电子电气架构 — 国外对于EE架构的设计方案（下）

我是穿拖鞋的汉子，魔都中坚持长期主义的汽车电子工程师。

老规矩，分享一段喜欢的文字，避免自己成为高知识低文化的工程师：

做到欲望极简，了解自己的真实欲望，不受外在潮流的影响，不盲从，不跟风。把自己的精力全部用在自己。一是去掉多余，凡事找规律，基础是诚信；二是系统思考、大胆设计、小心求证；三是“一张纸制度”，也就是无论多么复杂的工作内容，要在一张纸上描述清楚；四是要坚决反对虎头蛇尾，反对繁文缛节，反对老好人主义。

一直很喜欢发小老李QQ签名那句话—生活如逆水行舟，不进则退。农村做题家出来的汉子，我可能已经不具备享受快乐的权力，只有做个躬行的卒子，一步一个脚印往前走。

中年男人尽量避免陷入历史虚无主义，自己无需问“人活着为了什么？”，做自己该做之事，七八月只管播种，到了十一二月收获季节，自有收获。

4、 沃尔沃：区域电子电气架构的安全与集成

沃尔沃作为以安全著称的汽车品牌，在EEA演进中提出了“区域电子电气架构”，该架构以“安全第一”为核心设计理念，通过“核心系统+机电区域”的划分，实现了整车电子系统的高度集成和安全冗余，为自动驾驶时代的安全需求提供了独特的解决方案。

沃尔沃区域电子电气架构的核心组成包括：Core System（核心系统）和Mechatronic Rim（机电区域）

Core System（核心系统）是整车的“大脑和中枢神经”，主要由VIU（Vehicle Integration Unit，整车集成单元）和VCU（Vehicle Computation Unit，整车计算单元/整车控制器）组成。VIU负责对应不同整车区域的感知、控制与执行，实现区域内数据的采集和指令的下发；VCU则作为车载中央计算机，提供整车智能化所需的超高算力与大容量数据存储，负责处理自动驾驶、智能座舱等核心计算任务。

Mechatronic Rim（机电区域）是整车的“分布式执行层”，将整车划分为若干个机电区域（如前区域、后区域、左区域、右区域），每个区域内集成了传感器、执行器和局部控制单元，负责区域内的具体功能执行。机电区域通过高速以太网与Core System连接，实现数据的实时交互。

该架构的核心优势在于“安全冗余”和“功能集成”。在安全冗余方面，Core System采用了双芯片、双电源、双网络的冗余设计，确保在单一组件发生故障时，系统仍能正常工作，避免因电子系统故障导致的安全风险；在功能集成方面，通过区域划分和核心系统的集中控制，实现了整车电子功能的高度集成，减少了ECU数量和线束复杂度，提升了系统的可靠性和可维护性。

沃尔沃的区域电子电气架构已应用于其纯电动车型XC90 RECHARGE等车型，通过该架构，沃尔沃进一步强化了其在汽车安全领域的领先地位，同时为自动驾驶功能的落地提供了坚实的架构支撑。

5、奥迪：中央集群计算方案的域间协同

奥迪作为大众集团旗下的高端品牌，在EEA领域提出了“中央集群计算方案（Central Computing Cluster）”，该方案以“域间高度协同”为核心，通过中央计算单元的集中控制和高速以太网的连接，实现了各功能域的无缝协作，提升了整车的智能化水平。

奥迪中央集群计算方案将整车划分为七个功能域：驱动域、能源域、横纵向控制域、驾驶辅助域、座舱域、车身舒适域和信息安全域，如下图所示（注：原文提及的图2-4在此处省略，实际应用中可补充对应架构示意图）。每个功能域负责特定的功能模块，如驱动域负责电机控制和动力输出，能源域负责电池管理和充电控制，驾驶辅助域负责自动驾驶相关功能等。

在网络通信方面，该方案采用“域内低速总线+域间高速以太网”的混合网络架构。域内采用CAN/LIN等低速总线进行实时通信，满足控制类功能的实时性需求；域间则通过高速以太网（如1000Mbps以太网）进行数据交互，实现大量非实时性数据的高效传输。这种混合网络架构兼顾了实时性和高效性，确保了各域功能的协同工作。

中央计算单元是该方案的核心，负责整合各功能域的数据，进行全局决策和控制。同时，中央计算单元还与奥迪企业后台相连，实现车辆与云端的数据共享。奥迪后台进一步与HERE后台（HERE是一家专注于地图和位置服务的公司）相连，获取高精度地图、实时交通信息等数据，为自动驾驶功能提供支持。例如，在高速公路自动驾驶场景中，中央计算单元可结合车辆传感器数据和HERE的高精度地图数据，实现精准的车道保持和路径规划。

奥迪中央集群计算方案的优势在于实现了各功能域的深度协同，提升了整车的智能化体验。例如，驾驶辅助域与座舱域的协同可实现自动驾驶信息在中控屏和仪表盘的实时显示；能源域与驱动域的协同可优化电池的充放电策略，提升车辆的续航里程。该方案已应用于奥迪e-tron等电动车型，为用户带来了更加智能、便捷的驾驶体验。

6、德国曼恩商用车：中央计算式架构的可扩展性

除了乘用车领域，商用车领域的EEA也在加速演进。德国曼恩商用车（MAN Truck & Bus）作为全球领先的商用车制造商，提出了“中央计算式电子电气架构”，该架构以“集中化、可扩展性”为核心，针对商用车的运营需求，实现了功能的快速集成和升级。

曼恩商用车的中央计算式架构采用了一个“中央控制单元”，该单元部署了所有与策略相关的功能，如车辆的动力控制策略、底盘控制策略、安全管理策略等。因此，车辆的其他ECU不再包含任何策略相关功能，仅作为执行单元，负责接收中央控制单元的指令并执行具体的操作。这种设计使得新功能的集成发生在功能架构级别，无需修改ECU硬件和CAN通信协议，大幅降低了功能集成的难度和成本。

此外，该架构还引入了“标准化的I/O模块”（输入/输出模块），I/O模块作为中央控制单元与传感器、执行器之间的接口，采用标准化的设计，支持即插即用。如果车辆需要新增功能（如新增一个胎压监测传感器），仅需安装附加的I/O模块以及相关的执行器和ECU，无需对现有架构进行大规模修改。这种标准化I/O模块的设计为车辆功能的扩展提供了极大的灵活性，使架构能够与时俱进，满足商用车不同运营场景的需求。

曼恩商用车的中央计算式架构的优势在于：一是降低了ECU数量和复杂度，提升了系统的可靠性；二是实现了功能的快速集成和升级，缩短了新产品的研发周期；三是降低了车辆的维护成本，标准化的I/O模块便于故障排查和更换。该架构已应用于曼恩的TG系列卡车等车型，为商用车的智能化转型提供了有力支撑。

三、汽车电子电气架构演进的未来趋势与挑战

随着技术的不断进步和市场需求的持续升级，汽车电子电气架构的演进将呈现出更加清晰的趋势，但同时也面临着诸多挑战。深入分析这些趋势和挑战，对于企业把握行业方向、制定发展战略具有重要意义。

1、未来趋势

-> 趋势一

算力持续集中化，中央计算平台成为主流。随着自动驾驶级别向L4/L5迈进，车辆对算力的需求将呈指数级增长，预计到2030年，L5级自动驾驶车辆的算力需求将达到10000TOPS以上。为满足这一需求，EEA将加速向整车中央计算平台演进，中央计算单元的算力将进一步提升，同时通过虚拟化技术实现多操作系统的运行和算力的动态分配。

-> 趋势二

车云一体化深度融合。车端计算与云端计算的协同将成为未来EEA的重要特征。云端将不仅承担数据存储和模型训练的任务，还将通过边缘计算技术，为车端提供低延迟的计算支持。车云一体化将实现车辆的“持续进化”，例如通过云端大数据分析用户的驾驶习惯，为车辆推送个性化的控制策略；通过云端协同感知，实现车辆之间的信息共享，提升自动驾驶的安全性。

-> 趋势三

软件架构向SOA化、容器化发展。面向服务的架构（SOA）将成为汽车软件架构的主流，通过将汽车功能封装为标准化的服务，实现跨域功能的灵活调用和软件复用。同时，容器化技术（如Docker、Kubernetes）将在汽车软件领域得到广泛应用，容器化可实现软件的快速部署和升级，提升软件的可移植性和兼容性。

-> 趋势四

网络架构向高速化、冗余化、无线化发展。高速以太网（如10Gbps、100Gbps以太网）将成为域间通信的主流，满足海量数据传输的需求；网络冗余设计将进一步强化，通过多路径传输、备份节点等方式，确保网络通信的可靠性；同时，无线通信技术（如5G、Wi-Fi 6）将在车内网络中得到应用，减少线束数量，提升架构的灵活性。

-> 趋势五

安全与隐私保护成为核心关注点。随着汽车智能化和网联化程度的提升，网络安全和数据隐私风险日益凸显。未来的EEA将内置更强大的安全机制，如硬件安全模块（HSM）、入侵检测系统（IDS）、数据加密技术等，确保车辆免受网络攻击；同时，将建立完善的数据隐私保护体系，规范数据的采集、存储和使用，保护用户的个人信息安全。

2、面临的挑战

-> 挑战一

算力与功耗的平衡。中央计算平台的高算力需求意味着更高的功耗，如何在提升算力的同时控制功耗，避免影响车辆的续航里程，是企业面临的重要挑战。需要通过芯片工艺的升级（如采用3nm、2nm工艺）、异构计算架构的优化等方式，实现算力与功耗的平衡。

-> 挑战二

软件研发能力的提升。软件定义汽车时代，软件研发能力成为车企的核心竞争力。但传统车企在软件研发方面存在短板，如研发流程僵化、人才短缺等。如何建立敏捷的软件研发体系，吸引和培养软件人才，是传统车企转型的关键挑战。

-> 挑战三

系统集成复杂度的增加。集中化架构的集成复杂度远高于分布式架构，涉及硬件、软件、网络等多个层面的协同。如何确保各组件之间的兼容性和稳定性，降低集成风险，是企业需要解决的重要问题。

-> 挑战四

行业标准的缺失。目前，汽车电子电气架构领域缺乏统一的行业标准，不同企业的架构设计、接口规范存在差异，导致零部件通用性差、集成难度高。建立统一的行业标准，促进产业链的协同发展，是行业面临的共同挑战。

-> 挑战五

成本控制压力。集中化架构需要采用高性能的芯片、高速以太网等高端零部件，导致研发和生产成本上升。如何在提升架构性能的同时控制成本，确保产品的市场竞争力，是企业需要平衡的重要因素。

四、结论

汽车电子电气架构的演进是汽车产业向“新四化”转型的核心驱动力，从博世提出的六阶段演进理论到全球主流企业的实践案例，无不体现着“算力集中化、功能集成化、架构柔性化、车云一体化”的发展方向。特斯拉的准中央计算架构、大众的MEB域融合架构、安波福的SVC冗余架构等，为行业提供了多样化的技术路径，推动了EEA技术的持续创新。

未来，随着算力芯片、高速网络、软件架构等技术的不断突破，EEA将逐步迈向整车中央计算和车云融合的高级阶段，为自动驾驶、智能座舱、车联网等功能的全面落地提供坚实支撑。同时，企业也需要面对算力与功耗平衡、软件研发能力提升、系统集成复杂度增加等挑战，通过技术创新和生态合作，推动EEA的持续演进。

对于中国车企而言，EEA的演进是实现“换道超车”的重要机遇。中国车企应加快架构创新步伐，加大在芯片、软件、网络等核心技术领域的投入，建立自主可控的EEA技术体系，同时加强与产业链上下游企业的协同合作，共同推动中国汽车产业向智能化、网联化高质量发展

搁笔分享完毕！

愿你我相信时间的力量

做一个长期主义者