來源：候哥工作感悟

既不是最強的物種才能生存下來，也不是最聰明的物種才能生存下來，而是那些最能適應改變的。它們利用有限的、可以獲得的方法，彼此充分合作來對抗共同的威脅。

——查爾斯·達爾文

是什么在驅動著電子電氣架構不斷地變化和演進？

電子電氣架構專家侯旭光先生在《智能汽車：電子電氣架構詳解》一書中，從“終端客戶需求”與“電子技術發(fā)展”兩個路線，探討了電子電氣架構發(fā)展的驅動因素，本文摘取書中片段進行分享，希望給大家以啟發(fā)~

1 汽車電子的誕生

1908年，使用干電池供電的汽車揚聲器誕生了。1911年，蓄電池的可靠性逐漸達到了干電池的水平，于是可以循環(huán)使用的蓄電池逐漸普及。同時，車載發(fā)電機的性能和可靠性也逐漸提升，從此以后，電燈之類的部件逐漸應用在汽車上。1922年，一個名叫George Frost的18歲青年在自己的福特T型車上安裝了一個真空管收音機——這可能是現(xiàn)代電子產品第一次出現(xiàn)在汽車上。幾乎同時，雪佛蘭開始提供售后安裝收音機的服務。在1930年，摩托羅拉發(fā)明了第一臺專門為汽車設計的收音機，到20世紀40年代中期，有大約1000萬輛汽車配備了收音機。

汽車最初的電子設備只局限于單一功能，而且并未與汽車原有的機械功能產生耦合，也就是說車輛上的這些電子設備與功能都是獨立于機械功能存在的，是附加功能。到了20世紀50年代，出現(xiàn)了第一個電子與機械耦合的功能——巡航控制，這也是機電結合的系統(tǒng)首次出現(xiàn)在汽車上。圖1所示為巡航控制系統(tǒng)原理圖，它通過電磁線圈控制液壓的方式來控制節(jié)氣門，從而實現(xiàn)了車速控制。

圖1 早期的巡航控制系統(tǒng)設計圖

2 ECU的誕生

1978年，通用汽車第一次在汽車上引入了包含軟件的半導體設備——ECU（Engine Control Unit，發(fā)動機控制單元），徹底改變了傳統(tǒng)的手動控制發(fā)動機的方式。ECU通過對電磁閥和化油器的控制，實現(xiàn)了對發(fā)動機噴油和點火的精準控制，從而大幅提升了發(fā)動機的性能。

這是微處理器和軟件第一次出現(xiàn)在汽車上，從此汽車電子步入嶄新的紀元。因為ECU這個詞被使用得過于廣泛，以至于ECU被重新解釋為電子控制單元（Electronic Control Unit），從而成為汽車上所有包含軟件的控制器的統(tǒng)稱。而原來的ECU不得不被重新命名為發(fā)動機控制模塊（Engine Control Module，ECM）或發(fā)動機管理系統(tǒng)（Engine Management System，EMS）。

在1995年，世界上首個自適應巡航控制系統(tǒng)誕生，在圖2中已經(jīng)有3個被命名為COMPUTER（計算機）的裝置。這個系統(tǒng)可以自主控制車輛的行駛速度，甚至能夠在駕駛員完全不參與的時候自主剎停車輛保證車輛的安全。

圖2 汽車自適應巡航系統(tǒng)專利

3 汽車電子電氣架構的誕生

隨著汽車上的電子功能逐漸豐富，控制器的數(shù)量越來越多，整車的電子電氣系統(tǒng)越來越復雜，系統(tǒng)中各個部件之間的耦合關系越來越復雜，導致電子電氣系統(tǒng)復雜度越來越高。按原有的各系統(tǒng)獨立開發(fā)的方式已經(jīng)無法解決各子系統(tǒng)之間的復雜交互所帶來的質量和穩(wěn)定性問題。

2000年，梅賽德斯奔馳技術有限公司面臨全新車型的挑戰(zhàn)：電子電氣系統(tǒng)中的各種ECU、傳感器、執(zhí)行器和線束已經(jīng)讓整車的設計變得異常復雜，導致原來簡單集成式的開發(fā)方式已經(jīng)無法保證質量、功能與性能的穩(wěn)定。經(jīng)過和外部專家團隊多次技術會議研討，奔馳最終決定對某款車在系統(tǒng)開發(fā)前進行從全局考慮的整車電子電氣總體設計，以期從根本上解決上述挑戰(zhàn)。歷經(jīng)一年的時間，2001年該款車電子電氣總體設計完成，世界首款汽車電子電氣架構也隨之誕生。

電子電氣架構的誕生解決了整車日益增加的電子電氣系統(tǒng)復雜性所帶來的各種問題，如系統(tǒng)間的協(xié)同、質量、可靠性，以及成本等，從而讓汽車電子電氣系統(tǒng)得以承載更多的功能。特別值得注意的是，在汽車電子電氣系統(tǒng)與電子電氣架構發(fā)展的過程中，不但各種電器部件的數(shù)量在大幅度增加，各種ECU所包含的軟件數(shù)量也在幾何級迅速增長。尤其是近年來智能網(wǎng)聯(lián)化趨勢逐漸明朗后，在某些高端車中，整車ECU中的總代碼行數(shù)已經(jīng)超過兩億行。這導致軟件的開發(fā)成本正在顯著上升，隨之而來的軟件缺陷也大幅增加。給電子電氣架構設計帶來了新的挑戰(zhàn)——如何應對軟件在整車中的增加趨勢以及快速迭代的趨勢。

4 汽車電子的6個發(fā)展階段

回顧歷史并展望未來，可以將汽車電子化的發(fā)展歷程分為以下6個階段。

純機械，始自1890年：車上沒有任何的電子部件。

孤立電子功能，1910～1949年：揚聲器和收音機等出現(xiàn)在車上。

機電耦合，1950～1979年：機械與電子之間開始結合。

軟件應用1980～2009年：包含嵌入式軟件的ECU開始廣泛應用。

網(wǎng)聯(lián)時代2010～2029年：3G移動通信技術應用到汽車上，從此車輛與外界環(huán)境可以雙向連接。

自主智能控制，2030年：車載人工智能成為大部分車輛的標準配置，車輛具備大部分場景下的自主控制能力。

以上的發(fā)展歷程可以使用圖3來表示。

圖3汽車電子的發(fā)展歷程

任何一種技術都不可能持續(xù)保持高速發(fā)展，在經(jīng)歷一段高速發(fā)展期后，速度逐漸降低是必然趨勢。然而事物發(fā)展的總體趨勢一定是滾滾向前的，在一個技術發(fā)展到達瓶頸之后，必然會有另外一種技術發(fā)展起來，從而讓發(fā)展持續(xù)下去。在汽車的機械技術已經(jīng)日臻成熟的時候，各種資源、注意力轉移到汽車電子上不是偶然，而是時代造就的必然。

審核編輯：湯梓紅