文｜節(jié)點(diǎn)AUTO 天璣
“燃油車的智能化水平無(wú)法和新能源汽車相比”，這是很多人對(duì)燃油車的印象。燃油車在智能化上確實(shí)有過(guò)一些“黑歷史”，大眾在給ID系列在進(jìn)行OTA升級(jí)時(shí)，曾經(jīng)需要車主把車開(kāi)到4S店刷升級(jí)包。
其實(shí)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(gè)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(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)，頭部車企都發(fā)布了面向新時(shí)代的電子電氣架構(gòu)。
在未來(lái)的汽車市場(chǎng)中，如果有車企沒(méi)有發(fā)力電子電氣架構(gòu)，那一定會(huì)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(gè)輪子加一個(gè)沙發(fā)”，當(dāng)李書(shū)福帶著這個(gè)想法殺進(jìn)汽車行業(yè)時(shí)，得到了很多人的調(diào)侃。這個(gè)說(shuō)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(jī)械結(jié)構(gòu)相當(dāng)于人的骨骼，動(dòng)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(gè)人沒(méi)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(jī)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(shí)代的到來(lái)，汽車身上的相關(guān)零部件越來(lái)越多，原來(lái)的電子電氣結(jié)構(gòu)，已經(jīng)沒(méi)辦法控制日漸復(fù)雜的電子電氣系統(tǒng)了，而市場(chǎng)的趨勢(shì)又?jǐn)[在那里，所以車企不得不開(kāi)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(yáng)聲器和收音機(jī)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(lái)越重。進(jìn)入21世紀(jì)，移動(dòng)通信技術(shù)開(kāi)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(gè)ECU（電子控制單元）單獨(dú)控制一個(gè)功能，如果功能增多，ECU的數(shù)量也會(huì)跟著增多。而在傳統(tǒng)的汽車供應(yīng)鏈中，不同的ECU來(lái)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(méi)法實(shí)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(kāi)發(fā)，效率偏低。
隨著汽車網(wǎng)聯(lián)化對(duì)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(wú)法提供高帶寬通信能力，無(wú)法實(shí)時(shí)完成數(shù)據(jù)的傳輸和處理。以語(yǔ)音控制為例，隨著用戶下達(dá)指令，如果不能實(shí)時(shí)處理，體驗(yàn)可想而知。
如果汽車沒(méi)有智能化的趨勢(shì)，繼續(xù)使用分布式架構(gòu)還可以滿足市場(chǎng)需求，但時(shí)代變了?！皼](méi)有對(duì)比就沒(méi)有傷害”，過(guò)去的常規(guī)操作如今已經(jīng)成了劣勢(shì)。
其次，隨著汽車上的電子產(chǎn)品屬性越來(lái)越重，讓消費(fèi)者對(duì)這方面需求度不斷提高。
這兩點(diǎn)互為因果，都對(duì)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(gè)方向上“卷”，就會(huì)逐漸脫離市場(chǎng)。
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(guò)程。
以車載MCU為例，它是一種嵌入式系統(tǒng)中常見(jiàn)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(jì)算平臺(tái)則需要10－20顆高性能MCU和2－4顆SoC。
從MCU領(lǐng)域來(lái)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(chǎng)巨頭之一的英飛凌，因?yàn)楫a(chǎn)能問(wèn)題大幅提高了產(chǎn)品售價(jià)，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(duì)MCU的依賴就能少一些。
集中式架構(gòu)的好處不僅是能通過(guò)減少零部件數(shù)量來(lái)降低成本，還能讓汽車對(duì)各個(gè)功能板塊的控制效率大幅提升。
以新勢(shì)力的宣傳重點(diǎn)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(wú)法支撐FOTA。
在汽車做OTA之前，我們接觸到的OTA是智能手機(jī)，蘋果的iOS和安卓廠商定制的OS每年都會(huì)有多次OTA，而這些OTA只涉及軟件部分，無(wú)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(guò)OTA提升過(guò)續(xù)航里程、增加過(guò)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(kāi)發(fā)過(guò)程中，對(duì)軟件和硬件的分離），特斯拉因此能通過(guò)OTA讓軟硬件換新，這一點(diǎn)是汽車行業(yè)，乃至科技行業(yè)發(fā)展歷史上的一個(gè)關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)。同時(shí)，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(wú)論是車企、咨詢機(jī)構(gòu)還是ICT大廠，都認(rèn)為過(guò)渡階段可以使用域架構(gòu)，最終形態(tài)會(huì)是“中央計(jì)算平臺(tái)+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(huì)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(jì)算平臺(tái)+域架構(gòu)”組合的時(shí)代，汽車的軟硬解耦一方面減少了對(duì)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(yǔ)權(quán)的機(jī)會(huì)。這其中有一個(gè)變量是軟件在電子電氣架構(gòu)中的價(jià)值越來(lái)越高，而汽車行業(yè)的傳統(tǒng)供應(yīng)商不擅長(zhǎng)軟件，車企會(huì)選擇在部分領(lǐng)域（高價(jià)值、差異化）上自研，這就會(huì)削弱傳統(tǒng)供應(yīng)商的存在感。
大眾汽車為了解決軟件問(wèn)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(yǔ)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(shì)力和其他車企都在開(kāi)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(shì)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(jì)算平臺(tái)+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(dòng)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(shí)，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(zhǎng)城汽車的進(jìn)展也比較快，其在2020年開(kāi)發(fā)了GEEP3.0（長(zhǎng)城的第三代電子電氣架構(gòu)），這是一個(gè)域架構(gòu)，包含車身控制、動(dòng)力底盤、智能座艙和智能駕駛，已應(yīng)用于長(zhǎng)城汽車全系車型。
2021年，長(zhǎng)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(zhǎng)城還在開(kāi)發(fā)GEEP 5.0，5.0將是“中央計(jì)算平臺(tái)+域架構(gòu)”組合，將實(shí)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(tái)的搭建，預(yù)計(jì)2024年會(huì)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(jì)算與通信架構(gòu)的觀點(diǎn)，并推出了CCA架構(gòu)。這個(gè)架構(gòu)也屬于中央計(jì)算平臺(tái)+域架構(gòu)的組合，包括自動(dòng)駕駛域、座艙域和整車和底盤域。
在消費(fèi)者的感知中，電子電氣架構(gòu)給汽車帶來(lái)的改變是“這車更智能了”，智能座艙和高階輔助駕駛是兩個(gè)經(jīng)常被提到的功能。在這兩方面，進(jìn)展較快的還是新勢(shì)力，其中華為的布局最為深入。
在高階輔助駕駛上，新勢(shì)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(shì)力的智能駕駛計(jì)算平臺(tái)多數(shù)都選擇了英偉達(dá)的產(chǎn)品，而華為打造了MDC平臺(tái)。從體驗(yàn)上來(lái)看，華為的智能駕駛計(jì)算平臺(tái)，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(shí)代后，中國(guó)企業(yè)能捕捉到的新機(jī)會(huì)。