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。將講述關於產品、技術、商業在汽車領域的現狀與未來。
對於汽車電子相關的從業者，一切以電子電氣為導向，瞭解、學習、判斷電子電氣架構的發展對於自身產品未來的競爭關係、發展趨勢才能有比較直觀的理解。
當我們說電子電氣時，我們在說什麼？
電子電氣架構是一個抽象的概念，定義汽車電子部件之間的關係，及所有的電子部的邏輯功能之間的關係，以及設計和維護這些電子部件的各種原則。
電子電器架構的開發也遵循《車規和AEC-Q是什麼關係？》中講的ISO26262的“V“形開發過程。
電子電氣架構設計解決的4個核心問題
1. 通信網絡拓撲
網絡拓撲就是汽車上的各個控制器之間的通信關係，根據網絡拓撲來設計控制器之間的通信關係。比如網狀拓撲、星形拓撲、環形拓撲，更多情況是在不同的領域中使用了不同形態的異構網絡形態。異構網絡必然帶來網關、協議轉換，以及根據物理特征不同採用不同的消息形式。
2. 電源網絡拓撲
即然是電子電氣，那麼所有的設備都面臨著供電的需求，車輛上的控制器、傳感器、執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，汽車裡面的線束和相關的各種保險絲、繼電器，在車身上的佈置與物理連接關係就構成了電氣拓撲。在以太網技術普及過程中POE會被引入，特斯拉也通過重新設計電纜結構來優化電氣拓撲。
3. 邏輯拓撲（功能與技術架構）
用來描述汽車的各個功能如何劃分，哪些功能在哪一個區域中，哪些子功能安排在哪一個控制器中。這裡麵包含硬件產品的再組合，軟件功能的重新分配。
4. 軟件模型
對於基礎軟件和應用軟件進行描述，AutoSAR標準定義了基礎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、驅動、操作系統、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、安裝等相關的內容，但對互聯網行業進入的人員來說可以暫不關註。
當我們討論功能劃分，所謂的功能是什麼？
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。
對於互聯網進入者，娛樂域和自動駕駛域相對直觀不再介紹，對於其它的三個域的內容作個區分。
- 動力域指給道路上的車輛提供功率的一組部件，其中包括發動機，變速箱，軸和車輪。能量管理、熱管理、性能優化、車載充電、智能節點，車輛行使信息、發動機、電機、電池、變速箱數據、發動機管理。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，位置和穩定性從而改善駕駛環境，減少污染。
- 車身域包含車內燈光、大燈、轉向燈、車窗、雨刮、座椅、PE、門把手、門、後備箱、暖氣、製冷，車身控制模塊。車身域對通信實時性要求較低。
- 底盤域包括支撐動力系統的內部框架，以及除發動機以外的所有驅動部件 – 包括制動器、轉向和懸架。
不同的功能域中，通常包含哪些ECU？
在電子架構的發展中，有新的ECU出現，也有老的ECU消失。更有同一個ECU有可能被分佈在不同的域中。
隨著自動駕駛的發展，域間通信的要求越來越高，而隨著汽車電動化的發展，不同的域也有開始進行融合，所以對於ECU的位置不要過於教條。
當我們定義產品時，首先需要從電子電氣結構中切割出，我們產品所在的位置，以及可能的與其它域之間發生的關係。
當討論電子電氣架構時，怎麼評估決策的正確與否？
電子電器架構的設計從過去由Tier1主導，變成完全由車企主導開發。傳統的電子電氣架構是完全分佈式的方式，而新的電子電氣架構相對比較被大家認可的是Model 3 和大眾的 ID.3。它們的主幹網絡已經實現以太網控制，並且全車 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上，電子電氣架構最為重要的判斷標準有：
- 是否有利於車企縮減成本
- 是否有利於減輕車身重輛
- 是否有利於車輛信息安全
- 是否有利於配置的靈活性
用戶的功能需求的增長主要體現在電子電氣架構設計時，網絡的帶寬、實時性、可擴展性等方面，比如Flexray、most、ethernet的在網絡拓撲的配置。
從下圖可以看出，電子產品成本占整車比例已經從上世紀 70 年代的 4%，成長到現在的 30%左右。車企通過整合冗餘的計算單元、調整網關位置、減少線束長度、改變線束結構、減少設備間接插件、減少汽車生產裝配複雜度來降低成本，已經是第一優先選擇。
汽車輕量化對於汽車的能量、性能、續航、駕駛體驗都有重要影響。ES8整備重量2460KG，而白車身重量335KG。對於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，都會有助於汽車輕量化。
驅動電子電氣架構發展的動力？
驅動一切發展的核心動力的需求，對於電子電氣架構的發展，最核心的發展動力是以下幾點：
- 信息娛樂系統對帶寬、聯網、交互體驗日趨增長的需求。
- 自動駕駛系統對新傳感器、對深度學習、對大數據的、對雲計算的依賴。
- 電動汽車的發展，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
下期文章將介紹汽車電子電氣架構的發展，以及對未來汽車電子產品方向的影響。
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