博世在2025年10月发布白皮书When ambitions meet costs:E/E architectures for the future SDV,开篇就提到The SDV honeymoon is over,虽然很多厂家宣传自己是SDV,但实际还是老旧的CAN总线信号导向的硬件定义汽车。
文中特别指出中国新兴造车企业为了保持E/E(电子/电气)架构先进性,不惜减少利润甚至亏损,而传统车企并不打算这么做,它们放缓采用先进E/E架构,甚至有些掉头转向更落后的E/E架构。
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电气架构主要是供电网络分布,电子架构主要是网络通信,先进与否主要取决于两方面:
一方面是厂家是否有历史遗留研发经验成果,传统车厂在电子电气架构方面非常落后,主要还是有大量历史遗留研发经验成果,舍不得丢弃,再有就是研发人员习惯了老旧的架构,新架构需要大量招聘新人。而新兴造车就没有这个包袱,一开始起点就比较高。
另一方面是车型价格定位和预期销量。先进电子架构最大的好处是缩短开发周期,能够快速升级迭代,研发成本低,缩短线束长度,减少装配时间,OTA更加方便快捷。
但先进电子架构的BOM硬件需要加入以太网交换机、物理层芯片、更高级的MCU、更低损耗的PCB板等等,这增加了硬件成本,此外以太网的测试成本也较高,对于车厂来说,只要销量够高,研发成本也能摊薄,等于降低了研发成本,所以对于成本敏感的走量的低价位车型,即使是新兴造车厂家也倾向于选择落后的架构,因为BOM的成本是非常容易量化的。
判断电子架构先进程度只需要看以太网应用程度即可,这包括以太网节点数量和带宽,因为以太网是服务导向架构,是SDV必不可少的基石。
传统的CAN总线是广播通信方式,以CAN为核心的软件架构是以Signal Oriented Architecture,信号导向架构,ECU的功能是固定的,彼此通过LIN/CAN等总线进行广播式通信,软件提前编写并固化在ECU内运行,
随着汽车功能越来越多、越来越复杂,ECU的数量也急剧增多,微小的功能改动都可能会引起整车通信甚至其它ECU软件的更新,这种架构不具备灵活性和扩展性,开发和验证的成本非常高。优点是硬件成本低。
服务这个术语来自IT行业,IT行业是构建在以太网上的,它是基于交换的通信,是点对点联络加各种转发。
面向服务架构(Service Oriented Architecture,简称 SOA)在软件、信息通信领域是非常成熟、常见的软件架构设计理念。
它鼓励提供抽象访问接口和模块化软件组件的方式,让软件模块很容易在不同场景下复用,通常以 Software Development Kits(SDK)、软件库、以及远程调用的方式提供,上层系统通过复用和自由组合既有软件模块,可以实现快速开发特定的功能,并能降低测试验证成本和开发周期。
高内聚、松耦合、可扩展性强是 SOA 架构的核心特点。
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特斯拉在电子架构方面落后绝大多数的国内新兴造车企业,特斯拉最新版的Model Y只有收音头、诊断和T-BOX这三个以太网节点,应该都是百兆以太网。具体可以查看特斯拉电路图便知。
特斯拉相当自信,在官方网站上大方公布了电路图,这是全球没有第二个厂家会有的做法,大部分厂家都要付费才能拿到电路图,国内车企即使付费也未必能拿到电路图,顶多是维修手册。
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上图是奇瑞星纪元ES的以太网架构,全部是千兆以太网,多达七路(诊断是两路),并且左右后域控制器是最先进的交叉域架构,此外还有两路以太网,分别是激光雷达和高精度定位盒子没有标出,合计多达9路以太网。
国内一般是非交叉域架构,但区域控制器都有以太网端口与中央域控制器连接,例如比亚迪的纯电车型都是如此,而特斯拉的域控制器是没有以太网接口的。
整理:佐思汽研
蔚来ET9的中央计算域控制器集成了智能驾驶、智能座舱、T-Box和网关。拥有七路(诊断是两路)大的以太网,除诊断外全部都是千兆,还有两路小的,两个域控制器是最先进的交叉域控制器,4D毫米波雷达和后电驱系统两路以太网则是百兆。
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腾势Z9采用前后左右四个Zonal域控制器,然后用百兆以太网将这四个域控制器连接。激光雷达、智驾域控制器和多媒体主机即座舱域控制器用千兆以太网连接,因为智驾和座舱域控制器信息量比较大,需要比较高的通讯带宽,此外还有三个虚拟局域网即VLAN,先进程度和蔚来、奇瑞一样。
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小型车通常是成本敏感型车型,只能用比较落后的电子架构,只有豪华车才会选择比较高成本的先进电子架构。此外小型车没有太多花俏的舒适性功能和其他性能,先进电子架构的优势不明显。
电气架构与电子架构略有不同,先进的电气架构功率损耗更低,线束更少更短,具备比较高的故障恢复能力。电气架构与电子架构不是捆绑的,先进的电气架构也可以配落后的电子架构,如特斯拉,电气架构遥遥领先国内95%的车企,电子架构则落后大部分国内车企。
电气架构和电子架构一样有着成本考量,取代传统保险丝的eFuse价格自然是高的,包含大量高边驱动的MCU芯片价格也比传统继电器高。此外还牵涉高压互锁,电磁干扰问题,大部分国内厂家包括新兴造车厂家电气架构方面都比较保守,还是以传统保险丝、继电器为主。
通常国内厂家都有2-3个配电盒,30-60个传统保险丝,10-25个继电器(有些比较先进的如比亚迪海狮纯电07只有4个继电器)。特斯拉抛弃了传统保险丝,继电器也尽量少用,只有非常简单的高压配电盒和低压配电盒,几乎可以算无,特斯拉把大量配电任务转移到了域控制器里,线束数量和长度都大大缩短。
传统保险丝和继电器为主,只能被动防御大电流脉冲,无法主动应对。新一代系统多采用电子保险丝MOSFET即eFuse。电子保险丝eFuse能提供快速精确的过流保护,不少型号还集成过压保护、热关断、反向电流阻断、软启动和故障报告等功能。
它响应时间极快,电流限值和故障阈值可编辑,支持远程复位与诊断,但成本高于传统保险丝和PPTC,需要偏置电源且部分需集成MCU。eFuse可以在锁断模式下运行,需手动重启,也可以在自动重试模式下自动恢复。
当前主流的第二代、第三代eFuse已实现过流、过压、过温等多参数的可编程调节,还集成了状态反馈功能,广泛应用于智能手机、笔记本电脑、汽车低压电路等各类场景;
而在高端方向上,第四代eFuse正朝着“高压高功率”与“系统级集成”两大方向突破,不仅能支持60V以上的高压场景(如新能源汽车的高压辅助电路),还集成了I2C、SPI等通信接口,可与系统MCU进行实时交互,进而实现动态保护策略的调整。
除了电子保险丝,特斯拉还大量使用高边驱动。高边驱动可以大幅度减少保险丝和继电器的使用,让域控制器成为配电盒。
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特斯拉最新版Model Y的左域控制器,包含大量高侧驱动(也叫高边开关),非常先进。电气架构能和特斯拉媲美的国内车型比较少见,典型代表是蔚来ET9,这是蔚来最贵的车型,售价高达78.8万,国内也有不少价格比ET9还要高的车型,但论到电气架构先进程度,ET9堪称第一。
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eFuse(电子保险丝)与 HSD(高边开关)是常被同时提及的两种器件,很难区别,它们可能处于电路中的相同位置,且部分高端型号会集成对方的功能,比如带保护功能的高边开关、带控制功能的eFuse,但核心功能存在明显差异,同时又能形成一定的协同作用。
其分类始终以“核心功能” 为根本标准:若以保护为优先,则归为eFuse;若以控制为优先,则属于HSD。
电子保险丝关键特性包括具备自恢复能力,无需像传统保险丝那样手动更换,拥有可设定的精确保护阈值,响应速度可达微秒级,部分型号还集成了欠压保护、浪涌抑制等附加功能,其设计目标始终是优先保障电路的安全性,而非追求高效的开关控制。
HSD则是 “以控制为核心的器件”,本质是 “位于高边(电源正极侧)的电子开关”,核心功能是对负载与电源的连接或断开进行控制。
它通常受MCU的GPIO等控制信号驱动,实现电机启停、灯光开关等负载的通断操作,部分HSD虽也集成了过流、过温等基础保护功能,但这些保护仅为辅助作用;
关键特性体现在低导通电阻,能有效减少功耗,具备快速开关速度以支持PWM控制,且兼容逻辑电平控制,更注重开关效率与控制灵活性,其设计目标是优先实现对负载的高效、可靠控制,保护功能仅作为附加的 “安全冗余” 存在。
引领汽车E/E架构的是上游模拟和混合芯片厂家,如德州仪器、NXP、英飞凌、瑞萨、ADI,整车厂包括特斯拉都无力进军上游,只能被动选择接受。整车厂也无所谓技术水平差异,只是在整体拥有成本(TCO)和先进架构带来的收益之间做选择。
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