為什么有頭有臉的車企都在研發(fā)電子電氣架構(gòu)？​

　　撰文 / 天璣

　　“燃油車的智能化水平無法和新能源汽車相比”，這是很多人對燃油車的印象。燃油車在智能化上確實有過一些“黑歷史”，大眾在給ID系列在進(jìn)行OTA升級時，曾經(jīng)需要車主把車開到4S店刷升級包。

　　其實OTA，乃至行業(yè)熱度比較高的智能座艙、智能駕駛，都只是汽車的功能之一，它們都需要一個共同的基礎(chǔ)，那就是電子電氣架構(gòu)。如果一輛車的智能化水平不高，那它使用的電子電氣架構(gòu)一定有很大的優(yōu)化空間，這讓它成為了車企的競爭焦點，頭部車企都發(fā)布了面向新時代的電子電氣架構(gòu)。

　　在未來的汽車市場中，如果有車企沒有發(fā)力電子電氣架構(gòu)，那一定會被其他車企甩在身后。

　　電子電氣架構(gòu)為什么重要?

　　“汽車就是四個輪子加一個沙發(fā)”，當(dāng)李書福帶著這個想法殺進(jìn)汽車行業(yè)時，得到了很多人的調(diào)侃。這個說法雖然不嚴(yán)謹(jǐn)，但也有道理，它能讓行業(yè)外的人更容易理解汽車，我們就用類比法回答一下汽車的電子電氣架構(gòu)為什么重要。

　　如果將汽車比作人體，汽車的機械結(jié)構(gòu)相當(dāng)于人的骨骼，動力、轉(zhuǎn)向相當(dāng)于人的四肢，而電子電氣架構(gòu)就相當(dāng)于神經(jīng)系統(tǒng)。如果一個人沒有了神經(jīng)系統(tǒng)，那就是一具“行尸走肉”，放到汽車上，那就是一輛純機械車。

　　因此，一輛汽車如果想擺脫原始狀態(tài)，就必須在電子電氣架構(gòu)上下功夫，其中有兩方面考慮。

　　首先，隨著電氣和信息時代的到來，汽車身上的相關(guān)零部件越來越多，原來的電子電氣結(jié)構(gòu)，已經(jīng)沒辦法控制日漸復(fù)雜的電子電氣系統(tǒng)了，而市場的趨勢又?jǐn)[在那里，所以車企不得不開發(fā)新的電子電氣架構(gòu)。

　　比如，原本的汽車只是交通工具。在1910年左右，揚聲器和收音機上車，這讓汽車多具備了電子產(chǎn)品屬性。1980年左右，隨著半導(dǎo)體行業(yè)的火熱發(fā)展，ECU、MCU上車，汽車的電子產(chǎn)品屬性變得越來越重。進(jìn)入21世紀(jì)，移動通信技術(shù)開始上車，汽車上的電子產(chǎn)品屬性不僅變重了，結(jié)構(gòu)也更復(fù)雜了。

　　目前的大部分汽車，特別是燃油車，使用的電子電氣架構(gòu)都是分布式架構(gòu)，每一個ECU(電子控制單元)單獨控制一個功能，如果功能增多，ECU的數(shù)量也會跟著增多。而在傳統(tǒng)的汽車供應(yīng)鏈中，不同的ECU來自不同供應(yīng)商，這些供應(yīng)商在嵌入式軟件和底層代碼上也不同，這導(dǎo)致新增的ECU沒法實現(xiàn)兼容。如果車企想增加新功能，只能重新找供應(yīng)商下單，重新開發(fā)，效率偏低。

　　隨著汽車網(wǎng)聯(lián)化對車載通信提出了更高的要求，傳統(tǒng)的FlexRay、LIN和 CAN低速總線無法提供高帶寬通信能力，無法實時完成數(shù)據(jù)的傳輸和處理。以語音控制為例，隨著用戶下達(dá)指令，如果不能實時處理，體驗可想而知。

　　如果汽車沒有智能化的趨勢，繼續(xù)使用分布式架構(gòu)還可以滿足市場需求，但時代變了。“沒有對比就沒有傷害”，過去的常規(guī)操作如今已經(jīng)成了劣勢。

　　其次，隨著汽車上的電子產(chǎn)品屬性越來越重，讓消費者對這方面需求度不斷提高。

　　這兩點互為因果，都對汽車的電子能力提出了更高的要求。如果車企業(yè)不在這個方向上“卷”，就會逐漸脫離市場。

　　電子電氣架構(gòu)往哪里“卷”?

　　分布式架構(gòu)和集中式架構(gòu)的主要區(qū)別在于控制邏輯發(fā)生了變化，整體可看做“中央不斷集權(quán)”的過程。

　　以車載MCU為例，它是一種嵌入式系統(tǒng)中常見的芯片，主要用于控制和執(zhí)行嵌入式設(shè)備的操作，是汽車中不可缺少的芯片。在分布式架構(gòu)中，一輛車需要需要70-300顆MCU(微控制單元)和4-8顆SoC，而域架構(gòu)只需要40-60顆MCU，中央計算平臺則需要10-20顆高性能MCU和2-4顆SoC。

　　從MCU領(lǐng)域來看，集中式架構(gòu)需要的零部件數(shù)量少，SOC逐步取代了MCU。在2022年，MCU市場巨頭之一的英飛凌，因為產(chǎn)能問題大幅提高了產(chǎn)品售價，讓好多車企吃了苦頭。如果車企能把集中式架構(gòu)應(yīng)用到旗下產(chǎn)品中，對MCU的依賴就能少一些。

　　集中式架構(gòu)的好處不僅是能通過減少零部件數(shù)量來降低成本，還能讓汽車對各個功能板塊的控制效率大幅提升。

　　以新勢力的宣傳重點OTA(空中下載技術(shù))為例。汽車OTA分為SOTA(軟件OTA)和FOTA(固件OTA)兩種方式，大部分車企只能做SOTA，原因就是分布式電子電氣架構(gòu)無法支撐FOTA。

　　在汽車做OTA之前，我們接觸到的OTA是智能手機，蘋果的iOS和安卓廠商定制的OS每年都會有多次OTA，而這些OTA只涉及軟件部分，無法改變硬件的性能。而汽車的OTA卻可以改變硬件的性能，特斯拉曾經(jīng)通過OTA提升過續(xù)航里程、增加過電池容量。

　　基于集中式架構(gòu)，特斯拉的OTA可以做到軟硬件解耦(在軟件開發(fā)過程中，對軟件和硬件的分離)，特斯拉因此能通過OTA讓軟硬件換新，這一點是汽車行業(yè)，乃至科技行業(yè)發(fā)展歷史上的一個關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點。同時，這也是電子電氣架構(gòu)“卷”的方向。

　　在這方面，業(yè)內(nèi)的判斷比較一致，無論是車企、咨詢機構(gòu)還是ICT大廠，都認(rèn)為過渡階段可以使用域架構(gòu)，最終形態(tài)會是“中央計算平臺+域架構(gòu)”的組合。

　　電子電氣架構(gòu)的變化，不僅影響了車企研發(fā)產(chǎn)品的效率，還會重新劃分汽車供應(yīng)鏈的格局。

　　隨著汽車電子架構(gòu)邁向“中央計算平臺+域架構(gòu)”組合的時代，汽車的軟硬解耦一方面減少了對ECU等零部件的需求，另一方面為車企提供了掌握更多供應(yīng)鏈話語權(quán)的機會。這其中有一個變量是軟件在電子電氣架構(gòu)中的價值越來越高，而汽車行業(yè)的傳統(tǒng)供應(yīng)商不擅長軟件，車企會選擇在部分領(lǐng)域(高價值、差異化)上自研，這就會削弱傳統(tǒng)供應(yīng)商的存在感。

　　大眾汽車為了解決軟件問題，專門組建了CARIAD，CARIAD的業(yè)務(wù)規(guī)劃就體現(xiàn)了車企可以在軟件方面能拿到的話語權(quán)。CARIAD的業(yè)務(wù)規(guī)劃主要涵蓋四塊內(nèi)容：電子電氣架構(gòu) E³架構(gòu)、VW.OS (大眾汽車操作系統(tǒng))、VW.AC(大眾汽車云)和關(guān)鍵應(yīng)用。再加上高階輔助駕駛的算法和三電系統(tǒng)的，新能源汽車的核心部分，都有可能被車企自研。

　　車企走到哪一步了?

　　目前，新勢力和其他車企都在開發(fā)新一代電子電氣架構(gòu)，研發(fā)方向與前面提到的一致，但進(jìn)度不同。

　　新勢力的進(jìn)展比較快。比如零跑研發(fā)了“四葉草”中央集成式電子電氣架構(gòu)，它是中央計算平臺+域架構(gòu)的組合，可以做到用一顆SOC芯片打造中央超算(如高通8295)，融合座艙域、智駕域、動力域、車身域。

　　在這套架構(gòu)下，整車線束可以做到<1200米(高配版<1500米)，降低故障率。同時，配備千兆以太網(wǎng)+5G+WIFI6，做到高效通信，擁有500+接口預(yù)留，具備千人千面的應(yīng)用定制能力。

　　長城汽車的進(jìn)展也比較快，其在2020年開發(fā)了GEEP3.0(長城的第三代電子電氣架構(gòu))，這是一個域架構(gòu)，包含車身控制、動力底盤、智能座艙和智能駕駛，已應(yīng)用于長城汽車全系車型。

　　2021年，長城發(fā)布了GEEP 4.0，4.0支持固件OTA和整車所有ECU OTA功能。長城還在開發(fā)GEEP 5.0，5.0將是“中央計算平臺+域架構(gòu)”組合，將實現(xiàn)100%SOA(面向服務(wù)的架構(gòu))化，完成整車標(biāo)準(zhǔn)化軟件平臺的搭建，預(yù)計2024年會有車型落地。

　　華為則提出了智能網(wǎng)聯(lián)車的架構(gòu)要從傳統(tǒng)電子電氣架構(gòu)，走向計算與通信架構(gòu)的觀點，并推出了CCA架構(gòu)。這個架構(gòu)也屬于中央計算平臺+域架構(gòu)的組合，包括自動駕駛域、座艙域和整車和底盤域。

　　在消費者的感知中，電子電氣架構(gòu)給汽車帶來的改變是“這車更智能了”，智能座艙和高階輔助駕駛是兩個經(jīng)常被提到的功能。在這兩方面，進(jìn)展較快的還是新勢力，其中華為的布局最為深入。

　　在高階輔助駕駛上，新勢力大部分選擇自研算法，而華為擁有系統(tǒng)性能力。比如，新勢力的智能駕駛計算平臺多數(shù)都選擇了英偉達(dá)的產(chǎn)品，而華為打造了MDC平臺。從體驗上來看，華為的智能駕駛計算平臺，性能不輸英偉達(dá)的同類產(chǎn)品。這也是電子電氣架構(gòu)進(jìn)入新時代后，中國企業(yè)能捕捉到的新機會。