未来汽车EE架构趋势

多种趋势推动着电动汽车（EV）、混合动力电动汽车（HEV）和插电式混合动力电动汽车（PHEV）的发展。城市化和可持续发展的压力促使各国政府出台支持性法规，使制造商从中受益，而税收优惠政策则促使消费者采用电气化车型。2023 年，纯电动汽车的销量将达到轻型汽车总销量的 13%，其中有五个国家处于领先地位。在挪威，2022 年电动汽车销量占所有乘用车销量的 80%；冰岛占 41%；瑞典占 32%；荷兰占 24%；中国占 22%。

目前，高压推进系统和汽车电气架构的快速创新正在推动对低压电气和电子（E/E）架构以及这些平台的相关布线和连接器组件进行彻底的反思和重新设计。许多全球汽车项目已经从传统的分布式 E/E 架构转变为领域集中式 E/E 架构，并将需要再次转变为分区 E/E 架构，以容纳为 ADAS 和自动驾驶功能供电的复杂高压系统。

尽管目前只有 2% 的汽车采用分区 E/E 架构，但预计到 2034 年，这一比例将达到 38%。上汽、零跑、Nio、Stellantis 和特斯拉等汽车制造商已经推出了采用分区架构的汽车，推动了其他汽车制造商更快地采用这种架构。

如今，电气化汽车制造商不仅利用软件来提高安全性、舒适性和信息娱乐功能，还利用软件来提高电气化程度、ADAS/AV 功能、共享交通服务和互联交通系统。未来，车辆功能和相关软件的开发将独立于其运行所依赖的硬件，并在车辆的整个生命周期内不断更新，这就是 '软件定义车辆'（SDV）。

为了实现这一目标，汽车行业正在学习电信和计算机行业著名的软件架构和开发方法，并以更先进的方式加以采用。我们面临的挑战是如何将技术行业的优势转化为汽车行业更高的要求，同时在复杂的供应链环境中协调必要的设计变更和硬件开发。

以下是电气系统（包括其线路和连接）如何影响汽车 E/E 架构的变化：

摒弃 '分布式架构'。在分布式架构下，汽车制造商可以在空间允许的情况下，通过添加新的电子控制单元（ECU）来实现新的功能。采用分布式架构的豪华车型使用 100 多个 ECU，引擎盖下的线束长达 4 公里（2.5 英里）。

然而，出于成本和安全方面的考虑，分布式架构已不再适合未来的发展。一方面，基于软件的新功能（例如，使用来自不同域的传感器信息）导致集成成本上升。另一方面，'智能网联 '更多的 ECU 由于有多个来自外部的潜在数字接入点，网络攻击的机会也更多。因此，有必要对 E/E 架构进行修改，从而对电气系统进行修改。

采用域架构：域架构使系统具有逻辑组织性，并适用于云连接。例如，ADAS、信息娱乐系统、远程信息处理系统和网关系统都被分组，每个系统都有自己的处理器。尽管域架构是分布式架构的一大进步，但它增加了布线和连接的数量，因此增加了车辆重量和成本。因此，这些域架构最终不是组织车辆电气系统的最有效方式。

转向分区架构：在分区架构中，系统在逻辑上和物理上被划分为多个区域，这些区域可以被有效地组织起来。在每个区域内，所有系统都由相同的处理器管理，拥有各自的配电装置，并通过网关连接到以太网，然后再连接到中央车辆计算机。几个 ECU 就能管理整个车辆，同时实现高级功能。豪华车型将拥有更多的分区，以提供更先进的功能，而基本车型将拥有更少的分区和系统。此外，低压数据连接和高压驱动系统是分开的，但同时工作。

在分区布置中，由于 ECU 与执行器和传感器的距离更近，因此所需的布线和连接更少。制造商可通过实现高效连接、减轻重量和降低成本以及提高整体可靠性而获益。

域架构通过结构合理、简洁安全的软件代码促进控制，同时可带来新的、复杂的软件功能，例如更高级别的自动驾驶功能，从而帮助汽车制造商更快地开发和部署高级别的自动驾驶功能。

空中下载（OTA）更新：原始设备制造商只需 '闪烁 '新功能或更新即可轻松更新软件，从而提高软件的稳定性和安全性。

订阅服务：软件定义的汽车能够提供车载订阅服务。消费者在购买新车时可能会选择基本、中级或豪华套餐。然而，OTA 意味着他们还可以随时添加或取消其他服务。例如，消费者可能会在冬天选择加热座椅，或在公路旅行时添加豪华信息娱乐套餐。

通过优化设备位置，布线长度大大缩短；通过功能集成，可省去一些电缆。扁平柔性电缆 (FFC) 和柔性印制电路 (FPC) 等圆形绞合导线的替代品越来越多地进入市场，从而提高了生产和处理的自动化程度。随着行业不断实现标准化，重量更轻但功能更强的新解决方案将继续提高运营效率并节约成本。

采用分区架构，硬件和软件分离。这使原始设备制造商能够并行创新，并通过 OTA 推出新功能和服务。

由于采用了集中化和分区架构，集成度更高的设备数量更少。将多个功能系统集成到一个设备中可减少包装空间，降低连接的复杂性。

自动化是降低成本和提高质量的驱动力。更轻的线束更容易用机器人安装，机器人也不会疲劳，从而提高产量。此外，原始设备制造商可以实现子线束标准化，简化操作并降低开发成本。

市场将转向标准化、模块化的解决方案，使汽车制造商能够为其他系统节省空间。子线束将安装在这些模块中，然后集成到汽车架构中。对于原始设备制造商来说，这意味着在组装地点和方式上获得更大的自由度。

汽车轻量化也有利于消费者，内燃机汽车可提高燃油效率，电气化车型可延长行驶里程。

电气化代表着汽车设计、集成和交付方式的重大转变。要实现分区架构的承诺，需要进行的变革包括。

在高压应用方面，电池、电机、电力电子设备和材料供应商将合作设计新系统。在低压方面，半导体制造商、材料和元件供应商将携手降低成本，提高可靠性。

从历史上看，汽车制造商及其一级供应商在设计硬件时，主要关注新系统所需的软件。而采用分区架构后，情况正好相反。原始设备制造商将设计和开发软件来控制分区，然后再考虑如何改变硬件以支持分区--硬件必须紧跟软件。这就实现了软件开发主权从一级供应商向原始设备制造商的转移。通过中间件层将硬件与软件严格分离，可实现独立的软件/硬件开发流程和生命周期。

原始设备制造商将控制大部分软件开发，并将帮助引领硬件分销的标准化和简化。它们还将把电子设备等系统模块化。这将为汽车制造商带来更大的价值，使他们能够在更多车型范围内使用系统。原始设备制造商将通过提高运营效率和降低成本而受益。

几十年来，12 伏电源系统一直是标准配置。采用分区架构后，将需要 48 伏电压来支持系统更高的功耗和冗余要求。48 伏电源网可降低功率损耗，使线束更轻便。

越来越多的原始设备制造商意识到，他们需要更快地进行创新。越来越多的汽车制造商宣布致力于开发需要分区架构的 SDV。新 E/E 架构的开发速度将加快，以便与电信和数字行业已达到的最先进水平保持一致。消费者不再接受低标准。

消费者和企业对电气化汽车的需求不断增长，这意味着每个人都能找到适合自己的产品。汽车制造商和原始设备制造商可以合作开发和装备新的分区架构，实现买家梦寐以求的先进功能和服务，从而释放更多的收入和订阅收入流。

最终，域架构需要从根本上重组软件结构，使原始设备制造商能够独立、快速、轻松和模块化地调整整车控制，同时最大限度地减少线束的复杂性和控制设备的数量。与此同时，还能为最终用户提供更多更高性能的功能和服务。