《汽车工程》2023年第6期发表了北京理工大学电动车国家工程研究中心研究成果"智能网联汽车多域电子电气架构技术发展研究"一文。随着汽车智能化、网联化技术不断发展，传统电子电气架构已难以满足面向未来的车路云网一体化发展新需求。论文聚焦面向未来的智能网联汽车多域电子电气架构，分别从总体设计、硬件系统、通信系统和软件系统4个方面对现有技术进行了详细的综述，并对我国电子电气架构的发展进行展望。

(资料图)

一、研究背景

智能网联汽车是汽车由传统运输工具向新一代智能终端转型的物理载体，对汽车电子电气架构(electrical/electronic architecture, E/E架构)的基础设计理论和方法提出了新挑战和新要求，催生了E/E架构技术的新变革。E/E架构技术作为ICV系统设计技术之一，对整车软硬件系统集成、功能实现、开发成本以及车辆综合性能有着决定性的影响。

二、研究内容

1. 多域电子电气架构技术现状：按照算力集中程度，将E/E架构划分为分布式架构、域集中式架构和中央集中式架构，并介绍了各个架构的具体特点。

图1 分布式架构

图2 域集中式架构

图3 多中央计算单元的中央集中式架构

图4 单中央计算单元的中央集中式架构

2. 多域电子电气架构总体设计技术：E/E架构总体设计是整车设计核心任务之一，E/E架构评估是架构方案再优化的直接参考依据。论文综合目前E/E架构的主流开发设计流程及面向ICV的E/E架构需求，从架构需求定义、架构功能设计、架构拓扑设计、架构系统设计和架构分析评估5个方面研究了多域E/E架构总体设计和评估的重点研究内容。

图5 V 字型设计开发流程

3. 多域电子电气架构的硬件系统：重点研究了E/E架构硬件系统中功能域控制器、区域控制器、中央计算单元、电源系统和线束系统的功能设计需求和关键技术。

图6 智驾域控制器功能示意图

图7 智能座舱域控制器功能示意图

图8 区域控制器功能示意图

4. 多域电子电气架构的通信系统：阐述了车载通信5种主流技术：CAN、LIN、MOST、FlexRay和车载以太网（ETH）的发展及现状。论述了时间敏感网络(time sensitive network，TSN)在实现车内网络数据确定性、实时性、低延时、高安全传输的应用潜力。详细介绍了对车载通信具有重要影响的TSN协议4种类型：时间同步、流量控制、可靠性和资源管理。介绍了软件定义车载网（software defined vehicular network, SDVN）的发展现状，阐述了SDVN作为一种可编程和高灵活的网络架构，在高效带宽分配、车-路-云弹性算力分配等诸多场景的应用潜力。最后总结了未来车载通信网络的主要特点。

5. 多域电子电气架构的软件系统：研究了软件定义汽车（software defined vehicle, SDV）的概念、重要优势，总结了基于服务的软件架构的4层结构。论述了软硬件解耦对未来汽车开发、验证和售后的影响和当前面临的主要技术难点，总结了软硬件映射的技术难题和当前解决方案。研究了面向服务的软件设计、面向服务的通讯中间件和车用操作系统关键技术。

图9 基于服务软件架构

三、研究展望

目前针对ICV的多域E/E架构研究日益增加，各国学术界和工业界均展开了大量的研究，各大型车企也都在先进车型上进行了初步部署，但是由于E/E架构涉及要素的综合性和复杂性，仍未形成一套完备的的E/E架构设计理论、工程方法以及工具软件，建议进一步加强下述研究：

（1）加强架构总体设计理论和方法研究；

（2）构建软件、硬件和通信接口标准体系；

（3）开发E/E架构仿真测试验证体系；

（4）加强多维度冗余架构体系设计与信息安全纵深防护技术研究；

（5）加速ICV核心部件产业链国产化进程。

创新点与意义

多域E/E架构对于未来ICV能否普及并实现其预期功能有着重要意义。论文参考大量研究与产业实例，厘清了E/E架构的发展需求与挑战，梳理了E/E架构的技术现状，从总体设计、硬件系统、通信系统及软件系统4个角度对多域E/E架构的关键技术及现有方案进行详细的综述，最后对未来架构研究进行了展望。论文对汽车行业电子电气架构技术研究具有重要的指导作用和参考价值。