电子架构进化论 4亿年前的自然选择如今还在发生

　　【太平洋汽车网 技术频道】如果我说现在的汽车行业正经历一场涉及根本的巨大变革之中，你会想到什么？电动新能源还是智能网联汽车？要我说这些其实都不是，如今的汽车行业正在面临当年手机从功能机全面升级到智能手机的阶段，如果动作稍慢上一点点，那下场绝对不会比诺基亚好过。

　　那这汽车行业变革的核心竞争力是什么？就是电子架构。电子架构这个名词对普通消费者来说其实非常的陌生，今天就让我们来谈谈这个有些熟悉又很陌生的话题吧。

　　正如手机功能机盛行之时，人们只知道爱立信、诺基亚或者三星这些手机品牌，有人会在意手机的系统是个什么玩意儿吗？不会，塞班这个词也是要等到安卓和iOS大举来犯之时才开始出现在人们视野里的。所以，当电子架构这个词平凡出现在公众视野的时候，我们的汽车行业其实已经来到了这个变革的临界点上。

　　电子架构，也叫做电子电气架构，简称E/E系统，电子架构实现了车辆的大部分功能，E/E架构包括所有的电子的和电气的部件、互连结构（拓扑结构），以及他们的逻辑功能。说人话就是，汽车里所有通了电的都属于电子架构范畴。

　　电子架构为什么这么重要？业内大家会形象的称呼电子架构为汽车的大脑和神经系统，结构、处理能力、传输速度决定了其效率。如果大家还没法意识到电子架构的重要性，下面就给大家讲一个关于大脑和神经系统的故事，这也是为什么脊椎动物能够在自然界漫长的生物进化过程中脱颖而出的故事。

　　在距今大约4亿年前，如今被我们称作古生代第四纪的泥盆纪，脊椎动物在这个时代进入飞跃发展时期，与此前各个时代的霸主不同，脊椎动物的代表硬骨鱼首先演化出了有髓神经纤维。拥有了髓鞘的神经纤维让信号的传输速率可以达到100米/秒，至于这有多厉害，我们先来看看同时代的竞争对手。

　　无脊椎动物的神经传输速率约为1至2米每秒，信号传输速率可能还不如我们走路的速度快，无论是鲎、角石这些曾经称霸的确的生物体型稍大一些就难以驱动身体做精细运动了。想象一下，当时的无脊椎动物大脑控制一个抬手的动作可能会有1秒的延迟，而脊椎动物无论体型大小都已经能够行动自如。

　　大脑在此之下随着感官器官的发展和大数据量的处理需求之下，也开始了飞速的进步，所以我们人类远在4亿年前祖宗通过神经系统结构的进化，彻底拉开了与其他生物的科技层次，从此地球归脊椎动物所有。

　　电子构架作为汽车的大脑与神经系统，来到了全面升级换代的时候，这也是PC电脑从DOS到windows、手机从功能机到智能机都走过的老路。时代的变革，再一次降临在你我身边，面对车联网、5G、自动驾驶，老一代的电子架构设计已经无法满足超大数量的数据交互和传输，各大厂商都在研发或者已经推出了自家最新一代的电子构架。

　　下面我们先来看一看，汽车电子电气架构设计的发展与方向，博世在2017年的一个汽车行业会议上分享过一个其在整车电子电气架构方面的战略图，下图清晰的显示了博世在整车电子电气架构发展的6个阶段：模块化阶段，功能集成阶段，中央域控制器阶段，跨域融合阶段，车载中央电脑和区域控制器，车载云计算阶段。

　　我们如今的大多数家用车辆，都还在使用第一或者第二阶段的电子架构，每一个功能都一个ECU硬件控制处理，或者几个功能集成在一个ECU硬件上，在通过CAN总线结构连接在一起，用拓扑图来展示会接近于星形的结构。形象的说更像是一座房子里安装了许多电器，它们各司其职又互不连通，新搬入的家电（新科技新功能）受房间尺寸和预设插座限制。好了，告诉大家，传统车型电子架构下，拥有的控制器（ECU）数量多的能在100至200个，少的也在70个左右，加上CAN总线结构传输速率低，整体系统效率较低并且发展前景已经到了上限。

　　中央域控制器阶段与跨域融合阶段，也就是代表明天的第二第三阶段，只是让一个EUC解决多个问题，然后做成区域控制结构，再把与控制器做的再强大一点，让域和域之间结合，让一个域控制器来控制多个域。然后基于以太网主干网络，而非传统的总线结构，这带来了更大的通讯带宽和更强的计算能力。这种以太网主干网络的集中式域控制器架构，也是如今许多车企正在研发或者已经发布应用的电子架构，它能够支持智能网联汽车的各项需求。

　　从此以后，汽车不再是一座房子，更像是一个操作系统，车辆的各项功能就是一个个软件或者APP，控制油门刹车、驱动系统、天窗开闭、多媒体系统所有的一切都由整车电子平台中的软件系统来控制，不再是装到家里的电器一切都是预设好的硬件。功能的更新也更为便捷，所有通过软件控制的内容都能够通过OTA远程更新，而不再像如今的汽车，装好的功能配置需要熬过整个车辆的生命周期。

　　至于代表未来的第五第六阶段电子架构，相比第三第四阶段则并未有革命性的变化，而是通过目前可见的科技发展趋势推延出来的结果。首先将采用一个整车电脑控制车内所有的域，之后将一些运算直接放到云端，当这两个目标实现的时候，真正的无人驾驶汽车将成为可能。

　　在如今这个房子升级到操作系统，电子架构软件化的时代，有哪些车企已经行动起来了呢？要分成两类来看，第一类是传统汽车厂商，另一类则是新能源厂商（新势力）。传统汽车OEM厂商，例如宝马、大众都给出了未来电子架构的发展方向，有着明确的计划，可以预见在用不了多久就能落地实现。还有一些厂商则走了弯路，例如领克最新的CMA电子构架已经采用总线结构，只不过是传输效率更高的FlexRay电子构架，比CAN总线传输效率高10倍，但却没有以太网解决方案的潜力。

　　目前，唯一将全新一代电子架构搬上新车的传统车企，有且只有一个，那就是——通用。全新凯迪拉克CT5将搭载通用全新一代电子架构，新车计划于10月20日在中国上市。通用全新一代电子架构官方没有透露过多的技术细节，但是从已经披露的数据上就能一窥端倪。

　　快速高效的通信能力，这套电子架构系统每小时能够处理多达4.5TB（=4608GB），数据处理速度提升5倍，车辆内部外部通信有100Mbps、1Gbps及10Gbps高速以太网的支持。根据测算，一台自动驾驶车辆每小时处理的数据大约在4TB左右，也就是说通用这套电子架构系统已经能够满足所谓L5级别自动驾驶的需求。同时通用也宣称采用全新一代电子架构的车型将搭载Super Cruise自动驾驶系统。通用官方表示，这套全新一代的电子架构系统将在2025年搭载到通用一半以上的车型中。在系统安全问题上，官方表示其对标的是航空业标准，内部通信与外部通信系统互相隔离保障车辆安全。支持整车级别OTA升级，如智能手机般，车辆上大多数通过软件来控制的子系统都能够通过OTA远程升级与刷新，包括了发动机与变速箱控制模块、车载通信娱乐系统和车身控制系统等。

　　当然先从塞班升级到安卓的，并不代表就稳了，实质上受到传统汽车开发影响更少的纯电动车厂商以及造车新势力，他们的产品天生就需要迎合如今这个互联网时代，车联网、自动驾驶都是必须要实现的功能，所以许多厂商在电子构架方面有着更进一步的想法。国内的例如零跑汽车自研芯片、合众汽车（哪吒汽车）做软件平台，蔚来的产品都已经在使用千兆以太网作为总线结构。

　　最出类拔萃的其实还要属特斯拉，Model S还在大量使用CAN/IAN作为主干网，已经有较为明显的域划分，全车仅有72个ECU控制器节点，总的来看平平无奇，但Model S上市于2012年，并且CenterDisplay（中控显示）作为中央网关，接入更多节点，基本上就相当于前文中博世描绘的战略图中第五阶段中央控域制器阶段模式的雏形了，7年前特斯拉就已经开始了这样的电子架构设计的确令人惊叹。特斯拉Model 3的电子构架更绝，整个系统分为三个域，自动驾驶及娱乐控制模块、右车身控制器、左车身控制器。

　　纵观特斯拉的产品，在电子架构层面从Model S到Model 3，车辆功能控制已经完全变了样，使用新的电子架构平台，将功能从供应商软硬件打包变成了自己研发软件来控制所有功能。特斯拉的作法就像是苹果的iOS，整个系统更封闭，几乎所有控制软件都采用自研的方式，真正做到了软件定义汽车。然而如今的挑战者出现了，通用全新一代电子架构迅速上马，CT5说来就来，通用也是最早推出高级别自动驾驶系统的厂商，通用会成为下一个安卓和特斯拉分庭抗礼吗？

　　就如同4亿年前的泥盆纪适者生存，拥有更优秀大脑和升级系统的生物获得了大自然的选择，如今还是这样，只有能够搭载更多未来创新科技的电子构架能够生存下来。进化论时至今日，在人类自己的造物之中依旧发挥着作用，这些钢铁之躯是否就是下一个时代的主宰呢？如果说第一个人工智能生物是一台车而非人形物体，我一点都不会惊讶。（图/文/摄：太平洋汽车网 洪晓峰）