2.2.2 电子电气架构演进的动力
从整车的设计/制造维度讲，若汽车继续按照当前的分布式架构发展，会导致难以布置更多ECU和更多线束，严重影响产线的高度自动化。而集中式电子电气架构能够逐步平抑ECU和线束的增长趋势，甚至到达某个时间节点之后，能够大幅减少ECU和线束用量，降低EEA网络拓扑的复杂度。ECU数量和线束用量的减少，能够降低电子电气系统的重量，对整车的轻量化设计目标也有帮助。
传统的分布式电子电气架构为一个ECU对应一项功能或少数几项功能。每个ECU带有嵌入式软件，通过CAN、FlexRay等总线技术连接。它的优势在于直接性，例如，汽车需要增加蓝牙功能，在总线连接一组能与其他ECU通信的蓝牙控制模块就能实现。这种直接的加法模式操作十分简单，而由于各ECU功能相互独立，单一ECU的失效对整车功能的影响也较小。
长期以来，OEM只是根据市场需求不断增加ECU和调整线束布置，典型汽车线束如图2-10所示。
图2-10 典型汽车线束
典型汽车线束与ECU的重量约占整车重量的5%～10%，线束已经成为整车第二或第三重的部件。而不同的ECU往往由不同供应商提供，甚至单个ECU中的多个软件都由不同二级供应商提供，这导致算力浪费、功能冗余、功耗增加、OTA管理困难的情况持续出现。
目前，一辆汽车平均拥有约60个ECU、近亿行代码（约是安卓系统代码量的7倍），电子系统占到整车成本的46%。而分布式架构在功能上已经到达瓶颈，算力和总线信号传输速率远远落后于电动化和智能化需求，分布式架构的极限是L2级别的自动驾驶，L3级别已经超出其承受范围。
例如，为了让自动驾驶覆盖更多的场景，需要对各有专长的摄像头、毫米波雷达和激光雷达采集到的信息进行融合，提高车辆的感知能力。这对数据处理的实时性和传输速率提出了很高的要求，分布式ECU+传输速率1Mbit/s的CAN总线，显然无力完成这样的任务。以大众分布式MQB平台为例，CAN总线上已经挂了很多ECU，如果再挂雷达，通信协议总量将不支持，把全部的CAN总线换成2Mbit/s则相当于做了半个架构的改造。
同时，三电系统加剧了电子电气架构的复杂程度，智能座舱、自动驾驶等需要依靠ECU实现的功能越来越多，复杂的分布式电子电气架构大大增加了整车成本。在智能化时代，汽车将像手机一样进行OTA，提升用户体验，减少维护费用和召回成本。而分布式架构的ECU软件生态复杂，要实现整车OTA，必须对电子电气架构进行大刀阔斧的改革，解耦软硬件，简化各个ECU的功能，减少其他ECU对运算资源的浪费，使算力向中央集中，才能迈出软件定义汽车的第一步。
正是以自动驾驶、智能座舱为代表的智能化功能的涌现，决定了电子电气架构变革的必然性。在功能需求和成本需求的推动下，车企和供应商们纷纷对电子电气架构展开升级，最直观的变化就是独立的ECU被功能更集中、算力更强的域控制器所代替。当汽车拥有了传输速率更高、算力更强更集中的集中式电子电气架构，高阶自动驾驶的大门也随之敞开。摄像头、毫米波雷达、激光雷达乃至GPS和轮速传感器的数据不再各自为战，而是统一通过车载以太网回传给同一个“大脑”完成车辆位置、环境的辨别，极大地提升了车辆在极端环境下对周围态势的感知能力。
电子电气架构的集中化、ECU的大型化需要大型、高算力、制程小的（意味着低功耗）车载SoC芯片支持实现。只有强大的芯片，才能满足集中化要求的ECU。从整车维度讲，大型SoC芯片以及基于大型SoC芯片构建的大型域控制器/高性能计算机和先进线束都是集中化电子电气架构的关键基础技术。
控制器向中央控制器集成的技术性前提是一个控制器中的软件能够移植到另一个控制器中。硬件与软件之间的解耦，让传感器不必依赖固定的ECU，可以被域控制器灵活调用来完成不同功能，甚至能实现计算机显卡那样的硬件“热插拔”，从而实现即插即用的快速升级。
AUTOSAR创新性地将控制器软件接口标准化。它提供一种方法，将面向硬件的功能软件加以封装，可方便地实现将一个控制器中的软件移植到另一个控制器中。电子电气架构开发的挑战在于如何制定一套优化的解决方案，以实现所开发车辆的功能。这套解决方案应能平衡功能化和非功能化的（最大限度优化总造价成本）各种要求。
新一代汽车电子电气架构带来的软硬件成本下降，促使OEM和Tier1投入大量人力物力进行架构的变革。电子电气架构演进需要多方面评估，包括高计算性能、高通信带宽、高功能安全性、高网络安全性、软件持续升级更新能力等。
站在整车厂的角度，还需要具备有效的变形管理，实现相同架构平台下车型谱系之间硬件配置灵活多样，具有很好的沿用性和平台公用性。有效的电子电气架构开发评估体系是确保架构开发顺利进行的重要手段。对架构的评估，一般从3个方面进行：首先，架构能否满足用户使用需求及未来可能的需求变化；其次，架构能否实现车型开发成本最优化；最后，在兼顾用户需求、开发成本最优的同时，能否满足汽车本身性能配置。智能汽车电子电气架构的主要需求如表2-1所示。
表2-1 智能汽车电子电气架构的主要需求
续表
