智能网联汽车多域电子电气架构技术发展研究

摘 要：智能网联作为汽车行业的重要发展趋势，是实现汽车行业新四化技术改革的关键性支撑技术。创新升级智能网联汽车操作系统核心技术，不但是落实国家战略要求，实现汽车制造强国目的，更是掌握自主研发核心技术，打破发达国家对我国技术封锁的重要途径。现阶段而言，随着汽车的智能化程度越高、功能越丰富，其对操作系统的要求也越来越高，多域电子电器架构技术的重要性愈发凸显。基于此，文章在智能网联汽车多域电子电器架构技术的基础上，对多域电子电器架构技术发展现状进行了分析，指出了当前我国智能网联汽车电子电器架构技术的优势，并对智能网联汽车电子电器架构技术发展趋势进行了探讨。

关键词：智能网联 汽车 多域电子电器架构技术 挑战 趋势

截至2023年9月底，全国机动车保有量达4.3亿辆。由此可见，汽车早已经成为绝大部分人可以负担起的消费品，而非奢侈品。在我国汽车数量不断提高的背景下，汽车行业的竞争态势尤为剧烈，随着消费者对汽车要求越来越多元化，如汽车空间、动力、油耗、安全性等内容的基础上，对于汽车智能化要求越来越突出，是消费者购买汽车的重要影响因素。在汽车行业智能化、电动化、共享化、网联化的发展过程中，电子设备的数量呈爆发性增长的趋势，汽车电子电器架构技术成为提高汽车产品市场竞争力的核心，尤其是多域电子电器架构技术的发展与应用，更是有效地降低了汽车的生产制造成本，提高汽车性能与效率。因此，加强对智能网联汽车电子电器架构技术发展的研究，可以为汽车产业进一步智能化、网络化、电动化、共享化发展注入内在动力。尤其是在科学技术快速发展的今天，智能网联汽车电子电器架构技术是汽车行业转型升级的技术支撑，能否掌握智能网联汽车电子电器架构技术，是汽车行业格局重塑格局中占据优势地位的关键。

1 智能网联汽车多域电子电器架构技术概述

1.1 智能网联汽车

智能网联汽车（Intelligent Connected Vehicle，ICV），就是以传感器、控制器、执行器等控制系统，结合车载通信与网络技术构成的智能驾驶系统，能够有效地实现环境高度感知、发挥智能辅助、增强协同控制等功能，从而为用户带来安全、高效、智能等驾驶体验。目前来说，ICV技术主要由智能化与网联化两方面的内容构成，具有高度的智能化，可以实现脱离网联信息而进行自主驾驶，由低到高可以实现辅助驾驶到完全自动驾驶。智能网联汽车通过车载通信设备进行信息之间的交互，如网络辅助信息、协调感知、协同决策与协同控制。为了满足消费者的多元化需求，智能网联汽车的功能愈发丰富，对于其核心技术电子电器架构技术的要求越来越高。可以预见的是，随着智能网联汽车智能驾驶的程度越来越高，应用场景越来越复杂与丰富，对于智能网联汽车电子电器架构技术的要求将会进一步增大。因此，加强对智能网联汽车电子电器架构技术发展的研究，有利于我们优化与完善ICV系统功能，促进我国汽车行业完成新四化技术改革升级，为我国汽车行业的发展提供关键核心的技术支撑[1]。

1.2 多域电子电器架构技术

汽车多域电子电器架构技术可以说是现阶段汽车发展的基础，是支撑汽车智能化发展的关键。目前来说，汽车底盘架构与传统的机械架构不同，其承载着更多的功能性设备，如感应器、传感器、控制器以及各种线束，从而才能实现智能辅助驾驶以及其他功能。随着汽车智能化发展程度越高，汽车多域电子电器架构技术的重要性就越发重要，通过各种不同功能设备的有效结合，不但可以实现汽车架构的简化，还能够提高汽车的运行效率，为用户提供完美的驾驶体验。汽车多域电子电器架构技术随着科技以及用户的需求而不断地进行变化，完整的汽车电子电器架构的开发，主要有以下几个层面，如需求定义、逻辑功能架构设计、软件、硬件架构设计以及线束设计等。在智能网联汽车多域电子电器架构技术中，E/E架构技术可以说是最有效的技术之一，对智能网联汽车的综合性能有着重要的影响。

E/E架构作为ICV系统的顶层设计之一，E/E架构的定义就是为了提高汽车整体性能，整合优化汽车电子电器组件的结构性能，提高软硬件系统的运行效率，最大程度上对汽车组件之间、组件与整车之间的关系进行协调，为其提供相应的指导设计与演变原则。加强对智能网联汽车多域电子电器架构技术的研究，可以有效发现现阶段多域电子电器架构技术的不足，并结合智能网联汽车发展趋势，确定智能网联汽车多域电子电器架构技术的发展重点。综合来说，智能网联汽车的发展是推进我国汽车行业新四化的关键，而多域电子电器架构技术则是智能网联汽车发展的重要推动力，这为我国E/E电子电器架构技术的发展注入了内在动力的同时，也是E/E架构设计必须面临与解决的挑战。

2 智能网联汽车多域电子电器架构技术发展现状

智能网联汽车多域电子电器架构技术经过多年的发展，E/E架构主要划分为三种模式，分别是分布式、域集中式以及中央集中式架构模式。

2.1 分布式架构

E/E分布式架构，主要是结合汽车具备的功能对不同的控制器网段进行划分。每一个电子控制单元的应用都是在满足特定功能需求基础上进行研发的，电子控制单元之间的信息传递主要依靠CAN总线完成，从而实现对整车性能的优化。在该架构中，每一个电子控制单元都负责一项具体的功能，而在智能网联汽车上具有上百个电子控制单元。这些电子控制单元不但可以直接驱动对应的执行器与传感器，还承担了业务功能的复杂控制逻辑。通过软硬件的紧密结合，在对每一个功能进行扩展时，都需要增加相应的电子控制单元与通信信号。该架构因为受限于电子控制单元扩展计算能力、功能升级较为困难等问题，导致汽车整体性能提升较为困难。另外，随着电子控制单元数量的增多，对应的线束也会增多，在无形之中增加了汽车成本，车内空间及装饰也存在着一定的制约[2]。

2.2 域集中式架构

域集中式架构的出现得益于高算力芯片低成本生产的契机，再结合车载以太网技术的进一步成熟，域集中式架构为传统的分布式架构在安全、扩展性等方面限制提供了突破的契机。域集中式架构的开发思路基本上就是将数量众多的电子控制单元的功能按照属性进行聚类，根据聚类部署相应的域控制器进行主控。域集中式架构中典型的架构模式为中央网关的域集中架构，该架构通过域控制器负责相应区域内的数据处理与决策，对所属域下面的传感器、执行器等进行管理。多域之间的数据信息交互则通过中央网关实现。该架构模式可以有效地提高信息交流的安全，加强域间的数据信息交互能力。相比于传统的电子控制单元，域控制器的软硬件设施计算能力更强，支持的软件接口也相对较多，从而实现了智能网联汽车的系统功能集成度的提升。至于智能网联汽车的通信方面，域间信息交流传递以以往太为主，通信速度与效率大幅提升。

2.3 中央集中式架构

中央集中式架构的出现，是为了进一步简化智能网联汽车内容结构的复杂程度，最大程度发挥出算力的作用，对汽车组件的成本进行控制，实现智能网联汽车安全性的提升。该架构式将域集中架构中的域控制器进行进一步的融合，从而构成一个或多个算力更强的中央计算控制平台。在中央集中式架构中，传感器、执行器等内容不在根据功能属性进行部署，而是按照物理属性进行划分，将其接入区域控制区。该架构中，数据信息的采集与执行都是通过区域控制器进行分流传输，由中央计算控制平台完成计算。区域控制器最大的作用便是进行数据信息的采集、通信协议转化、数据传输等功能。通过以太网将多个区域控制器形成环形网络，最大限度确保通信安全可靠。该架构因为简化了传感器、执行器等组件的布局结构，可以有效的缩短线束长度，通过利用中央计算控制平台进行数据信息的处理与决策，是现阶段应用较为广泛的智能网联汽车多域电子电器架构技术。

3 智能网联汽车多域电子电器架构技术的优势

简单来说，以E/E架构技术为例，智能网联汽车多域电子电器架构技术的发展，由分布式架构向域集中式架构在向中央集中式架构进行转变，其优势异常明显。第一，更为集中化的算力。智能网联汽车在行驶过程中，执行计算工作的基本上就只有部分芯片，大部分独立功能区域的电子控制单元在不运行时，算力处于闲置状态，这会导致算力的浪费。而通过集中机构的方式，可以最大程度上发挥处理器的算力，提高系统运行效率，并为用户带来全新的驾驶体验。第二，交互功能的统一，提高智能网联汽车整体功能的协同。相对于分布式架构而言，集中式架构最大程度上减少了软硬件的耦合基础，降低了电子控制单元的数量，使得智能网联汽车在真正意义上实现了正常性能的最大化开发，有利于降低整车的开发、升级成本。第三，有利于降低智能网联汽车线束长度，从而降低智能网联汽车故障率。传统的分布式机构，因为电子控制单元较多，线束较长，线束之间存在着一定的电测干扰，导致智能网联汽车的整体故障率较高。而采用集中式架构，则可以减少电子控制单元数量，缩短线束长度，减少线束之间的干扰，从而降低整车的故障率。第四，有利于智能网联汽车平台化发展，增强只能网络汽车的扩展性。在集中式架构下，电子控制单元的作用最弱化，传感器、执行器等接口实现了标准化、规范化发展，域控制器与区域控制器可以根据实际的需要进行不同匹配方案的设置[3]。

4 智能网联汽车多域电子电器架构技术的发展趋势

智能网联汽车注定是汽车行业必然的发展趋势，其智能化程度越高，对算力的要求就越强烈，就必须需要更多的传感器件的支撑。对于未来的智能网联汽车多域电子电器架构技术来说，随着各项现代化先进技术的成熟与应用，为多域电子电器架构技术的进一步发展完善提供了支撑。通信技术的发展，使得智能网联汽车内容通信延迟有效降低，提升了智能网联汽车整体运行效率，中央集中式架构模式的应用，更是推进了智能网联其持续爱你跟着云端集中进行演变。随着智能网联汽车车载服务器的研发，其高性能的处理能力既可以丰富车载功能软件的应用，更为第三方服务平台提供了载体，有利于进一步落实移动概念，为用户带来更完美的终端体验。这是我国智能网联汽车多余电子电器架构技术发展的主要趋势，具体内容为以下几个方面：

4.1 制定明确的汽车产业发展路径

第一，加强国产自主知识产权产品的研究，并为其提供相应的政策性支持，从而引导车企将多域电子电器架构技术作为未来的核心研究方向，打破西方发达国家对我国的技术垄断，为我国智能网联汽车的进一步发展奠定基础。第二，加强与国内外企业的深入合作，加大智能网联汽车多域电子电器架构技术的研究创新，完成汽车芯片国产化，提高多域电子电器架构技术的先进性，推动我国软硬件一体化计算控制平台的研发。第三，在智能网联汽车多域电子电器架构技术的发展中，要对软件标准的兼容性进行统一规范，优化电子电器架构技术下操作系统技术，形成技术优势[4]。

4.2 加强对多域电子电器架构技术的研究

首先，以重大项目的形式，加强对汽车操作系统关键核心技术的研发，为汽车产业的现代化发展与商业化运作奠定基础。其次，加强对汽车企业的引导，支持汽车企业实现协同创新，整合各种的优势资源，实现智能网联汽车多域电子电器架构技术的共研共享，创立汽车产业融合创新平台。第三，汽车企业应加强与高校、科研机构的深入合作，成立智能网联汽车多域电子电器架构技术实验室与技术创新中心，形成产学研用一体化运作模式的同时，加快相应成果转化，提高我国智能网联汽车多域电子电器架构技术的竞争力。

4.3 制定统一规范的标准

第一，针对我国智能网联汽车多域电子电器架构技术中软件标准不规范的问题，要建立统一规范的标准，为相关软件的发展进行引导与规划。第二，结合国际先进的标准化实践经验，制定符合我国智能网联汽车多域电子电器架构技术发展需求的操作系统行业规范，从而形成科学、标准、先进的标准体系与评价体系。第三，对制约智能网联汽车多域电子电器架构技术发展的问题进行优化解决，如跨平台、跨系统集成应用兼容性较差的问题，从而为我国智能网联汽车操作系统的多段部署、跨域链接、信息融合与应用奠定基础[5]。

4.4 重视信息安全防护

在智能网联汽车多域电子电器架构技术的发展中，为了更为有效的解决智能网联汽车架构失效隐蔽性与突发性的问题，要对冗余架构下的传感器、控制器与执行器等进行优化完善，逐步探索与建立高效精准的检测方法，从而更为快速的查找故障原因，并在此基础上形成先进的主动重构控制机制，从而确保智能网联汽车在突发性故障的同时，能够保持一定的正常行驶的能力，确保用户的安全。同时，为了保证智能网联汽车自动驾驶的安全性，要加强其网络、数据与信息安全的防护，以外部联网、域间控制、车载网络通信、控制器等方面的安全，打造高效、精准、多维的防护体系。

5 结语

智能网联汽车作为汽车行业的主要发展趋势，现阶段智能网联汽车多域电子电器架构技术主要朝着分布式架构—域集中式架构—中央集中式架构的方向发展，多域电子电器架构技术的重要作用愈发凸显。而随着现代化科学技术的发展，智能网联汽车多域电子电器架构技术未来逐渐会向着拓展域与复合域进行过度，因此，我们要把握时代发展机遇，明确汽车行业发展路径，加强对多域电子电器架构核心技术的研究，制定统一规范的标准，重视信息安全防护，从而在创新多域电子电器架构技术发展的同时，保证智能网联企业的安全性，为用户提供良好的驾驶体验。

参考文献：

[1]邹渊，孙文景，张旭东，等.智能网联汽车多域电子电气架构技术发展研究[J].汽车工程，2023，45（06）：895-909.

[2]潘妍，张也，周瑞坤，等.我国智能网联汽车操作系统研究[J].电子元器件与信息技术，2022，6（05）：142-146.

[3]付朝辉，王华阳.功能架构在电子电气架构开发中的应用和实践[J].汽车工程，2021，43（12）：1871-1879.

[4]崔明阳，黄荷叶，许庆，等.智能网联汽车架构、功能与应用关键技术[J].清华大学学报（自然科学版），2022，62（03）：493-508.

[5]李春，聂石启，司炎鑫，等.自动驾驶汽车电子电气架构技术开发[J].汽车电器，2021（12）：6-8+12.