Visteon - 以区域为导向（Zonal）的E /E 架构

1、未来新E/E架构的驱动因素
未来汽车发展趋势：自动化、互联化、电动化和共享化；而这四种趋势的发展又需要智能座舱技术和自动驾驶技术做支撑；智能座舱和自动驾驶技术的发展又推动了E/E架构的变革；
1）智能座舱技术趋势：
数字座舱 → 互联汽车座舱 → 座舱ECU整合 → 自动驾驶汽车座舱
2）自动驾驶技术趋势：
L2+/L3级（highway）→ L3/Experimental L4→ L4（motorway）→ L4/L5

2、ECU整合路线图

1）Yesterday - 模块化

一辆车上有30~100+个ECU

2）Today - 域ECUs

a、一些ECU整合到域控制器中

b、减重、降成本、降低功耗

c、利用芯片和软件的创新

3）Tomorrow - 冗余计算平台
a、面向服务的架构（SOA）直接内存访问

b、并行计算载体可提供冗余性和安全性

c、开放的可扩展平台，用于OEM系统集成；

4）Future - 中央计算平台
a、面向服务的架构（SOA）网络访问

b、动态配置和无缝冗余

c、刀片式升级概念

3、车辆E/E架构路线图

1） 架构特点

a、E/E架构划分成三个主要区域：智能驾驶域、座舱域、车身域
b、具有高带宽的汽车以太网TSN主干网和确定性的实时通讯设施
c、传感器和执行器连接到区域网关ECU上

2）区域网关ECU与中央计算处理ECU

a、区域网关ECU：
提供并分发数据和电能，并支持此特定车辆区域中可用的任何功能
支持传感器、执行器、显示器（网络差异或信号）的任何接口
10BaseT1s可以替代其他接口，如CAN-FD、FlexRay等。
充当网关、转换器和智能接线盒

b、中央计算处理ECU
充当支持面向服务架构（SOA）的车内应用程序服务器

具有Multi GiG接口的基于SoC的多控制单元

专用的系统级芯片（如AI芯片）

完全可扩展和可升级的平台

连接到Edge和Cloud后台；

也可以作为区域性网关来使用

3.2 车辆E/E架构 – Future

1）架构特点

中央计算处理ECU进一步整合；

处理刀片提供可扩展的计算能力

可重复使用的汽车以太网TSN主干架构

Zonal架构融合了即将到来的车辆功能和技术，并节省了重量和成本

2）车辆分区智能电力分配
a、具有分层配电的双电池方案

b、促进电子开关和保险丝的应用

c、区域网关的集成可实现创新式应用：

虚拟化中央保险丝盒

量身定制的保险丝特性

智能电源管理：负载优化和节能

基于电流和电压感应的高级故障预测

d、通过优化保险丝和负载，进一步节省成本

3）区域设置中面向服务的架构

a、EE拓扑结构的中断影响软件生态系统
— 功能不再由ECU关联，而是由域关联
— 单个功能由不同ECU提供的服务构成
— 若干个软件供应商向同一个ECU提供服务
— 将功能的业务逻辑转移到中央应用服务器
b、支持SOA的标准
— 自适应 AUTOSAR
— ARA :: COM通信中间件
— 通用API是SOA的基础
— 通过SOME / IP在域之间进行通信
c、关键受益点
— 允许在不同的ECU /域上移植功能
— 实现车载/非车载功能的拆分
— 增加了软件组件（SWC）的可重用性的潜力

4）应用面向服务的架构（SOA）的优势

a、从物理连接抽象到逻辑连接
b、整个基于IP的网络中的服务可用性
c、适用于其他行业的丰富经验
d、传统的通讯机制将继续存在：
— 使用基于信号通信的关键任务ECU（例如ESP）
— 服务可以映射到旧版ECU上，例如 使用经典AUTOSAR
e、增加新的新颖功能，也无需更改ECU和线束
— 降低拓扑复杂性
— 增加布线优化的潜力

4、未来Zonal E/E架构总结
1）汽车以太网TSN网络方法是区域架构的共同点
— 1至n个区域
— 高带宽和实时通信
— 可靠性和失效可运行

2）区域环方法具有完全可扩展性
— 可进入高端豪华级别市场
— 可适应自动驾驶级别L1~L5（SAE）
— 适用于燃油车、电动车及混动车

3）区域网关将在整个车辆上提供并分配数据和电能

4）区域ECU概念符合面向服务的架构的需求

参考资料：

1. Zonal EE Architecture: Towards a Fully Automotive Ethernet–Based Vehicle Infrastructure （Visteon）

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