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作為一個科技愛好者，最熱愛的是智能硬件、智能汽車、虛擬現(xiàn)實。寫這個系列，是為了梳理這幾年的所學、所思、所想，從而形成一個完整的知識體系，供大家參考。將講述關(guān)于產(chǎn)品、技術(shù)、商業(yè)在汽車領(lǐng)域的現(xiàn)狀與未來。

對于汽車電子相關(guān)的從業(yè)者，一切以電子電氣為導向，了解、學習、判斷電子電氣架構(gòu)的發(fā)展對于自身產(chǎn)品未來的競爭關(guān)系、發(fā)展趨勢才能有比較直觀的理解。

當我們說電子電氣時，我們在說什么？

電子電氣架構(gòu)是一個抽象的概念，定義汽車電子部件之間的關(guān)系，及所有的電子部的邏輯功能之間的關(guān)系，以及設(shè)計和維護這些電子部件的各種原則。

電子電器架構(gòu)的開發(fā)也遵循《車規(guī)和AEC-Q是什么關(guān)系？》中講的ISO26262的“V“形開發(fā)過程。

電子電氣架構(gòu)設(shè)計解決的4個核心問題

1. 通信網(wǎng)絡(luò)拓撲

網(wǎng)絡(luò)拓撲就是汽車上的各個控制器之間的通信關(guān)系，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓撲來設(shè)計控制器之間的通信關(guān)系。比如網(wǎng)狀拓撲、星形拓撲、環(huán)形拓撲，更多情況是在不同的領(lǐng)域中使用了不同形態(tài)的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)形態(tài)。異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)必然帶來網(wǎng)關(guān)、協(xié)議轉(zhuǎn)換，以及根據(jù)物理特征不同采用不同的消息形式。

2. 電源網(wǎng)絡(luò)拓撲

即然是電子電氣，那么所有的設(shè)備都面臨著供電的需求，車輛上的控制器、傳感器、執(zhí)行器等加起來要有幾百個，所有的供電都需要實體線的連接，汽車里面的線束和相關(guān)的各種保險絲、繼電器，在車身上的布置與物理連接關(guān)系就構(gòu)成了電氣拓撲。在以太網(wǎng)技術(shù)普及過程中POE會被引入，特斯拉也通過重新設(shè)計電纜結(jié)構(gòu)來優(yōu)化電氣拓撲。

3. 邏輯拓撲（功能與技術(shù)架構(gòu)）

用來描述汽車的各個功能如何劃分，哪些功能在哪一個區(qū)域中，哪些子功能安排在哪一個控制器中。這里面包含硬件產(chǎn)品的再組合，軟件功能的重新分配。

4. 軟件模型

對于基礎(chǔ)軟件和應用軟件進行描述，AutoSAR標準定義了基礎(chǔ)軟件以及他與應用軟件之間的標準接口，包含硬件抽象軟件、驅(qū)動、操作系統(tǒng)、通信軟件等，應用軟件分為功能軟件與控制軟件。

電子電氣還會定義與空間、安裝等相關(guān)的內(nèi)容，但對互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)進入的人員來說可以暫不關(guān)注。

當我們討論功能劃分，所謂的功能是什么？

當我們討論功能劃分時，是在討論汽車的車身域、動力域、底盤域、娛樂域、自動駕駛域的軟件、硬件等功能如何組合、連接。

對于互聯(lián)網(wǎng)進入者，娛樂域和自動駕駛域相對直觀不再介紹，對于其它的三個域的內(nèi)容作個區(qū)分。

• 動力域指給道路上的車輛提供功率的一組部件，其中包括發(fā)動機，變速箱，軸和車輪。能量管理、熱管理、性能優(yōu)化、車載充電、智能節(jié)點，車輛行使信息、發(fā)動機、電機、電池、變速箱數(shù)據(jù)、發(fā)動機管理。它還包括一些特殊的傳感器通過測量各種部件的流量，壓力，速度，扭矩，角度，體積，位置和穩(wěn)定性從而改善駕駛環(huán)境，減少污染。
• 車身域包含車內(nèi)燈光、大燈、轉(zhuǎn)向燈、車窗、雨刮、座椅、PE、門把手、門、后備箱、暖氣、制冷，車身控制模塊。車身域?qū)νㄐ艑崟r性要求較低。
• 底盤域包括支撐動力系統(tǒng)的內(nèi)部框架，以及除發(fā)動機以外的所有驅(qū)動部件 – 包括制動器、轉(zhuǎn)向和懸架。

不同的功能域中，通常包含哪些ECU？

在電子架構(gòu)的發(fā)展中，有新的ECU出現(xiàn)，也有老的ECU消失。更有同一個ECU有可能被分布在不同的域中。

隨著自動駕駛的發(fā)展，域間通信的要求越來越高，而隨著汽車電動化的發(fā)展，不同的域也有開始進行融合，所以對于ECU的位置不要過于教條。

當我們定義產(chǎn)品時，首先需要從電子電氣結(jié)構(gòu)中切割出，我們產(chǎn)品所在的位置，以及可能的與其它域之間發(fā)生的關(guān)系。

當討論電子電氣架構(gòu)時，怎么評估決策的正確與否？

電子電器架構(gòu)的設(shè)計從過去由Tier1主導，變成完全由車企主導開發(fā)。傳統(tǒng)的電子電氣架構(gòu)是完全分布式的方式，而新的電子電氣架構(gòu)相對比較被大家認可的是Model 3 和大眾的 ID.3。它們的主干網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)實現(xiàn)以太網(wǎng)控制，并且全車 ECU 集成到了幾大域控制器之中。

在滿足用戶功能需求的基礎(chǔ)上，電子電氣架構(gòu)最為重要的判斷標準有：

1. 是否有利于車企縮減成本
2. 是否有利于減輕車身重輛
3. 是否有利于車輛信息安全
4. 是否有利于配置的靈活性

用戶的功能需求的增長主要體現(xiàn)在電子電氣架構(gòu)設(shè)計時，網(wǎng)絡(luò)的帶寬、實時性、可擴展性等方面，比如Flexray、most、ethernet的在網(wǎng)絡(luò)拓撲的配置。

從下圖可以看出，電子產(chǎn)品成本占整車比例已經(jīng)從上世紀 70 年代的 4%，成長到現(xiàn)在的 30%左右。車企通過整合冗余的計算單元、調(diào)整網(wǎng)關(guān)位置、減少線束長度、改變線束結(jié)構(gòu)、減少設(shè)備間接插件、減少汽車生產(chǎn)裝配復雜度來降低成本，已經(jīng)是第一優(yōu)先選擇。

汽車輕量化對于汽車的能量、性能、續(xù)航、駕駛體驗都有重要影響。ES8整備重量2460KG，而白車身重量335KG。對于一輛汽車而言車身重量占比不到14%，汽車線束重量大概占整車重量5%。減少線束長度、優(yōu)化部署、整合ECU、探索新形線束、供電與信號同線束傳輸，都會有助于汽車輕量化。

驅(qū)動電子電氣架構(gòu)發(fā)展的動力？

驅(qū)動一切發(fā)展的核心動力的需求，對于電子電氣架構(gòu)的發(fā)展，最核心的發(fā)展動力是以下幾點：

• 信息娛樂系統(tǒng)對帶寬、聯(lián)網(wǎng)、交互體驗日趨增長的需求。
• 自動駕駛系統(tǒng)對新傳感器、對深度學習、對大數(shù)據(jù)的、對云計算的依賴。
• 電動汽車的發(fā)展，對動力、車身、底盤功能的重新組合與融合的需求。
• 車企對遠程升級、診斷，降低維護、服務、召回成本的需求。
• 車企對成本電子電器成本的控制的需求。

總結(jié)

下期文章將介紹汽車電子電氣架構(gòu)的發(fā)展，以及對未來汽車電子產(chǎn)品方向的影響。

本文由 @updatedb 原創(chuàng)發(fā)布于人人都是產(chǎn)品經(jīng)理。未經(jīng)許可，禁止轉(zhuǎn)載

題圖來自Unsplash，基于CC0協(xié)議