車數(shù)據(jù)嚴(yán)重遭到泄露。

4 汽車變革趨勢(shì)下電子電氣架構(gòu)

當(dāng)下，汽車正在成為引領(lǐng)當(dāng)代我國(guó)智能汽車行業(yè)不斷探索發(fā)生重要性的技術(shù)創(chuàng)新變革，汽車中的電氣系統(tǒng)功能越來(lái)越多樣、復(fù)雜，電子集式汽車電氣系統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)也在不斷創(chuàng)新融入技術(shù)變革之中，逐漸從以往傳統(tǒng)電子分布式汽車電氣系統(tǒng)架構(gòu)的新發(fā)展轉(zhuǎn)型到逐步走向電子集成式汽車電氣系統(tǒng)架構(gòu)發(fā)展方向的新演進(jìn)。

4.1 服務(wù)附加值提升

汽車廠家實(shí)現(xiàn)這種軟件化的整車產(chǎn)品銷售服務(wù)ota產(chǎn)品服務(wù)更新功能后，汽車廠家已經(jīng)可以通過利用軟件中的系統(tǒng)升級(jí)功能持續(xù)地不斷改進(jìn)一輛傳統(tǒng)店的車輛產(chǎn)品服務(wù)更新功能，軟件一定的限度的很大程度上已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了大眾汽車基于傳統(tǒng)4s車型汽車店的車輛服務(wù)更新功能，可以同時(shí)具有持續(xù)性地為您提供一輛傳統(tǒng)產(chǎn)品車輛服務(wù)產(chǎn)品完成交付后的日常整車運(yùn)營(yíng)和售后服務(wù)。雖然基于傳統(tǒng)汽車店的軟件汽車產(chǎn)品服務(wù)傳統(tǒng)產(chǎn)品一旦完成交付就很有可能直接意味著傳統(tǒng)產(chǎn)品使用損耗和傳統(tǒng)車輛使用折舊的重新計(jì)算開始，但通過這種軟件化的整車ota服務(wù)可以直接賦予汽車傳統(tǒng)店的汽車服務(wù)產(chǎn)品更多新的市場(chǎng)生命力，帶來(lái)的也將是更好的傳統(tǒng)汽車產(chǎn)品用戶服務(wù)產(chǎn)品體驗(yàn)。

4.2 算力集中化

我們可以真正地有效實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)硬件商的標(biāo)準(zhǔn)化和傳統(tǒng)軟件開發(fā)商的重復(fù)整合利用，既可以實(shí)現(xiàn)硬件供應(yīng)商可靠性替代，也同時(shí)可以大大縮短傳統(tǒng)軟件迭換替代工作周期，同時(shí)為日后第三方平臺(tái)軟件開發(fā)工作掃清了諸多障礙。電動(dòng)車輛將發(fā)展成為中國(guó)移動(dòng)的一個(gè)智能終端，同時(shí)大量移動(dòng)計(jì)算機(jī)和工作人員可以直接集中遷移至車載中央的微處理器甚至移到云端，減少了內(nèi)部冗余，同時(shí)使得車輛互聯(lián)網(wǎng)上的協(xié)同發(fā)展成為一種可能。

4.3 內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化

車載以太網(wǎng)技術(shù)開始逐漸取代汽車CAN總線內(nèi)部結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)體系統(tǒng)集成技術(shù)使得中國(guó)汽車企業(yè)可以直接精簡(jiǎn)內(nèi)部汽車線束內(nèi)的結(jié)構(gòu)。models內(nèi)部汽車線束內(nèi)的長(zhǎng)度可以長(zhǎng)達(dá)3km，model3只有1.5km，modely上一代汽車的總線計(jì)劃也就是將汽車線束內(nèi)部長(zhǎng)度始終控制在100m。對(duì)于線束內(nèi)部結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化精簡(jiǎn)設(shè)計(jì)可以直接使中國(guó)汽車的質(zhì)量生產(chǎn)管理效率進(jìn)一步提高。當(dāng)然，現(xiàn)實(shí)情況仍是，許多中國(guó)整車制造企業(yè)還在用面向分布式的新型電子汽車電氣系統(tǒng)架構(gòu)。但是伴隨中國(guó)汽車越來(lái)越多的智能化，ecu的快速增長(zhǎng)終將使其迎來(lái)巨大爆發(fā)，這種面向分布式的汽車ecu系統(tǒng)架構(gòu)如果無(wú)法被限制性的擴(kuò)張，勢(shì)必將會(huì)面臨著巨大技術(shù)挑戰(zhàn)。以此例如，ecu的處理算力不能相互協(xié)同，并相互冗余，產(chǎn)生極大資源浪費(fèi);這種分布式的系統(tǒng)架構(gòu)仍然需要大量的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)通信，客觀上將會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部線束結(jié)構(gòu)成本大幅度的增加，同時(shí)連接裝配車的難度也日益加大。為了響應(yīng)新發(fā)展趨勢(shì)，部分中國(guó)整車制造企業(yè)和電子零部件產(chǎn)品供應(yīng)商也已經(jīng)開始積極思考一種面向中國(guó)汽車行業(yè)自動(dòng)化、電氣化、互聯(lián)一體化的汽車智能化型電子汽車電氣系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)。

5 智能汽車電子架構(gòu)分析

對(duì)企業(yè)智能能源汽車應(yīng)用進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)需求模型定義分析是網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)開發(fā)的第一步，為了更加科學(xué)合理的準(zhǔn)確進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)，需從企業(yè)客戶應(yīng)用需求、發(fā)展趨勢(shì)、目標(biāo)應(yīng)用市場(chǎng)、法規(guī)政策需求等多個(gè)方面深入收集并進(jìn)行分析。在電動(dòng)整車廠商的角度，還要按需要求具備有效的車型變形功能管理，實(shí)現(xiàn)相同車型架構(gòu)譜系平臺(tái)下各個(gè)車型架構(gòu)譜系間的軟硬件功能配置更加靈活多樣，具有很好的可可沿用性功能和平臺(tái)上的公用性。

以CAN汽車總線綜合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)為技術(shù)基礎(chǔ)的車型架構(gòu)已能夠支撐電動(dòng)汽車燃?xì)怆娮赢a(chǎn)品架構(gòu)開發(fā)平臺(tái)10年的整體功能應(yīng)用需求，汽車總線網(wǎng)絡(luò)為了更好適應(yīng)現(xiàn)代智能電動(dòng)汽車的快速發(fā)展及其需要正正在面臨著相關(guān)技術(shù)的不斷革新。有效的應(yīng)用電子汽車電氣產(chǎn)品架構(gòu)技術(shù)開發(fā)成本評(píng)估技術(shù)體系架構(gòu)建設(shè)技術(shù)是開發(fā)能夠有效確保電動(dòng)車型本身架構(gòu)管理技術(shù)開發(fā)更加可靠并且科學(xué)合理的重要成本技術(shù)手段，見下表1。

對(duì)于電動(dòng)車型本身架構(gòu)的技術(shù)開發(fā)成本評(píng)估，一般從三個(gè)大的成本維度技術(shù)層面上來(lái)進(jìn)行成本分析：首先電動(dòng)車型本身架構(gòu)技術(shù)開發(fā)過程能否實(shí)現(xiàn)能夠同時(shí)滿足用戶本身實(shí)際使用中的功能管理需求及未來(lái)對(duì)于用戶本身可能的各種使用方式需求及其成本發(fā)生變化;其次電動(dòng)車型本身架構(gòu)技術(shù)開發(fā)過程能否實(shí)現(xiàn)能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)所有電動(dòng)車型本身架構(gòu)技術(shù)開發(fā)成本最優(yōu);再次車型架構(gòu)管理是開發(fā)能否實(shí)現(xiàn)兼顧能夠滿足用戶本身功能管理需求、開發(fā)成本最優(yōu)的車型架構(gòu)同時(shí)，能否實(shí)現(xiàn)能夠同時(shí)滿足所有電動(dòng)汽車本身用戶使用性能成本優(yōu)化后的配置。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著現(xiàn)代汽車信息科技的不斷進(jìn)步，圍繞“四化”的技術(shù)需求越來(lái)越多，智能駕駛汽車域的電子系統(tǒng)架構(gòu)將不斷發(fā)生重大技術(shù)變革。面向未來(lái)更高主流智能汽車駕駛新型汽車的基于域多功能域數(shù)據(jù)計(jì)算中央控制器域的汽車集中駕駛自動(dòng)化的汽車電子系統(tǒng)架構(gòu)、基于域的汽車區(qū)域數(shù)據(jù)計(jì)算中央控制器和多域數(shù)據(jù)核心中央綜合處理計(jì)算的汽車電子系統(tǒng)架構(gòu)和一種基于域的汽車環(huán)形新型智能駕駛主干網(wǎng)和基于域的多域數(shù)據(jù)中央綜合計(jì)算器的電子系統(tǒng)架構(gòu)的等級(jí)解決思路方案都已經(jīng)認(rèn)為是具有可行性的解決方案。一種能夠完全滿足基于域的l2/l3等級(jí)高級(jí)駕駛汽車智能駕駛自動(dòng)化和輔助電氣系統(tǒng)電子功能架構(gòu)等級(jí)設(shè)計(jì)需求的智能汽車新型集中駕駛自動(dòng)化域的新型汽車駕駛電子化和電氣系統(tǒng)電子架構(gòu)將逐漸發(fā)展成為未來(lái)更高主流汽車電子系統(tǒng)解決方案思路設(shè)計(jì)方案。在客戶需求面向未來(lái)更高集中自動(dòng)化的汽車駕駛自動(dòng)輔助系統(tǒng)等級(jí)時(shí)，基于域的汽車環(huán)形新型智能駕駛主干網(wǎng)和多功能區(qū)域中央計(jì)算器和數(shù)據(jù)中心域的電子系統(tǒng)架構(gòu)域的解決思路方案與其它兩種電子解決思路方案電子架構(gòu)產(chǎn)品相比，在網(wǎng)絡(luò)安全，冗余性和數(shù)據(jù)備份等多種功能等級(jí)方面已經(jīng)顯得愈加更具有高競(jìng)爭(zhēng)力和優(yōu)勢(shì)，在技術(shù)上也更加的明確具有一定技術(shù)性和挑戰(zhàn)性。

參考文獻(xiàn) ：

[1]劉佳熙丁鋒.面向未來(lái)汽車電子電氣架構(gòu)的域控制器平臺(tái)[J].中國(guó)集成電路，2019（9）：82-87.

[2]匡小軍，唐香蕉，李桂偉，et al. 汽車電子電氣架構(gòu)需求分析及優(yōu)化研究[J]. 汽車電器，2019（8）：45-46.

[3]杜莎.汽車變革趨勢(shì)下電子電氣架構(gòu)如何演進(jìn)[J].汽車與配件，2019，15：56-57.