2021年05月13日 | 电气化系统高度集成，剖析车辆电子架构发展路线

2021-05-13

前言

1913年凯迪拉克首先将白炽灯应用在其前照灯上，汽车的电气化时代正式诞生。随着战后的经济恢复，在20世纪五十年代后汽车的电气化正式进入爆发期。从那时开始，汽车加入了空调、电动车窗等舒适性装备以及电喷引擎。

CAN的前世今生

上述这些电控设备的大量加持也导致了线束冗余、稳定性较差的问题，信号传输效率极低。最终，在电控设备的爆发增长下，博世于20世纪80年代开发出了划时代的通讯协议--CAN总线。

CAN总线（CAN BUS）具备稳定、实时的优势，其基于物理信号实现通讯，其运行方式为所有节点都连接到同一个传输媒介中，当一个节点发出电信号，其他节点均可获得信号。同时，面对多节点同时发出的信号，CAN有着自己的一套“交通管制”--优先级方法，高优先级可实现在总线上的优先通行。这种秩序井然的信号通讯模式，也为CAN总线的稳定、高效打下了基础，整车电子电控系统就实现统筹兼顾，交互能力成为可能。

但是，随着整车电气化设施数量的进一步提升，CAN的网络也变得更为复杂。因此CAN的带宽容量成为了阻碍整车平台进一步电气化改造的障碍。对于上传感知和决策而言，整车急需引入更高带宽的网络。说得更直白一些，当下的5G互联、更高阶的自动驾驶都需要更强的带宽实现功能的落地。

以太网的强势引入

带宽容量更高的以太网（Ethernet）被拉入了整车平台的框架中，成为时下面向未来的车载电子级有效总线。事实上，整车加入以太网的目的是希望基于SOA服务信号实现高效通讯。将曾经应用程序的不同服务（功能）进行拆分，并将这些服务（功能）之间定义良好的接口和协议进行联系，接口也采用了中立的方式得到定义。这种更抽象的信号让整车电气化架构灵活多变，模块化拓展能力得到提升，这也是我们常在广告中听到的--兼容性。

不过以太网在具备高带宽及强拓展能力的同时，也存在着实时性不高的问题。由于其基于“具有冲突检测的载波侦听多路访问”的协议，当检测到线路空闲则站点会迅速传输数据，但当有两个或两个以上的站点均有数据要发送，冲突就不可避免，他们会立即停止传输直至线路空闲，此时此刻出现延时。因此，车载以太网网络以为交换机式(Switched Network)通信方式出现。

这种交换方式可以实现点对点传输，所有的终端节点在通过交换机后发送到指定的一个或多个节点，更重要的是这种交换机方式也减负了线路的冲突压力，强调稳定与高效。以博世五域为例，其五域之上的中央网关就为五域之间搭建了沟通桥梁。

趋势之下，相融共进

其实，以上的对比我们并不能一蹴而就的唱衰CAN总线。即使通过网关已经大大缓解以太网实时性问题，但CAN的物理稳定性与通讯安全依然不可替代。要知道，如果整车全面使用以太网，即会造成交换器的冗杂致成本提高。更重要的是，以太网的网络架构较为开放，其联网安全性目前仍然在日趋完善。

因此，集安全、稳定、更高效的整车域架构正式落地。在域控制器间通过以太网实现高带宽的数据传输，满足自下而上的数据感知与数据分析。同时，CAN作为子系统通讯路径，保证对上级数据的实时收集与稳定执行。如此，既保留了CAN实时、安全的特性，又能够提升通讯速度与传输距离，对于目前的整车智能化趋势而言已足够应对。

应用进入高峰期

从国家战略而言，根据我国2020年初印发的《智能汽车创新发展战略》显示，到 2025年我国将具备有中国标准的智能汽车体系。而从市场角度而言，目前我国市场上已推出了大量不同级别的智能化产品，且这个体量依然在不断飙升。

值得一提的是，长城汽车于去年围绕智能化、模块化发布了“柠檬平台”与“咖啡平台”，他们算得上是中国品牌里最早涉足域控制架构的并兼容燃油车型的智能化平台。从相关数据资料我们也可以看到，该智能化平台采用了中央域控制架构，相较于经典五域其具备更强的统筹能力，为柠檬平台的持续迭代更新打下了基础。这也是第三代哈弗H6、哈弗大狗、魏派摩卡等车型可得到持续FOTA能力的原因。

可以肯定的是，目前已有更多的中国品牌正在或已经奔现智能化愿景，我们相信未来可期。

汽车电气化电子架构

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