1.3.2 分布式控制架构

20世纪90年代初期，CAN总线通信技术首先用在梅赛德斯汽车上得到应用，使得各个ECU之间能够进行实时的信息交换，使得整个电子电气架构出现了质的变化。

各个ECU之间通过总线连接在一起，通过厂商预先定义好的通信协议交换信息。因此这个时期的汽车电子电气架构也称为“分布式EEA架构”。在分布式EEA下，ECU通常都是特定于某个功能的，因此整车ECU数量很多。此时，ECU之间的通信能力是非常受限的，一般是根据需要通过传统的CAN或FlexRay等低速总线来在需要协同的ECU之间进行点对点的通信。

一般而言，功能相仿、逻辑依赖性强或空间位置相近的ECU组成独立的内部网络，各个ECU之间通过本域的局部网络来进行协同合作。各网络一般是互相独立的，即域和域之间的通信功能非常有限，只是根据需要通过传统的CAN或FlexRay等低速总线进行垮域通信。

汽车中央网关的加入使得功能模块之间数据通信变得更为容易。网关通过整合不同总线和网络的数据进行跨总线数据交换，比如：CAN、LIN、FlexRay和MOST等。汽车中央网关承担不同总线类型之间的协议转换工作，并参与各网段网络管理；根据实际需求路由信号和消息控制路由时序。从而实现不同模块和功能之间通信。如图1-12所示。

图1-12 分布式电子电气架构对ECU进行模块化整合

在汽车智能化、网联化的发展趋势下，这种分布式EEA也日益暴露诸多问题和挑战。

1）总线的线束长度与重量问题。随着汽车功能的日益增加，每辆汽车搭载的ECU数量也逐年增加。据统计，近些年生产的汽车中平均每辆车搭载的ECU数量可达30个左右，而一些高端的车型这一数量甚至会超过100个。ECU数量越多，总线的线束长度必将越长，相应地总线的线束重量也必将大大增加。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。

2）系统复杂度已接近极限。这一时期由于整车厂在技术竞争中落于下风，ECU的数量不受控地剧增，整车的电子电气系统硬件和软件复杂度大大增加，从而导致整个系统缺乏“灵活性（Flexibility）”和“可扩展性（Scalability）”。在这样复杂的系统中，增加一项新功能往往会引起整个系统中好多个环节的软硬件变更。这极大地制约了汽车功能的开发和升级。

3）通信带宽无法满足信息传递要求。汽车不断增加的传感器数量，也使得车载内部网络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，如辅助驾驶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。因此，传统的FlexRay、LIN和CAN低速总线等已经无法提供所需的高带宽通信能力。

4）软硬件紧耦合。由于软件嵌入硬件，每个ECU都与某个具体功能紧紧绑定在一起，无法实现横跨多个ECU/传感器的复杂功能，也无法通过远程通信来持续更新汽车上的软件系统。

上述这些问题和挑战，在汽车三化的发展背景下是质量、成本和时间的天敌；要解决这一问题，最有效的办法就是将多个分散的小传感器集成为功能更强的单个传感器，将多个分散的ECU按照功能域划分，集成到一个运算能力更强大的域控制器（Domain Control Unit，DCU）中。这一思想直接开启了汽车电子电气架构从“分布式到域集中式，再到中央加区域集中式”的升级和进化序幕。