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随着激光雷达、毫米波雷达、摄像头等大量传感器的加入,汽车逐步走向智能化,而汽车 电子电气架构从数据传输协议、自动驾驶系统的冗余性设计到软件框架都需要重新设计,以满足智能汽车的高数据传输量、人机交互功能以及智能驾驶安全性。 对于整车企业来说,汽 车电子电气架构改变带来的,并非仅仅是像零部件企业那样进行业务结构调整,还需要车企 在产业链条中重新收拢一些曾经流失的控制权。

在传统的汽车电子架构中,车辆的电子电气部件大部分都是以硬线方式连接,或者局部 以 LIN 和 CAN 协议的连接方式组成。 这种方式会增加线束长度和重量,也会增加布线工 艺和成本。 有数 据 显 示,一 辆 中 高 端 车 的 线 束 系 统 成 本 为 550~650 美 元,重 量 大 约 为 60k g , 长度大约为 5000m ; 而按照原有电子电气架构,在自动驾驶时代需要的线束长度会更 长。 对于对续航和价格都高度敏感、同时在智能化浪潮中肩负更多数据传输压力的自动驾 驶汽车来说,简化传统电子电气架构迫在眉睫。 因此,在新型电动汽车的正向开发中,借助 于芯片、电子元器件等成本下降,整车企业都在以车载以太网和域控制器为核心器件对汽车 电子架构进行模块化设计。 大幅度缩减线束长度,可以降低电线电阻,进而减少能量损耗, 对于提升续航将会起到积极的作用。 同时,安装 100m 线比安装 1500m 线更快速便捷,这 也意味着汽车产能会快速提升,成本也将得到有效控制。

在传统的车身架构中,汽车主要以 CAN 协议传输数据,其 500Kb / s 的传输速率已无法 满足未来智能化和数字化汽车的发展。 为了满足未来自动驾驶汽车不断增加的数据处理要 求,目前主要厂商正在研发中的可拓展型电子电气架构至关重要。

对电子电气架构的重要改进已经持续了 30 多年。 回顾过去,汽车电子电气架构距今最 近的一次真正变革出现在 1983 年:博世( Bosch ) 集团推出了 CAN ( 控制器局域网)协议。 当时,首款采用 CAN 总线的车型为 1986 款 BMW860 轿跑。 此后, CAN 总线一直在车辆的 电子电气架构中发挥重要作用。 作为一种集中式网络, CAN 总线可以广播车辆的全部数据 流,允许车内的各种控制器和传感器相互沟通。

CAN 总线的出现改善了当时电子电气架构的效率与操作性。 另外,这种总线还显著降 低了系统的复杂度,而复杂度降低又意味着可以减少布线数量。 在这种情况下, CAN 总线 不仅可协助车辆实现最高减重 45k g , 还能节约珍贵的安装空间。 CAN 与 LAN ( 局域网)技 术都非常稳定,可以让车辆的设计拥有更高的灵活度。 虽然 CAN 网络已经承担很多功能, 但由于未来车辆的传感器数据将比现在多很多,因此 CAN 总线也无法满足需求。 除此之 外, CAN 总线架构的带宽和吞吐量均相对有限,难以应对未来车辆在数据流处理、网络安全 及“终极”机器学习方面的需求。

CAN 总线因为其传输数据的功能性将继续留在电子电气架构的子网中,不过与 CAN 总线相比,正在快速发展的以太网可以提供比前者高 1000 倍的带宽。 该技术的稳定表现已 经得到充分验证,几乎每个家庭、每台计算机都在使用以太网。 正因如此,以太网开始更多 在汽车主动安全等对速度与容量有较高要求的应用中发挥作用。 未来,以太网将成为一种 主要技术,与 CAN 总线并行工作。 但因 CAN 总线的成本更低,对带宽要求不高,系统也无 须升级到以太网络。 此外,配合 CAN 总线使用时,为了使以太网总线不会被一些优先级不 高的指令阻塞,可以让以太网单纯负责一些更关键的安全系统,然后将一些与驾乘舒适度有 关的功能交给 CAN 总线处理。 “ CAN+ 车载以太网”构成双主干网络总线架构, CAN 协议 主要负责时效要求更高、数据量小的信息传输,而车载以太网则主要作用于不同的域之间, 以实现数据量大的信息互通。

本回答的主要内容来自图书《自动驾驶汽车平台技术基础》，清华大学出版社