1.3 汽车电子拓扑架构的演进过程

1.3.1 基于CAN总线的分布式控制架构

汽车早期是典型的机械产品，在电子技术兴起之后，经历了广泛的“电子-机械”替代阶段，其典型特征是机电技术的深度结合——电子技术扮演了传感和控制的角色，机械技术扮演了力的传导、执行和能量转换角色，机电系统深度耦合——这个特征在汽车底盘和动力系统中尤为突出。因此在汽车电子发展初期，为了更高效地产出质量稳定的产品，整车厂更多地选择将相关的“结构模块”和“电子模块”绑定给同一供应商开发，因为同一供应商对功能的集成方式较为精通。为了能用最小成本服务不同的车型，总成供应商会将其系统打包成“平台”提供给甲方。模块化阶段的特点是每一个功能都需要单独的、专用的控制器来实现。

由于基于机械结构部件和总成在车内空间上的分布性，汽车电子也自然而然地形成了分布式架构，其互联主要基于CAN总线。传统的EEA是基于CAN总线、面向机电控制系统设计的，而且针对底盘、动力和车身形成了不同的子网，其间用网关进行互联，网关作为信息传输中心，可以实现多个不同集群之间的通信并提供诊断应用，如图1.3所示。

图1.3 传统汽车电子架构

分布式架构发展了数十年，诞生出很多典型平台，如大众的MQB平台、通用的Global系列平台，也孵化了一系列出色的汽车电子供应商技术体系，如博世、大陆、德尔福、电装等，成为汽车行业生态的重要组成部分。

分布式的整车EEA单元可分类如下：

1）电子单元：众多分散的传感、运算和控制单元，以半导体技术为主导。

2）电气单元：发动机、电机、电磁阀等，以电磁技术为主导。

3）执行机构：机械、液压、气门机构等，以机械液压技术为主导。

分布式架构在传统燃油车时代尚可满足需求，但在车辆电动化、智能化背景下暴露出如下短板：

1）硬件方面：电动汽车控制器模块化程度提高，而分布式控制中车辆每增加一项功能，都需要增加一个控制器，各ECU算力及硬件模块存在巨大浪费。

2）软件方面：每个控制器来源于不同的供应商，ECU软件开发环境不一致，导致集成和维护困难，而且很难实现真正的远程升级。

3）通信方面：软件、硬件及通信要素高度耦合，在实际开发过程中发现，当有一个信号变更时，与之相关联的多个控制器都需要做适应性变更，使得整车开发周期更长；通信速率慢，不满足智能化大量信息通信的需求。