四款汽车电子主机厂电子电气架构对比

未来汽车产品最核心的技术是电子电气架构，汽车电子电气架构由分散式、嵌入式逐渐向集中式、集成式的方向发展，最终的理想状态应该是形成一个汽车中央大脑（one brain），统一管理各种功能。电子电气架构类似于“中央政府”，可对汽车的各种功能进行统筹管理，避免“诸侯割据、政令不一”。开始的时候这个“中央政府”可能会管得少一些，“地方诸侯”还依然保有一定控制权，但之后“中央政府”一定会管得越来越多，最终地方行政机构只接收“中央政府”指令并予以高效执行，以确保车辆整体表现最优。

由于过去汽车上控制器相互独立，软件为嵌入式，整车做最终硬件集成即可。未来随着 ECU 的减负，原先高度分散的功能集成至域控制器，主机厂必须自己掌握中央控制系统，否则就会失去对汽车产品的控制权。而把原本高度分散的控制功能逐步整合统一起来是传统车企的全新必修课，因此车企对电子电气架构的掌握是分步的、渐进式的。主流车企电子电气架构进化节奏不一。

01   奥迪A8小试牛刀

2018 年推出的奥迪 A8率先实现了辅助驾驶功能的集成式控制，取代了 ECU相互分离的分布式的辅助驾驶系统。除自动驾驶域集成外，其余底盘+安全、动力、车身、娱乐四大域仍然采用分布式架构。

其自动驾驶域控制器由 4块芯片组成，Mobileye EyeQ3负责视觉感知计算，如交通信号识别、行人监测、碰撞报警，车道线识别、光线探测。英伟达 K1负责图像融合计算，如驾驶员监测、360全景摄像头的图像处理。英特尔 Cyclone V 负责目标融合、地图融合、停车辅助、预刹车灯。英飞凌的 Aurix TC297 负责通信处理。这个自动驾驶域控制器软件开发由奥地利软件公司 TTTech 完成，德尔福提供硬件集成。

2018 款奥迪 A8域控制器

02   特斯拉Model3开启电子电气架构的全面变革

特斯拉是汽车电子电气架构的全面变革者，2012年 Model S 有较为明显的功能域划分，包括动力域、底盘域、车身域，ADAS模块横跨了动力和底盘域，由于传统域架构无法满足自动驾驶技术的发展和软件定义汽车的需求，为解耦软硬件，搭载算力更强大的主控芯片，必须先进行电子电气架构的变革，因此 2017 年特斯拉推出的 Model3 突破了功能域的框架，实现了中央计算+区域控制器框架，通过搭建异域融合架构+自主软件平台，不仅实现软件定义汽车，还有效降低整车成本，提高效率：

1）Model 3整车三个控制器，有效降低物料成本；

2）硬件集成为软件，为汽车深度的控制和维护提供基础；

3）自主软件平台通过模块化支持扩展复用。

特斯拉 Model3基本实现了中央集中式架构的雏形，不过 Model3距离真正的中央集中式架构还有相当距离：通讯架构以 CAN总线为主，中央计算模块只是形式上将影音娱乐 MCU、自动驾驶 FSD以及车内外联网模块集成在一块板子上，且各模块独立运行各自的操作系统。但无论如何，Model3 已经践行了中央计算+区域控制的电子电气架构理念框架，领先传统车企6年左右。

特斯拉三代车的电子电气架构演进背后的实质是不断把车辆功能从供应商手中拿回来自主开发的过程。Model3 的自动驾驶模块、娱乐控制模块、其它区域控制器、热管理均为自主设计开发，实现了整车主要模块自主，不依赖 Tier1，即使没有实现自主的模块，特斯拉也与供应商进行了联合开发，比如特斯拉将自己的软件加入到了博世为其提供的 ibooster里，通过软件更新实现刹车距离变短。

通过三款车型的演进，特斯拉的新型电子电气架构不仅实现了 ECU数量的大幅减少、线束大幅缩短（MODEL S 线束 3000米，Model 3 减少一半以上），更打破了汽车产业旧有的零部件供应体系（即软硬件深度耦合打包出售给主机厂，主机厂议价能力差，后续功能调整困难），真正实现了软件定义汽车，特斯拉的 OTA 可以改变制动距离、开通座椅加热，提供个性化的用户体验，由于突破了功能域，特斯拉的域控制器横跨车身、座舱、底盘及动力域，这使得车辆的功能迭代更为灵活，用户可以体验到车是常用常新的，与之形成鲜明对比的是，大部分传统车厂的 OTA 仅限于车载信息娱乐等功能。

特斯拉为了更好地发挥软件的作用，实现了自动驾驶主控芯片这一最为核心的智能硬件的自研自制（特斯拉认为芯片的专用设计使得其上的软件运行更高效），这意味着后续特斯拉车辆的升级速度、功能的部署都不再依赖外部 SOC芯片供应商，真正将车辆的灵魂掌握在自己手中。

03   大众 ID 系列电子电气架构

大众汽车已经从 MQB 平台车型的分布式电子电气架构升级为 MEB 平台 ID 系列车型上采用的三个功能域的电子电气架构。

按规划，基于大众 MEB 平台的 ID系列电子电气架构为 E³1.1版，2023年在 PPE 平台搭载 E³1.2版，到 2025年后才进化到 E³2.0 版。

大众的 E3架构主要由车辆控制域（ICAS1）、智能驾驶域（ICAS2）和智能座舱域（ICAS3）组成，其中智能驾驶域 ICAS2尚未开发完成，量产车型上搭载的依然是分布式架构方案，大众 ID 系列的电子电气架构虽然有三个功能域，但同时依然保留了较多分布式模块，大众 ID4有 52 个 ECU，两倍于特斯拉 Model Y ECU数量。国产 ID4辅助驾驶功能由 Mobileye单目摄像头+前长距雷达+两个后角雷达实现，作为平价电动车，在自动驾驶域控制器这块暂时没有选择跟特斯拉和中国新势力去PK。

大众电子电气架构时间推进规划

大众 ID4 的车辆控制域、信息娱乐域控制器

大众 MEB 平台车型当前智能驾驶方案为分布式

大众 ID 系列车型 2021 年完成 7 万台交付量，低于前期规划。中国作为大众最重要的单一市场，智能化这块也正在加速追赶，2022 年大众软件公司 CARIAD 在中国成立子公司，据其中国子公司首席执行官介绍，该公司的核心业务是针对 MEB平台进行软件研发，2022 年下半年启动 OTA 功能，第二是针对高端平台（PPE 在华首款车 2024 年投产）做中国本土化、数字化产品，包括高级驾驶辅助系统，其智能网联系统也要与中国的基础设施建设相结合；第三是围绕 2025 年后 SSP 平台做软件研发。结合大众汽车 2030NEW auto的规划，软件自研比例要上升到 60%，软件研发保持自主的好处是实现敏捷（包括开发和维护）和体现产品差异化，其中本地化也是外资在中国提升智能化的必要且关键的一环，最终目的是打造吸引中国用户的有竞争力的产品。

我们看一下几款同一时间面世的三款电动车的电子电气架构的对比，虽然大众ID系列也号称是用三个域控制器代替过去 70+分布式 ECU，但实际上依然保有较多 ECU 数量，ID3 之前由于出现大面积的软件 BUG 而迟迟未按期交付，这也反映出传统车厂即使选择进行电子电气架构大变革，但若自身人才结构及软件实力尚不足够，就依然会严重依赖外部供应商，造成步子迈得太大带来额外风险。所以大部分主机厂选择的做法是走渐进式路线，随着自身软件实力提升逐步收归软件主导权。

2021 年 Munro & Associates 工程公司比较了特斯拉 Model Y、福特 Mach-E 和大众 ID.4电气架构之间的差异。涉及三款电动车内 ECU的数量、CAN总线的数量、以太网的使用、LIN总线、LVDS（Low-Voltage Differential Signaling，低电压差分信号）通道的使用、音频、保险丝和继电器的使用等方面。特斯拉 Model Y 集成度明显更高，其 ECU数量是 ID4的一半，福特和大众还保留了较多的现成的分布式 ECU，特斯拉的 LIN（本地互连网络）数量也仅为大众 ID4和福特 Mach-E 的一半。

Tesla 中 CAN（控制器局域网）总线的数量更高，由于摄像头数量增加，特斯拉的低压差分信号（LVDS）使用量是福特和大众汽车的三倍以上，大众汽车的以太网的使用更多。特斯拉从 Model 3开始车辆的低压电气部分不采用任何保险丝盒继电器。

04   小鹏汽车 G9 电子电气架构具领先性

新势力三强中小鹏汽车在电子电气架构方面走得比较领先，随着车型从 G3、P7 和 P5，迭代到 G9 的这套 X-EEA3.0 电子电气架构，已经进入到中央集中式电子电气架构。凭借领先一代的架构，搭载更高算力 SOC 芯片及更高算力利用率，小鹏G9 或成首款支持 XPILOT 4.0 智能辅助驾驶系统的量产车。

小鹏 P7 搭载小鹏第二代电子电气架构，具备混合式的特点：

1）分层域控。功能域控制器（智驾域控制器、车身域控制器、动力域控制器等模块）与中央域控制器并存；

2）跨域整合——域控制器覆盖多重功能，保留局部的传统 ECU；

3）混合设计——传统的信号交互和服务交互成为并存设计。

因此 CAN 总线和以太网总线并存，大数据/实时性交互均得以保证；以太网节点少，对网关要求低。

小鹏第二代电子电气架构实现传统 ECU数量减少约 60%，硬件资源实现高度集成，大部分的车身功能迁移至域控制器，中央处理器可实现支持仪表、信息娱乐系统以及智能车身相关控制的大部分功能，同时集成中央网关，兼容 V2X 的协议，支持车与车的局域网的通信，支持车与云端的互联，车与远程数字终端的连接功能。小鹏汽车的智能驾驶域控制器，集成了高速 NGP、城市 GNP 及泊车功能。小鹏辅助驾驶采用激光雷达视觉融合方案，与特斯拉的纯视觉方案不同，这就导致两者硬件架构不同，对于通讯带宽、计算能力的要求也不一样。

编辑：黄飞