新能源汽车的电子电气架构

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PostTime：28-4-2024 19:26

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前言：本文主要介绍新能源汽车的电子电气架构以及当下各车企其车型EEA架构的发展与未来规划。一、概论按照老规矩，了解问题时，先问个为什么。什么是电子电气架构？电子电气架构是做什么的？它是如何产生的？在汽车 ...

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前言：本文主要介绍新能源汽车的电子电气架构以及当下各车企其车型EEA架构的发展与未来规划。一、概论按照老规矩，了解问题时，先问个为什么。什么是电子电气架构？电子电气架构是做什么的？它是如何产生的？在汽车发展的早期，整车上的控制节点较少较单一，但随着汽车的发展，其功能越来越多，同时所需的控制单元也开始不断增加，而在不同的控制单元的交互之下，整车的通信、能量分配、功能交互、电磁干扰等问题被发现并放大，为了解决该问题，德尔福公司首先提出了电子电气架构（EEA Electrical/Electronic Architecture），这是集合汽车的电子电气系统原理、中央电器盒、连接器、分配系统等设计为一体的整车电子电气解决方案。通过EEA的设计，可将车身信息转化为实际的物理布局、信号网络、数据网络、诊断、容错、能量管理等。而后博世又将电子电气架构划分为三个大阶段：分布式电子电气架构—【跨】域集中电子电气架构—车辆集中电子电气架构，这也是现今汽车电子电气架构发展的方向。而在架构发展的过程中，由于控制单元的不断增加，车企开始将部分工作分配给到其合作伙伴，渐渐的车企开始扮演技术整合与车辆组装的角色，不过在整体架构趋于集中化的趋势之下，开发工作及核心技术将再次回归到车企。二、EEA发展趋势如图1即为博世定义的电子电气架构的三个大阶段，现今国内各大车企主要处于第二阶段及往第三阶段发展的交互过程。 图1 博世定义的EEA发展图随着时代的发展，车辆作为出行工具的单一定义将被推翻，随之而来的是网联化与智能化，这一变革将使得EEA不再是独立的，而应该是互联的、可扩展的。基于这一需求，高阶段的EEA必须具备易扩展性、高度集成性、高安全性以及高性能性的特点。而为了实现如上功能，整车在开发前期规划时，硬件的预埋将变得至关重要。比如域融合成为单一的中央计算单元，高算力、高性能、高集成度的硬件不仅具备了车辆后期更新迭代的所有功能，同时集成后的单一控制器的成本将低于多控制器的组合成本，在减少线束的同时电干扰等问题将进一步减少。而基于强性能硬件的基础上，软件扩展更新将变得更加容易。同一款硬件平台在成本不变的情况下，通过用户喜好可解锁不同的功能，千人千面亦可以是“千人千车”，比如中控氛围灯样式、人机交互界面自定义、游戏、车辆高性能等等，真正实现软件定义汽车。单这么说可能许多小伙伴不太理解，我们来类比一下，以前我们玩游戏是从单机游戏开始的，都是各玩各的，这时的手机就类似于汽车电子电气架构的第一阶段。而后通过蓝牙等技术我们可以建立局域网，几个小伙伴可以一起联机玩，这时的手机类似于汽车电子电气架构的第二阶段。而如今我们已经可以随时随地跟不同的人玩，这除了手机硬件性能的提升外，云端技术、通信技术等的提高也是不可获缺，就类似于汽车电子电气架构的第三阶段。5G技术、车内以太网技术都使得整车电子电气架构正在朝着既定方向发展，而那些需要解锁的付费功能，就类似于王者的英雄皮肤、原神抽卡五星人物。言归正传，在不久的将来，基于中央集成平台的硬件，更多的软件扩展功能将被不断推出，整车的软件系统将被不定时更新，就类似于手机系统的更新。而对于用户而言，整车是时用时新的，直到整车完整生命周期的完成。电子电气架构的提升，改变了以前车子一旦售出，功能将停止维护的老旧方式。三、EEA相关支撑技术 5G技术，汽车网联化、智能化之下，车与人、车与车、车与设施的交互信息的传输、云端计算、下载、上载等； 车载以太网技术，在分布式及域集中的电子电气架构中，不同节点之间的通信方式以CAN为主，辅加LIN。而在域集中及中央集成的电子电气架构之中，更多的通信方式是以太网技术； 信息安全技术，网联之下人、车信息的安全至关重要； 功能安全，ISO26262再次提出（有兴趣的小伙伴可查阅之前文章）； 电气设计，以轻量化为主； 基础软件设计，软件标准化，ClassicAUTOSAR和Adaptive AUTOSAR（我们主要就做这个）； 应用设计，基于模型开发； 开发流程，V模型（查阅之前文章）。 四、不同车型EEA 4.1新势力对EEA的规划 4.1.1理想EEA规划 图2 理想汽车三种EEA 与博世定义的三个阶段类似，理想汽车也按照相关阶段进行EEA迭代，第一代产品即理想ONE车型，采用LEEA1.0分布式架构； 第二代产品理想L9，采用LEEA2.0域集中式架构； 第三代产品即将上市，采用中央计算平台+区域控制架构，图3为中央计算平台CCU，图4/5为区域控制器，图6为软件规划。 图3 中央计算平台 图4 区域控制器 图5区域控制器网关PCIe和TSN Switch 图6 软件规划 4.1.2蔚来EEA规划 图7为蔚来汽车的总体EEA发展路线。 图7 蔚来EEA规划 在下一代的EEA中，蔚来同样采用中央集成式架构，如下图8。 图8 蔚来汽车下一代EEA 4.1.2小鹏EEA规划 图9为小鹏汽车的EEA发展过程。 图9 小鹏汽车EEA发展 与其他‘新势力’一样，小鹏汽车也经过了3个阶段的EEA迭代，分别是小鹏G3的X-EEA1.0分布式架构，小鹏P7的X-EEA2.0域架构，如图10。 图10 小鹏汽车电子电气域架构 其最新的EEA名为X-EEA3.0，如图11。 图11 小鹏汽车X-EEA3.0 4.2 传统车企对EEA的规划 4.2.1长城汽车EEA 长城汽车全新EEA同样经过三才迭代，其过程如图12。 图12 长城汽车电子电气架构GEEP迭代 不同阶段的EEA功能分述如下。 图13长城GEEP4.0电子电气拓扑 图14长城GEEP4.0软件平台 基础软件、软硬件接口的标准化，为后续功能的扩展留下可能，同时云端服务（如游戏、部分存储等）将使得车辆多元化、个性化，就好比手机的小程序，不再占用手机自身的太多硬件资源。 4.2.2吉利汽车EEA 图15 沃尔沃EEA的变革 沃尔沃电子电气架构的变革也正说明了控制单元的增多推动了架构的改变，此时的沃尔沃汽车仍处于分布式架构中。 图16 沃尔沃电子电气架构SPA2 第二代电子电气架构即进行域控阶段和中央集成阶段，沃尔沃同样按照两个步骤实施。而与SPA2同步实施的还有吉利GEEA2.0，亦是在SPA1的基础上进行的迭代，如图17，不过与其他车企不同的是，吉利GEEA2.0的主干网络采用FlexRay通信。 图17 吉利汽车GEEA2.0 4.2.3比亚迪汽车EEA 与其他车企不同的是比亚迪并没有一款统一的电子电气架构，他们的做法是以产品为主，从客户出发，针对不同功能需求开发适应性的产品，但不论其开发方式如何，最终的方向依然是中央集成式架构，如下图。 图18比亚迪汽车EE架构 4.3 特斯拉汽车的EEA 特斯拉汽车在EEA上一直走在其他车企的前列，目前已经实现了由Model X的垮域架构向Model 3的中央集成式架构，如下图。 图19 特斯拉汽车电子电气架构 在此架构之下，实现软件定义汽车，即开头所讲的用户可根据需要解锁自己感兴趣的功能来提高自己对于车辆的使用体验。通过以上各车企对于电子电气架构的规划，我们可以看到国内‘新势力’车企在集成度方面相较于传统车企而言，走在了更前面，而传统车企则相对保守些。 不过有些车企在架构不完善的前提下，提前开启部分功能，也打着软件定义汽车的名义，实则会导致可能的安全事故、用户体验差等负面影响，这是我们所不赞成的。但，汽车的发展迭代，同时需要车企投入大量的研发资金，相关信息请查阅各家财报。 注： 1、本文中部分插图来源于网络，若有侵权，请联系本人删除。 2、本文所引用的部分插图来源于上海控安汽车研究院，若有侵权，请联系本人删除。

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