或许将只存在一种方案 从一个用户的角度聊聊电子电气架构的未来方向

虎年伊始，笔者想认认真真坐下来写一篇对于未来汽车进化层面的思考。囿于笔者并不是一位工程师，只能从媒体的视角，或者说从一个具体使用者的角度来聊聊通过这几年自己的观察，引发的一些思考。其中最大的一个反思，就是多年前，一个互联网高管发出的灵魂拷问：为什么在汽车上看不到微信这样的爆款应用？

这个问题笔者在当时似乎毫不犹豫地就能想到答案：因为使用场景不同。但随着年纪的增长，以及对汽车将转型为移动智能终端这个方向的认知越来越多，越发对自己当时给出的答案不那么自信，甚至开始不停地拷问灵魂：为什么在汽车上看不到微信这样的爆款应用？最终...经过多年的思考…笔者终于发现:自己仍然无法用一句话回答这个问题。罗马不是一天建成的，很多问题的答案也不是非黑即白，所以这篇文章笔者想从众多个原因中，挑选一个角度来解读，或许它不是解决问题的全部答案，但至少提供了一个视角。这个角度就是电子电气架构（后文中电子电气架构都将简写为英文字母EEA）。

从德尔福提出EEA这一概念，再到博世发展出的六段式EEA架构进化路线图，以及特斯拉MODEL 3率先将Zonal架构进行量产，都足以看出，无论是传统车界大佬，还是造车新势力，都在“苦于传统架构久已”后发起了自己的行动。汽车越发智能，如果继续在传统架构下造智能汽车，ECU的数量会越来越多，这将带来很多业界“不可承受之重”。首先是线束长度与重量的增加。举两个例子，2000年奔驰S级轿车的电子系统已经拥有80个ECU，1900条总长度达4km的通信总线。2007年上市的奥迪Q7和保时捷卡宴的总线长度则已经突破6km，总重量超过70kg，基本是位列发动机之后的全车第二重的部件。企业辛辛苦苦在车身材料上剪掉的重量，在线束上又加了回来，当然增加的不只是重量，还有成本。上边的两个例子还是十几年前的事情，如今很多车辆的ECU已经突破了200个，而随着自动驾驶、智能座舱等功能的加入，如果按照传统的分布式EEA，其数量还会呈指数级增长。

功能的增加，不仅带来了线束长度与材料成本的迅猛提升，更多的是带来了企业难以承受的协调与测试成本。让不同的系统相互兼容且保持一定的共同节奏本来就很难，一辆单车开发的市场曾经高达5-7年，其中大部分的时间是放在了协调不同供应商的产品更新与测试上，而如今还要具备更多计算量更大，甚至还要时不时升级一下的软件功能，再用传统的EEA，无疑会让OEM的统合工程师抓狂。

此外，通信带宽也是传统EEA中的瓶颈。随着ADAS、自动驾驶等功能的不断进化，车内通信的数据量呈几何级数激增。以单个传感器的数据传输量测算，ADAS系统的雷达和摄像头各自产生的数据量都超过了100Mbyte/s。以一台配备有五个雷达传感器和两个摄像头传感器的汽车为例，在采集和存储期间，需要管理大约1GByte/s的海量数据，而蔚来公布的ET7在搭配激光雷达后，数据吞吐量达到了每秒18G，而其自身的带宽依然做到了32G/秒的能力！但传统的FlexRay、LIN和CAN低速总线的带宽，最高不过几兆的容量，这样的差距无异于一块五寸盘（八九十年代的存储介质）和固态硬盘的代差，分布式EEA已经无法提供所需的高带宽通信能力。

当然，笔者认为最重要的一点，传统的分布式架构，让软件与硬件的捆绑太过紧密。每一个零件用的ECU都有自己的专属系统，一辆车里的功能需要几十个不同系统相互匹配，才能使用，这样的弊端除了上文提到的更新换代是需要花费大力气去协调，更大的伤害是无法打通各个硬件间的壁垒，实现功能上的创新。例如iphone的成功，并不是因为采用了触屏，也并不是因为安装了摄像头，而是通过优秀的系统，打通了各个零部件供应商之间的硬件壁垒，给予开发者一个非常宽松、高效的开发环境，用众人的智慧，把电脑的计算能力+此前掌上电脑的便利性，以及摄像头、激光雷达等硬件，做到了1+1大于2的超强用户体验，再由这样的体验促生了更多开发者参与进来的正向循环，最终诞生了一个健康的生态，在如此健康的生态之下，诞生一个爆款软件成为了必然。但笔者认为，目前的EEA架构尚不具备孕育这一关键力量的条件，所以无法诞生如手机端微信这样的爆款也就不奇怪了。

一线的OEM企业自然发现了这个问题！这些年，已有越来越多的企业开始改进EEA。例如长城、长安、吉利等国内一线品牌，都已在现款产品中开始量产“域集中式EEA”（Domain Centralized EEA）。这种EEA相比此前的分布式架构，将模块化程度和ECU功能集成度进一步提高，就出现了“功能域（Function Domain）”的概念。从软、硬件架构上来看，域集中式EEA最直观的表现就是有了“域控制器（Domain Control Unit，DCU）”来作为整个功能域的核心。所谓域控制器是指域主控硬件、操作系统、算法和应用软件等几部分组成的整个系统的统称。域主控处理器（Domain Host Processor）又是域控制器的大脑核心，通常由一个集成度更高、性能更强的处理器来担任。

简而言之，“域集中式EEA”车内的管理系统不再是一个领导一对多地统领所有员工，而是产生了部门经理，部门经理将帮助最大的高管管理基层，而这几个部门经理通常按照车辆的功能来确定头衔，例如博世曾经将车身控制域分为了动力域（Power Train）、底盘域（Chassis）、车身域（Body/Comfort）、座舱域（Cockpit/Infotainment）、自动驾驶域（ADAS）。基于MEB纯电平台的大众ID.系列采用了全新一代整车电子电气架构，在该架构中主要有三个计算单元，即ICAS1车身控制域，ICAS2高级自动驾驶域，以及ICAS3智能座舱域，（目前的量产产品中仅搭载了ICAS1和ICAS3）其中ICAS1由德国大陆集团生产提供。而华为的MDC方案也与大众的思路类似。

在这样的思路有三点好处，一是集中式管理让管理成本更低；二是高度的集成减少了ECU的数量，平台的可扩展性也更好；三是在算力更强大的域主控处理器上可以运行更复杂的传感器融合算法，使得跨传感器实现复杂功能的构想成为可能。在这样的情境下，诞生了很多实用的功能，例如支持车辆软件的下载安装，及安全功能在线更新升级，赋以车辆“终身学习”的能力。

但这样的方案，过度性质明显。没有历史负担的“鲶鱼”特斯拉，在它的走量产品MODEL 3上使用了更为激进的EEA形式。这套系统并没有按照功能去划分域，而是直接将车辆的主要管理工作兵分三路，变成了左车身控制模块，中央计算单元，右车身控制模块。业界将这样的形式称为了跨域/中央集中式的EEA 。中央集中式 EEA不仅能将计算资源集中，便于软硬件分离；也给整车各个控制器的电源管理带来很多想象力。以特斯拉MODEL 3采用的跨域/中央集中式EEA为例，极大地减少了线束的使用量，大幅降低了车辆的成本，同时对于特斯拉抛开传统零部件供应商的束缚，大力发展自身的全栈软硬件能力提供了基础。当然，特斯拉的做法也存在着问题，就是没能将IVI系统与ADAS控制系统进行物理分离，导致某种程度上存在被黑客从外界破解的可能性。所以包括宝马、丰田在内的企业，在开发跨域/中央集中式 EEA之时，就考虑到了将涉及到自动驾驶、车辆行驶等核心安全内容与IVI系统进行物理层面隔离的思路。不过，虽然有包括上述主机厂大玩家以及包括大陆集团、安波福等一线供应商的跟进，面对如此巨大的变革，车圈的传统企业跟进的速度仍然相对缓慢，根据部分企业调研团队的预测，跨域/中央集中式EEA真正普及可能要到2025年，2022年仍然是“域集中式EEA”开始普及的年份。不过即便如此，在市场上已然可以看到整车品牌享受到了电子电气架构的“红利”，例如部分品牌强调的“全栈式研发能力”，大部分是基于打破了传统电子电气架构中的软硬件阻隔，这也就意味着开发需要协同多个不同品牌传感器才能实现的功能成为了可能。

但即便是跨域/中央集中式 EEA，笔者仍然认为，它仍不会是一个孕育爆款车载应用的理想温床，即使是一部分车企认定的中央计算架构也并不能够胜任。这里仍然存在一个极大的问题没有解决，就是通用性。我们可以参考PC的流行，以及苹果、安卓两套系统的普及，核心还是在系统架构方面做到了统一。PC是Intel的X86架构胜出，而苹果与安卓是在ARM架构下达成了一致。但反观汽车界，即使是在跨域/中央集中式 EEA架构下，无论是宝马、丰田还是大众，他们都推出了自己的相应解决方案，但是仍然存在通用性的障碍，这对于开发者而言，会是一个灾难性的考验。

目前，大部分车企的想法，仍然是靠自身的能力，尽可能做到规模上的胜出，例如大众就是最好的例子，他们计划未来将集团内十多个品牌全部统一为SSP平台架构，这就意味着在电子电气架构方面，大众每年约1000万的产销规模，都将被统一的软硬件环境所取代，而且这一架构将在2024年开始推出产品，几年的时间，这一平台架构的用户规模将达到几千万，这对于开发者而言当然是一个好消息。但笔者认为，这还不够，这就相当于大众其实是想复制苹果曾经的玩法，用强产品力来扩大规模，用规模来抢占开发者。但业界或许也需要另外的“安卓”模式，一个让更多车企，至少规模上不能与大众匹敌的车企，也仍然能够选择的模式。也许在那个时候，也会有企业选择开源他们的架构，同时给这套架构足够的空间，让使用它的车企能够打造属于自己的独一无二的灵魂。

当然，这些都是笔者的设想，但一个统一的EEA架构，将是业界必然的选择。因为那时的车载应用，将不仅仅是车上屏幕中运行的程序，它必然将涉及到车辆行驶、驾控等核心内容。也许一套适应纽北赛道的调教程序，将可在不同品牌间装载，而自动驾驶的逻辑算法，也可以在每次推送后安装到不同大小，不同传感器，当然也是不同品牌的车型中，而这些都是建立在，大家使用了相同的EEA架构的基础之上。