Question

汽车电气系统的发展趋势是什么?

Answer 1

你好！汽车电气设备的发展趋势从燃油系统看，已经由化油器式发展成为电喷系统，完全由电脑控制喷油量，具有精准、经济、动力性强等特点。此外，在制动上，已由完全的人为控制，转化为电子干预，其中最为普遍的是ABS系统等，还有从车辆安全的角度上，主动安全系统不断发展，从普通巡航系统逐渐向自适应巡航系统发展；配合制动系统ABS增加驱动力控制等安全系统；还有车道偏离报警系统、自动制动系统、疲劳驾驶提醒系统、行车记录系统等等，还有电动车窗及防夹系统、电动吸合车门、全景天窗、电动或感应开启后备箱盖、自动泊车入位、发动机启停系统、全景摄像头等等；总之，汽车电气设备的未来发展方向是向全智能化方向发展。希望能帮到你！

Answer 2

在《电子电气架构在说什么？》中，我们明白了电子电气架构的价值，那么今天汽车电子电气架构发展趋势是怎么样的？

01 汽车电子电器架构的发展构想
博世（顶级供应商）：未来汽车电子电气架构趋势

这是一张只要讲电子电气架构就会看到的图片，也是一张很难得到清晰版本的图片。

虽然不清晰，但是我们仍然很明显能看明白，在博世的EE架构演进规划中最核心的思想就是ECU从分布到集中。下图对整个过程进行了更详细的说明。

整个过程被分为三个大的步骤，分布式架构、跨域集中架构、车载电脑集中架构，六个阶段模块化，集成化，中央域化，跨域融合，车载中央电脑，车载云计算，逐步完成功能整合、多个独立网络内整合、中央网关协调通信、跨域功能整合，进一步通过中央域控制器进行降本，最后通过网络网络，建立虚拟域，通过车载中央电脑甚至云计算，完成复杂功能的整合。

宝马（高端汽车企业）：分层电子电气架构

宝马创建了分层的电子电气架构模型，但这图在描述的是一个静止的状态，可以在任何一层与博世的想法进行适配。汽车电子会包含各种各样的电子控制单元（ECU）、传感器（Sensor）、执行器（Actuator）。商品化标准化的ECU从原有的传感器与执行器中抽象剥离、ECU根据需求进行一进抽象，直接中央计算平台。

华为（跨界企业）：从EE到CC的“计算+通信”架构

华为的电子电气架构大概等同于博世所说的跨域集中架构。

恩智浦（芯片提供商）：如何支持电子电气架构

恩智浦（NXP)想象中的电子电气架构大概等同类似于华为，域内融合，域间高速通信的能力。

特斯拉model3：域/域区混合电子电气架构

特斯拉的电子电器架构与大多数的车企有所不同，首先功能分布上采用了区域的方式，将原有的车身与便利系统、底盘与安全系统和部分动力系统的功能，根据空间、布线等需求，拆分到了左车身控制模块(BCM_LH)和右车身控制模块(BCM_RH)。在中央计算模块（CCM)上整合了自动驾与娱乐模块。

02 不同电子电器架构的共同之处
今天汽车行业各种角色对电子架构的理解整体方向是一致的，是算力向中央集中，向云端集中，简化底层硬件、解耦软硬件。

提供传感器、执行器产品的Tier1是最先受到冲击，Tier1 除了尽一步优化原有产品之外，必寻找新的利润点。为此，Tier1必须升级自身的系统能力，向上层ECU、DCU探索。原有的复杂ECU提供商，比如车机产品的供应商，需要考虑更大范围的娱乐域控制器产品。

今天的电子电气架构仍然满足低端车型的需求，而车企对Tier1技术能力的依赖短期无法解决，电子电气架构的升级是一个持续的，渐近的过程。

在整个电子电气演进过程中，面临的机会有软硬两个方向。

03 硬件产品的方向
传感器与执行器，该方向走向标准化，低成本，非定制化产品。如果不是选择的方向没有技术门槛，则无需要过多关注。比如固态激光雷达、柔性屏等；
ECU，该方向走向集中化，大多数会消失，软件集成在DCU，但渐进工过程中，特定功能的ECU依然会存在。比如TBOX（通信单元），考虑到该多个域对网络的依赖，该产品可能会与中央网关集成。但是考虑到4G、5G、V2X、ETC、智能天线等的发展，该产品更大的可能是独立与其它模块。
DCU（域控制器）方向，应该是多数互联网人接触的最多的汽车产品方向，最为主要的会有娱乐域控制器、自动驾驶域控制器。思考这两类产品时，要从原有的单ECU的视角跳出来，从更全局的角度看待。同时也需要考虑不同的域之间的通信，以及带来的新的用户场景与体验。
CGW（中央网关），在渐进的过程中必然会出现区域性网关，以及中央网关，同时区域性网关有可能与域控制器进行整合。
CCU（中央计算单元），可能会先出现在车身底盘动力域的整合方向上。
04 软硬件分离带来的产品机会
电子电气架构的发展让汽车电子的软硬件分离有了可能。

关于软件定义汽车涉及到的内容请参考：

该部分内容由leo_huang_授权，他的文字洁简明了，非常适合快速的理解这个行业。软硬件的分离，为互联网公司帮助汽车企业解决软件问题带来了巨大的机会。除了原有的嵌入式软件、算法软件、自动驾驶软件等的开发，汽车企业需要更多的操作系统、中间件等的开发团队，为微软、东软、华为、阿里、百度、腾讯。OTA、以太网、SOA、ROS、Autosar、Hypervisor都有机会成为产品的切入点。

考虑到OTA等需求，汽车企业面临着自身开发能力的提升，自身开发团队的建设，类似的团队有吉利的亿咖通、长城的仙豆、奇瑞的雄狮、长安的梧桐。

Answer 3

随着汽车新四化的推进，汽车电子电气架构进入了全面革新阶段。智能汽车的电子电气架构由分布式走向集中式：垂直融合将取代分布协同，软件定义汽车的需求将推动汽车从机械化向电子化华丽转身。本文将重点解读未来汽车电子电气架构的构成与特点，分析重塑未来架构的重点因素，并对电子电气架构的未来趋势进行总结。

一、电子电气架构的革新背景与动力

随着汽车新四化的推进，汽车技术正在从控制模式、能源形式、使用场景和商业应用等方面实现全面的革新，智能汽车的电子电气架构正从分布式走向集中式。为了提高汽车智能化、舒适度以及车辆安全性，更多的传感器、控制器、执行器等电子模块被引入车内，这也使得车内网络架构愈发复杂，对通信连接技术的要求越来越高，原有的电子电气架构也趋于饱和，已经不能满足新四化发展的要求。
对于未来汽车电子架构来说，垂直融合将取代分布协同成为趋势。同时，软件定义的需求正呼之欲出，汽车亟待从机械化到电子化的华丽转身，这些都要求汽车电子电气架构做出变革：提升效率，降低复杂度—不论是硬件制造的复杂度，还是软件开发的复杂度。
新型车载高速网络技术和5G无线技术的引入，已使这一融合变为部分现实。如果网络带宽足够宽，延迟足够低，这一趋势将会更加明显：算力向中央集中、向云端集中，汽车电子电气架构的演进也正朝着这个方向进行。
在域控制器的体系架构之下，各个功能部件均成为独立的域，在每个域之下有相应的控制功能集合。域与域之间可以做到安全隔离，也可以根据需求进行通信和互操作，形成类似以太网总线上的计算机局域网，变成了松散耦合的架构。

Answer 4

纯电动汽车是以动力电池为能源，其电气系统包括高压电气系统、低压电气系统及 CAN 通讯信息网络系统。本文粗浅的介绍高压电气系统的组成及其发展趋势。

高压电气系统的组成
在纯电动汽车上，高压电气系统主要是负责启动、行驶、充放电、空调动力等。主要包括电池系统、动力总成、高压电控系统、充电系统、高压设备，及其线束系统。
1 电池系统
动力电池PACK总成：电动汽车的“心脏”，为整车所有系统提供能源。当电量消耗后，也需要给他进行充电。动力电池为高压直流电，其工作电压一般为100~400V，输出电流可达到300A。三元锂电池是目前的主流。
一般来说，电动汽车动力电池PACK由以下几个部分构成：动力电池模组，结构系统，电气系统、热管理系统，电池管理系统（BMS）。

2 动力总成
电动汽车的动力总成主要由驱动电机与电机控制器（MCU）共同组成。
电机控制器MCU：将高压直流电转为交流电，并与整车控制器及其他模块进行信号交互，实现对驱动电机的有效控制。
驱动电机：按照电机控制器的指令，将电能转化为机械能，输出给车辆的传动系统。同时，也可以将行驶中产生的机械能（如制动效能），转化为电能，通过车载充电器输送给动力电池。当前主流驱动电机是永磁同步电机和三相交流异步电机（特斯拉）。
3 高压电控系统
高压配电盒（PDU）：整车高压电的一个电源分配的装置，类似于低压电路系统中的电器保险盒。

维修开关：介于动力电池和PDU之间，当维修动力电池时，使用它可以进行整车高压电的切断，确保维修安全。通常也会集成在PDU上

电压转换器（DC/DC）：将动力电池的高压直流电转化为整车用电器需要的低压直流电，供给蓄电池，以能够保持整车用电平衡。

车载充电器（OBC）：将交流电转为直流电的装置。

受整车布置的影响，越来越多车型趋向于将DC/DC与OBC整合为二合一控制器，甚至将PDU、DC/DC与OBC整合为三合一控制器。
4 充电系统
快充口：输入高压直流电，可以直接通过PDU给动力电池充电。
慢充口：输入高压交流电，需要经过OBC进行转化后，再通过PDU给动力电池充电。
5 高压设备
电动汽车上的电动设备主要包括转向助力系统、制动系统、电动空调和电加热设备。
转向助力系统：由变频驱动器和转向助力油泵组成，协助车辆转动方向盘，减轻人驾驶车辆的负担。
制动系统：由变频驱动器和电动空压机组成，给制动系统、悬挂系统提供压缩空气，实现制动功能。
电 空调压缩机和PTC加热器：为了调节车辆内部空间温度，电动汽车上设置冷暖空调或者空调配PTC加热。空调和加热器是电动汽车上的用电大户。
6 线束系统
电动汽车电气系统上各个部件通过线束相连，既有高压线束也有低压线束。
高压电源传输的媒介，
低压线束则可以看作电气系统的“神经网络”和“毛细血管”，除了满足传统燃油汽车线束的功能之外，还负责强电控制单元模块功能实现。

高压电气系统发展趋势
电动汽车的系统高压电气系统正逐渐向着集成化、模块化发展，逐渐衍生出了电动汽车“三大件”：电池系统、动力总成、高压电控。
1、高压电控的集成化
特点：成本降低、空间节省、高压线束减少、可靠性增强。

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2、驱动系统的集成化
特点：结构紧凑、可靠性高、成本低、效率高。

3、高压电气系统总集成
特点：成本降低、集成度高、电效率高、简化生产工艺。

4、电池系统性能的提升
特点：安全、能量密度提高、功率密度提升、SOC精度提升、循环寿命提升。
动力电池关键材料国产化进程加快，性能指标稳步提升，成本明显降低;单体、电池包、BMS等方面的安全技术研究全面推进。
性能：磷酸铁锂动力电池单体比能量最高达到150Wh/kg，三元锂电池单体比能量最高可达到230Wh/kg;
成本：动力电池整体呈下降趋势，动力电池系统成本一降至2元/瓦时以下;
产能：我国动力电池产能达到100GWh。
趋势：CATL、比亚迪、国轩等动力电池电芯生产企业通过自主生产、注资、合资等方式逐步向上游材料产业链延伸。