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| 本文作者： nebula | 2024-04-19 12:15 |
4月17日，大眾集團宣布，將和小鵬汽車聯合開發CEA電子電氣架構，通過中國車企的賦能，實現在電子電氣架構上的快速追趕。
從分布式到域控制再到中央計算，近10年來，汽車電子電氣架構發生了過去50年都沒有的巨變。
在汽車智能化的浪潮之下，“軟件定義汽車=芯片+數據驅動+中央計算架構+基礎軟件平臺+應用軟件” 這一簡明扼要的公式，是業內對于“軟件定義汽車”的普遍共識。
在這其中，電子電氣架構被認為是汽車的“神經系統”，連接車輛的各個部分，支撐智能化功能的實現，電子電氣架構的先進程度被認為是汽車能否實現高度智能化的重要基礎。
2017年，特斯拉率先實現了電氣架構的域融合，其領先于時代的電氣架構被認為是特斯拉智能科技領先的重要因素之一。而得益于在智能新能源汽車方面的先發優勢，以及中國用戶對于智能化的較高的要求，內卷中的中國車企在電子電氣機構方面在近幾年來快速迭代，并實現了在這一領域實現了對于海外車企的領先。
2023年7月，零跑汽車推出四葉草電子電氣架構，這一中央集成式電子電氣架構率先實現了艙駕行泊一體控制，當前四葉草架構已在零跑C10、全新C11、全新C01上實現了搭載。
“四葉草中央集成式電子電氣架構的推出得益于零跑在座艙、智駕、動力、車身控制器層面的深度自研，實現了四域合一，中央超算平臺高度集成15個功能模塊，支持多系統融合，將核心芯片的性能發揮到了極致。”零跑汽車創始人、董事長朱江明在接受采訪時表示。此外，東風嵐圖、廣汽埃安等車企亦推出了旗下的中央集成式電子電氣架構。
但需要指出的是，在從域控制向中央集成的技術演進中，已在智能領域具備領先優勢的中國車企，已經在汽車電子電氣架構的技術前沿開始了不同的探索，上述幾家車企在這一技術上，方向一致亦各有特色。
中央計算架構為何是智能汽車的基石技術
電子電氣架構，簡稱E/E架構，也叫做EEA（Electrical & Electronic Architecture），是整車電子電氣相關功能解決方案的整合。Architecture一詞原意為建筑學或體系結構，后抽象成搭建框架的架構師。
開發E/E架構就和蓋房子類似，蓋房子需要定義各個房間的功能，E/E架構也需要定義各個功能域的功能表現和實現方案，如燈光功能、動力功能、輔助駕駛功能；蓋房子需要定義氣路、水路、門窗位置，E/E架構也需要定義整車的通信形式、供電回路，線路連接；蓋好房子要布線、搬家，E/E架構也需要將各個功能集成到整車中；最后房子會經過客戶驗收，E/E架構也會經過工程師反復驗證，最終將車交付到客戶手中。
在智能電動汽車興起前，汽車上數百個ECU獨立控制著不同的功能，組成了分布式的汽車電子電氣架構。這種分布式的架構在整車層面造成了相當大的冗余，傳統汽車的軟件更新幾乎與汽車生命周期同步，極大地影響了用戶體驗。
但智能電動汽車時代，更多的智能化功能讓早前低算力的MCU難以承受，同時OTA技術帶來的持續迭代能力，也讓各自為政的分布式架構難以招架。此外，分布式架構各個模塊單元間還需要復雜的線束連接，長達數公里的線束是汽車輕量化的大敵之一。
于是，域集中式的電氣架構應運而生。車企開始根據功能，將同一功能模塊內的MCU融合在一起，在這一技術的加持下，不但冗余軟件的開發量可以大幅度縮減，并且非常多的控制器可以被精簡優化，例如傳統的電動尾門控制器、車窗防夾控制器、門控制器等等，隨之帶來的是成本、重量的降低。
但隨著汽車智能化向深水區演進，車企們開始將融合汽車上的多個功能域，并期待最終能夠實現中央計算電子電氣架構。
在智能化愈發深入的情況，汽車ECU數量，ECU的運算能力需求都呈現爆發式增長，尤其是智能駕駛、智能座艙等用戶關注的核心產品力，對于算力的要求也出現爆發。早前，大部分車企基于功能模塊進行融合的“功能域”開始力不從心，線束、布置、安裝、支架等設計不得不重新洗牌，并且帶來非常驚人的機械結構的成本。
此外，不同功能域各自為政，依然存在算力浪費、內部通信效率低、軟硬件升級迭代繁瑣等問題，域控式電子電氣架構是分布式電子電氣架構向中央集成式電子電氣架構過渡階段的產物。
車企下一代電子電氣架構轉向中央計算有來自降本和增效兩個方向的動力。在降本方面，多芯片方案轉到單芯片方案，不僅可以節約芯片，還可以簡化電源管理、通信需求，降低線束成本。在增效方面，通過跨域融合和架構統一，可以提升智能化體驗，更加方便支持個性定義、訂閱服務、貼心服務、整車OTA，把消費者真正帶入軟件定義汽車時代。
近年來，國內電子電氣架構發展迅速，從小鵬XEEA架構，到嵐圖汽車ESSA+SOA智能電動仿生體，均實現跨域融合的中央計算架構。零跑汽車推出的“四葉草”中央集成式電子電氣架構，實現1顆SOC及1顆MCU融合座艙域、智駕域、動力域、車身域，為整車帶來高可靠、快通訊、低時延體驗，且可實現無感式在線OTA升級能力。
相同方向下的不同選擇
但需要指出的是，盡管中國車企競相布局中央計算架構，但各家車企在細節的技術方向上仍有著較大的不同。
在近期小鵬和大眾合作的CEA架構上，采用了一個中央計算單元和三個區域控制器的組合。從技術上來看，這布局相對比較先進，三個區域控制器能夠提供更多的算力。而零跑四葉草采用的是one box的設計理念，座艙域、智駕域、動力域、車身域的計算需求全部融合到中央計算單元中，集成程度更高。
“2017年業內就提出了類似于CEA架構布局的理念，但是直到現在，大部分采用這種技術路線的車企都放棄了。雖然技術上比較先進，但是一個中央計算單元加上多個區域控制器會出現延遲高的缺點，多個高算力芯片也會帶來成本較高的問題。”某新能源車企車企的工程師說道。
在中央計算加多個區域控制器的布局中，傳感器、執行器等信息需要先傳輸至區域控制器，再傳遞至中央計算單元，多重傳遞下延遲難以解決。為了減少延遲，車企往往會在數據傳輸上采用以太網等更快的總線形式，但這同樣會大幅增加成本，技術難度高加上成本較高，使得這一類型的布局實用性較差，即便是大眾和小鵬聯合，也需要在2026年才能量產落地。
而四葉草架構目前已經實現了一顆SOC芯片+一顆MCU實現整車控制功能，其8295芯片能夠實現智能座艙、部分智能駕駛以及音頻、環視等多重功能，較大程度上減少了高算力SOC的需求。同時由于信息都集中傳遞至中央計算單元，減少了信息傳遞的復雜程度，這一類型的架構能夠在部分功能域采用可靠性較高且成本相對較低的CAN總線，能夠進一步降低成本。
同時由于更加簡單的拓普結構，四葉草架構式的技術路線能夠有效縮短車內線束實現成本和重量的下降。據悉，四葉草架構下整車線束的長度已縮短至1500米，是傳統汽車的三分之一到四分之一，并且隨著架構的進一步升級迭代，這一長度還有望出現較大幅度的縮減。
從未來趨勢來看，車企致力于實現One Box/One Board/One Chip，簡單說，就是一個盒子兩塊板、一塊板兩個芯片、一塊板一個芯片三個階段。真正意義上的“中央計算單元”是One Chip，即在一顆SoC芯片上同時運行智駕域和智艙域
隨著英偉達Thor、高通Flex等高算力芯片的發布，多家車企已經計劃采用單芯片中央計算的解決方案。而在此之前，零跑已經實現了單中央計算單元的架構。
在大部分車企都在轉型全棧自研，意圖掌握大部分軟、硬件設計話語權的當下，由分布式架構向中央計算架構轉型并不容易。對于過去擅長機械設計、整合供應商資源的傳統車企而言，軟件、芯片等方面是其需要加速補強的短板，而在中央計算架構時代，對于芯片、軟件的深度開發極為重要。
以零跑為例，此前零跑已經發布了自研的智能駕駛輔助芯片凌芯一號，在此前8155芯片上更是挖掘出了DSP音效的新功能，這些新增能力更是讓高通、恩智浦等芯片廠商感到驚訝。在四葉草上，被大部分車企作為智能座艙芯片的高通8295芯片，被開發出了智駕、智艙以及DSP等多種功能。
這些成果的背后，是零跑在芯片、軟件等能力深厚技術實力。零跑創始人朱江明從創業伊始就和電子打交道，在零跑的發展過程中亦非常關注電子相關的能力。一直以來，零跑都堅持全域自研，朱江明多次在公開場合表示，只要和電相關的東西，零跑都會堅持自研。
對于芯片開發、軟件開發的能力是零跑能夠率先實現中央計算的重要原因和基礎。
但不可否認的是，小鵬和大眾的CEA架構具備其獨特的技術先進性，“強化腦（中央計算單元）+強四肢（多個域控制器）”的布局，能夠大幅提升整車性能，雖然這一布局仍存在較多的技術難點，但當下我們也很難否定這一架構在未來是否存在成功的可能性。
而零跑四葉草式的布局，采用了強大腦（中央計算單元）和弱四肢的布局，其優勢在于更好的成本、更低的延時以及更低的成本。相較于注重高性能的CEA式解決方案，四葉草式的布局更加務實，也具備更好的可實現性，能夠讓用戶在當下就享受到先進技術所帶來的優異體驗。面對未來汽車更多的功能和算力的需求，四葉草式架構還可以通過增加算力單元的形式，擴展能力。
在智能電動車快速迭代和發展的當下，我們并無法武斷的判定哪一種技術路線就一定會是終局的解決方案，但對于車企而言，在技術路線的混沌期，需要堅持對核心技術和關鍵能力的投入和建設，這才能幫助企業利于不敗之地。
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