解锁L2、L3级自动驾驶的汽车架构

2024年3月31日发(作者：五菱宏光s3图片2019款)

汽车系统设计和软件开发的要求越来越高，这主要归因于未来汽车行业的三大问题：

自动驾驶、在线(OTA)软件更新，以及驱动系统电气化。

当前车载E/E（电子/电气）架构的每个控制单元都会集成一项或几项汽车功能。这样

就增加了控制单元和分布式软件功能的数量，以及它们之间交互的复杂度。在此情况下，

E/E架构必须执行越来越多的驾驶员辅助功能。软件复杂性预测假定现在的豪华车型有100

多个控制单元，其中包含1亿行以上的代码。

目前，单个或密切相关的功能是在单独控制单元上实现。适合车载应用运行的更高性

能的芯片系统（SoC，如Renesas R-Car H3、NXP BlueBox或NVIDIA DRIVE PX）的出

现，以及通过减少控制单元或线束来减轻车身重量的必要性便催生了这样的需求：将多个

功能集成在一个域控制器（例如负责车身、底盘或发动机）或者甚至更少的中央计算机上。

这种模式转变极大地改变了汽车E/E架构，包括引入面向服务的通信和动态操作系统，

而这又必须满足实时、功能安全和信息安全的要求。此外，使用动态控制单元可支持添加

汽车上市时并不具备的功能。

下文探讨了用于未来E/E架构的不同技术，并介绍了相关变化、风险和新机会。

未来的E/E架构

图1显示未来可能的一种E/E架构。核心是通过车内以太网主干网进行通信的一个或

几个中央计算机。汽车的关键要素是网关：将用户接口域（信息娱乐系统/智能手机连接）

与动力域（驾驶系统、制动、电池管理）分离，使用所谓的智能天线将汽车连接到整车厂

的后端系统。智能天线和网关的主要任务是实现不同的安全层，如防火墙和入侵检测。此

外，该架构使用板载安全机制用于控制器之间的通信。

与后台系统的互联使很多新功能的更新成为可能。例如，可以为汽车提供诸如道路状

况这样的环境数据，可用停车位或汽车制造商的最新产品。这些在线服务和可选择的功能

激活（如驾驶员辅助系统）可让汽车制造商在汽车生命周期内不断获取收益。

汽车永久在线连接支持整车厂收集用户数据，从而获得关于所用组件可靠性和使用情

况的更多信息。可以通过诊断接口检测硬件和软件错误来源及产生错误时的环境信息，从

而使软件可在制造商端改进并快速更新下载到车辆端——类似于多年以来用户已经习惯的

智能手机的App更新。

图 1：未来的汽车E/E架构

中央计算机