“软件定义汽车”时代来了！电子电气架构竟然比机械素质更重要？

大家好，我是电动车公社的社长。

如果大家比较关注新能源车，会发现一个有趣的现象。

每家车企开新车发布会，几乎都会慷慨激昂地喊出这几个有些难懂的词：

什么“纯电平台”、“电子电气架构”、“自动驾驶”、“软件定义汽车”之类，引得众人阵阵掌声，空气里充满了快活的空气。

前几天社长和大家聊的奥迪和小鹏，还有广州车展上的广汽埃安，都是这个套路。

当然，针对这些概念，吃瓜群众们也站成了两派。

一派属于保守派，认为“买车要买三大件”，汽车应该先满足最基本的交通工具属性；

而另一派属于激进派，认为“买车要买智能车”，软件定义汽车才是提升用户体验的大趋势。

两派各执一词，吵得好不热闹。

反观车企这边，却几乎清一色地站在了“激进派”这边。包括上汽零束、长城、比亚迪在内的多家车企，都在强调软件的重要性！

而且更有意思的是，车企们还不约而同地提到了“域控制器”，好像谁拥有它，就能率先打开智能汽车的大门一样。

那么，这个域控制器到底是什么？

在智能化时代，电子电气架构真的比机械素质重要吗？

这件事，还得从纯电平台和电子电气架构说起。

01. 平台决定硬件水平的下限

我们知道，小到电子表，大到手机、电脑甚至是汽车，只要不是纯机械的产品，都是由硬件和软件一同构成的。

硬件和软件之间的关系就好比身体和大脑，缺了谁都不能运转。

但汽车毕竟由上万个零件组成，是个复杂的工业产品。所以车企往往会采用“搭积木”的方式来造车，目的就是缩短研发周期、多造几款车，也多节省点成本。

这个“搭积木”的方式，就是平台化生产。

像大众燃油车的MQB平台就固定了前轴到发动机舱隔板的距离，发动机、变速箱、转向系统、内饰等大部分零件都能通用，但轴距之类的参数却可以跟着车型设计去调整。

小到4米05的大众Polo、大到5米05的大众途昂，甚至是大众隔壁的奥迪A3L和斯柯达柯迪亚克，都能基于MQB平台来生产。

这样做的好处，是让MQB下的车型具有基本相同的被动安全设计，能保留碰撞后的形变特性和安全性能，驾驶性、行驶质感之类的“玄学”，也能在一定程度上兼顾。

所以一个优秀的汽车平台就很重要了，它往往决定了汽车硬件水平的下限。就好比正版乐高和山寨积木，拼装的手感和成品的细节肯定不一样。

这时，纯电平台的优势就会显露出来。

就比如蔚来NT1平台下ES8/ES6/EC6的车机芯片，明年就会从老古董英伟达X1更换成算力更强的高通8155。

届时网速会更快、UI设计会更美观、语音识别也会更流畅。

想要在燃油车平台上做到这一点，可没有那么简单。

而且随着时间的推移和技术的进步，纯电平台本身的水平也在不断提高。

就比如广汽的GEP 2.0平台，在规划时的上限是400V的电压+300kW三合一电驱，续航仅为300-700公里，仅能支持L2级的辅助驾驶功能。

但未来的GEP 3.0平台，上限或许会是800V电压+400kW多合一电驱，而且会支持换电+480kW超快充，理论上还能支持L4级自动驾驶。

所以平台就好比一个人的骨架，汽车的硬件就好比一个人的肌肉。骨架的强度决定了肌肉的布局和肌肉强度，最终才构成了汽车这个整体。

02. 电子电气架构决定用户体验的上限

这时候，肯定有小伙伴要问了：不对啊！说了那么多平台，那电子电气架构呢？

其实相比于像骨架的平台，电子电气架构更像是一个人的神经系统。它最大的作用，就是控制身体上的每一块肌肉，让它能发挥出最大的效能。

它和骨架并不直接相连，但如果骨架没有发育完全，神经系统也没办法发挥它该有的作用。

所以平台和电子电气架构之间的关系还是有些微妙的，有点像是互相依存的关系。

至于这个神经系统上的“神经元”，就是MCU。

简单来说，MCU就像是一个特别小的微型电脑。比如电动车窗和电动座椅，就是通过MCU和继电器控制电机正转和反转，从而实现车窗/座椅的移动的。

它并不需要复杂的计算逻辑，只需要执行驾驶员的指令就可以了。

 但比MCU还厉害的，就是被大家所熟知的ECU（Electric Control Unit），即汽车上的电子控制单元。它最大的作用，就是控制机械。

 就比如最早的ECU——发动机控制单元（Engine Control Unit），它能根据发动机转速、空气流量等多个传感器传回来的数据自动控制喷油嘴的喷油量。

比起传统的化油器来说，它就好像在一夜之间治好了发动机的帕金森综合征。发动机手里的油壶突然就不抖了，汽油也能高效地转化成前进的动力了！

ECU之所以这么优秀，是因为它在MCU的基础之上增加了输入和输出接口和通讯电路等设备。

有了接收传感器信号-ECU判断-控制器执行这条逻辑通路，才使得发动机这样的汽车零部件能够随时知道自己的状态，才能根据状态针对性地去优化和调整。

（1951款的克莱斯勒帝国，就已经搭配了先进的电动车窗）

也正是从ECU这块基石开始，汽车上的“神经网络”才有了雏形，也就是电子电气架构的1.0时代。

1.0时代的ECU数量并不多，一个ECU也只对应单个或者少数的几个功能，属于各自为战的状态。就像这样：

随着科技的发展，汽车上可以用ECU精细控制的东西也越来越多。汽车也由此正式迈进了电控时代。

但这时又出现了一个更加棘手的问题：ECU，不再是当年那个青涩少年了。

小到空调、雨刷，大到燃油车的发动机变速箱、电动车的电机电池，都要通过ECU来控制。

个数也从最开始的几个，增加到了几十上百个。

而且更恐怖的是，多一个功能就多一个ECU、多一套传感器，这就得加一根电线来联通。如果不够的话，还得再来一根。

这几百根电线就连编个号都很麻烦，更不要说要给他们塞到车身的每一个角落。

所以这时候的车企越琢磨越不对劲：

电线毁我青春、耗我钱财、颓我精神，但凡一个不注意就要短路自燃，到时候跳进黄河也洗不清啊！

更何况沃兹基说过，系统越复杂，故障就越多。这不是长久之计，得改。

所以这时候车企先想了一个简单的办法，就是线束更粗的“总线”。

相比于普通的线束，总线就好比一条特殊的高速公路，让一些顺路的ECU可以在同一条高速上共享更快的信号传输速度，从而提高效率，降低成本。

而且它最大的好处就是只要顺路、就能加入。

就比如车辆的液晶仪表盘里，时速、里程计算、剩余续航、能耗、车灯状态、车门状态、安全带未系提醒、故障灯等信息，都能集成在同一条总线上。

这也给汽车零部件供应商带来了极大的便利。只要遵守相同的交规，别管是大众的高速还是丰田的高速，供应商都能上得去。

当然，就好比有的高速两条车道，有的高速四条车道；有的高速限速120，也有的高速限速90一样，大家的需求不同，总线的样式也就各不相同。

不需要跑那么快的，也需要普通的公路来承载。像CAN、CAN/FD、FlexRay、AFS-LIN、Ethernet之类的车载网络，也是在这个时候百花齐放的。

这样，作为消费者的我们只要加点钱，就能享受到功能丰富的新车了。

所以电子电气架构的2.0时代，也是从各自为战转向小队作战的一代。小小的ECU们开始有组织、有纪律了！

但这还没完，没过多久，汽车上的功能变得比之前还要丰富。

一台顶级的豪华车上，光触手可及的控制按钮都是密密麻麻的好几十个。什么空调、电话、音响、多媒体、车辆状态……

就好像军备竞赛一样，谁堆得多谁就代表着豪华。

要是再加上主动刹车系统和辅助驾驶系统，要分析十几个传感器传回来的信号，整个电子电气架构的复杂程度，令无数的工程师头秃。

这时候即使是特殊的高速公路也不管用了，毕竟车多了还是会堵。

所以高速扩容就显得刻不容缓，必须把以前的两车道变成四车道！

当然，ECU的信号也干脆从坐小客车变成了坐大巴车，每车再配一个高性能处理器当小型指挥部，统筹全局。

这个小型指挥部，就是如今各家车企都在提及的“域控制器”。

但让人意想不到的是，最早大规模应用域控制器的却并不是BBA这样的传统豪华品牌，也不是我们的新势力，而是特斯拉！

2012年，特斯拉Model S正式问世。

特斯拉非常巧妙地把ECU按照功能分类，最终梳理成动力域、底盘域、车身域、娱乐信息域等几个域控制器，甚至还把辅助驾驶功能融进了动力域和底盘域之间！

有了域控制器之后，ECU和传感器不再需要一一对应，有事可以直接找指挥部解决。

就比如仪表上的车门提示灯就可以直接让车身域和娱乐域沟通，而不必搭一根线过去了。

这样一来，就能减少许多ECU、传感器、线束和开关。

这对特斯拉来说，一方面能省下不少成本，更好地和燃油车去竞争；另一方面，Model S极佳的电耗和性能表现，也和线束减重脱不开关系。

毕竟当年的一台高端豪华车单电线加接口就要五六十公斤重，等于车上多坐了一个成年人。要是再加上特斯拉的辅助系统和娱乐功能，恐怕要接近一百公斤了。

但对车主来说，采用域控制器之后最大的好处，是以前必须要去4S店才能进行升级替换掉的软件，现在可以通过OTA直接进行升级。

甚至再狠一点的，连指挥部大楼都能换掉！

特斯拉在2019年就在美国给购买过FSD的老车主更换过新的自动驾驶芯片，蔚来也说要在明年给老车主更换新的8155车机芯片。

不只是车机软件常用常新，就连车机也能常用常新。

但话说回来，从这种域控制器架构已经被绝大多数车企接受来看，特斯拉在电子电气架构上的构想的确是非常超前。

到了这里我们不难发现，3.0时代的电子电气架构已经具备一定的统筹能力，ECU已经能“成建制”了！

这也是“软件定义汽车”的开端。

而即将到来的4.0时代，又是一个更大的飞越。

尽管在Model S量产的时候，特斯拉已经尽了一切努力去缩短线束长度，但依然有3公里那么长，造价数百美元。

或许这对于售价接近10万美元的ModelS不算什么，但针对4万美元的Model 3，可是一笔“不小的成本”。

成本高昂的点不仅仅在于价格，更重要的其实是产能。因为特斯拉要想实现大批量低成本生产，就必须实现全自动化生产线。

而线束又只能通过人工进行装配，这无疑耽误了特斯拉卖车的节奏，这也让马斯克十分挠头。

讨厌电线的可不只有传统车企，特斯拉也是一个样。

于是乎，到了Model 3这里，特斯拉采用了一种极为简单粗暴的处理方式。

用一块算力极强的芯片搭建CCM中央计算单元，再把以前的辅助驾驶域和娱乐信息域整合进这个CCM中，让ECU都服从中央计算单元的指挥！

而且比起以前泾渭分明的功能性域控制器，在特斯拉Model 3上，已经出现了“跨域”的概念。

在电子电气架构3.0时代，车身域主要负责车门、后备厢、车窗、天窗、车灯、空调、音响这种电子设备。

这种以功能为导向的设计，虽然软件很规整，让人一眼看上去就很爽。但从机械布置上，这会给整车布局带来极大的麻烦。

夸张一点来说，要是加装个电尾门，得从车尾牵一根长达四五米的线，才能把它接到车头的域控制器上！更别说特斯拉Model X还有一对拉风的鹰翼门了。

就算没有这类高级配置，但刹车灯总是要有的，后备箱锁也是要有的，这些都免不了要从车身下方一穿而过。

那还用2.0时代的ECU行不行呢？同样不行，因为刹车灯还要跟刹车踏板做连接，省是不可能省的。

同样的事情，也发生在辅助驾驶系统上。系统观察后方需要调用后摄像头和后超声波雷达，这根线也必须连接车头的域控制器。

这就好比拿擀面杖织毛衣，换谁都要头秃的。

社长就有一位整车布置工程师朋友，每天的工作除了想方设法让车身布局更加合理之外，最大的事就是和其他部门撕逼。

但有了特斯拉Model 3“跨域”的电子电气架构之后，这一切就都迎刃而解了！

特斯拉创造性地把车身分成了“左车身控制器”、“右车身控制器”，以及“中域”——自动驾驶及娱乐控制模块这三个大的部分。

尽管“手刹”这个功能的确是被左右车身控制器瓜分了，但它和物理意义上的“左半边”和“右半边”还有些区别。

左车身控制器除了转向系统之外，更多地担负了以前车身域的责任，负责灯光和内饰的电器；

而右车身控制器则继承了动力域和底盘域的部分，电池和座舱的热管理系统也被放在这里。

这样做的好处，是在特斯拉Model S的基础之上，把整车线束从3公里缩短到了不足2公里，进一步节省了20公斤左右的重量，和300美元的成本。

而对车主来说，最直观的感知就是车机非常流畅，而且能用语音控制的功能变得越来越多了。

有趣的是，这套电子电气架构的设计逻辑，完全符合马斯克推崇的“第一性原理”。

它是从ECU控制的本质出发，思考为什么要这么布置，然后尽可能追求高效和简洁。

难怪日本经济新闻在拆解一台特斯拉Model 3之后，会那么惊讶地得出结论：

特斯拉在电子电气架构上的进度，比丰田和大众要领先整整6年。

总结下来，电子电气架构的发展史其实就是一部和ECU、和线束之间的斗争史。简单、高效，才是电子电气架构的终极追求。

03. 新一代的电子电气架构

看到这里的小伙伴，应该会好奇：为什么没说Model 3属于电子电气架构的4.0时代？

这是因为从Model S到Model3，特斯拉直接越了个级！

中间还隔着华为、恩智浦这样的第三方供应商。

按照 2017年博世公布的战略图，博世将电子电气架构的发展分为三大代，六小代。

我们刚才聊到的1.0、2.0和3.0时代，就是从下到上的三个小代，分别属于分布式电子电气架构和域集中电子电气架构。

而4.0时代的华为，更像是“跨域”融合这个阶段，但并没有采用高算力的中央计算单元。

所以像Model 3一样，在“跨域”融合的基础之上再增加一颗强大的“大脑”，就是目前电子电气架构5.0时代的产物了。

目前市面上主流的智能电动车，采用的也都是类似的电子电气架构。

至于小鹏在发布会上宣称“领先行业一代”的X-EEA 3.0电子电气架构，目前还没有透露过多具体的技术细节。

等有消息之后，社长会在第一时间了解清楚，再和大家聊一聊。

而未来电子电气架构发展的最终方向，又颇有几分“大道至简”的意味。

马斯克之前号称要把Model Y的线束用PFC柔性印刷电路缩短到100米，这是一种当时只用在NASA火星车上的技术。

但从知乎拆车的数据来看，Model Y的整车线束长度超过1.9公里，似乎是由于成本、质量等问题，并没有成功替代。

想要解决这一问题，最大的机会其实是云端计算。

既然车载功能越来越多、中央运算单元的负载也越来越高，甚至在肉眼可见的未来，智能汽车将会变成融休闲、办公、休息于一体的移动场所。

理论上最优秀的方案，就是把车内的ECU都采用高速无线连接，甚至连域控制器和中央运算单元都可以放弃，直接丢给云端就好了，车里可以只留一个中央网关。

就比如广汽最近推出的星灵电子电气架构，就采用了5G+云计算的方案，作为电子电气架构6.0美好的设想。

如果真的实现了的话，电子电气架构又会回归原本最简单的状态。

到那时，或许社长在车里连上一个手柄，就能玩云端的赛博朋克2077了。

04. 写在最后

平台更重要还是电子电气架构更重要这个老生常谈的话题，其实就好比关公战秦琼，没有太多的可比性。

作为骨架的平台固然重要，作为肌肉的硬件也同样重要。没有骨架和肌肉，就没有神经系统承载的空间。没有平台作为基础，汽车也没有驾乘体验可言。

但电子电气架构，某种程度上决定着人们在汽车上的科技体验。它比起天花板肉眼可见的机械素质，未来的可能性几乎无限。

毕竟这场科技进步的浪潮，已经从软件开始。以前影响了电脑和手机，现在影响了家居和汽车，未来会更会渗透到我们生活中的方方面面。

至于科技进步的终点是人工智能还是硅基生命，或许要等到几十年上百年之后，才会得到真正的答案。

那个时代，相信有很多人和社长一样，都非常期待。