摘要：汽车行业正经历着从「硬件定义」到「软件定义」的转换，竞争法则正在被重新书写。 发动机是整个20世纪汽车行业攻坚的技术核心，然而这种「硬件主导」的趋势随着软件作用越来越突出正逐步被淡化，整个行业的竞争法则也可能被重新书写。整车电子和软件的重要性变强意味着系统架构的复杂度也相应提升，之前麦肯锡给出的数据显示：2010年部分车型的软件代码行数就达到了千万的量级，但2016年这个数字就增长了15倍，达到了1.5亿行左右。 整个行业正经历着从「硬件定义」到「软件定义」的转换，同时汽车智能网联化的需求持续推动着汽车电子电气架构变革。 汽车电子底层硬件不再是由实现单一功能的单一芯片提供简单的逻辑计算，而是需要提供更为强大的算力支持；软件也不再是基于某一固定硬件开发，而是要具备可移植、可迭代和可拓展等特性。智能化与网联化共同推动了汽车电子电气架构的变革，一方面是车内网络拓扑的优化和实时、高速网络的启用，另一方面是ECU（电子控制单元）的功能进一步集成到域控制器甚至车载计算机。 可能对绝大多数消费者而言，我们看到的是像特斯拉以及新造车势力带来的性能以及用户体验的升级，比如中控的大屏化、语音助手实时交互，提供便捷的服务，甚至你可以像使用iPhone一样进行关键功能的OTA升级，车子变得越来越像一台架在轮子上的手机。而这种变化的背后，离不开下一代电子电气架构的支持。 所以不光是特斯拉们在这个领域进行着多维度的深入尝试，传统主机厂、Tier 1供应商都在思考如何通过新一代电子电气架构升级实现智能互联功能质的突破。 2019年5月下旬，通用汽车在底特律宣布推出全新一代电子架构，为公司未来汽车产品开发中的电气化、主动安全、车载娱乐、智能互联以及Super Cruise技术升级提供系统支持。全新的电子架构将率先搭载于凯迪拉克CT5轿车，并于2023年前广泛应用于通用汽车的全球车型。 ▲凯迪拉克CT5轿车|官方供图 近日，通用汽车全球电气化产品、系统及软硬件副总裁丹·尼科森（Dan Nicholson）接受了包括极客公园在内的多家媒体专访，就通用全新一代电子电气架构的开发始末、期间遇到的困难和挑战，以及这套架构的优势和特点进行了深入交流。 大脑和神经系统 「电子架构好比车辆的「大脑和神经系统」，通过高效的系统集成管理使汽车能够搭载更多先进技术，例如电气化、主动安全、智能互联、自动驾驶等方面的应用，并使这些应用更安全、快速地运行。」尼科森如是说。 之所以比作是汽车的「大脑和神经系统」，是因为与整车平台不同，电子电气架构几乎连接、驱动并控制车辆的所有功能。也正是基于这样的「基础设施」，车辆才可以确保其所有子系统有序和谐地在一起工作。 ▲通用汽车全球电气化产品、系统及软硬件副总裁丹·尼科森（Dan Nicholson）|官方供图 车载电子系统可以追溯到20世纪50年代。当时电气元件刚刚开始在车辆上应用，主要通过一些电线来连接车辆的部分部件，从而满足部分车辆控制的简单要求。那时，它还不能被称为系统。随着技术的快速发展，新的零部件和功能开始被集成到车内，电子系统开始变得越来越复杂。它要求工程师重新思考如何规划系统和数据传输方式，从而提高效率。 通用最早是在20世纪90年代开始开发电子架构，以整合复杂的电线、传感器和控制模块。那个时候，通用品牌下的皮卡、轿车和SUV产品使用的是一套相同的电子架构。而进入21世纪以来，整个全球的汽车产业都被创新技术推着快速前进，汽车像手机一样被赋予了更多期待，业界和消费端都希望能在保障安全的前提下享受到更多智能互联的功能。但这需要更具综合性、数据处理能力更强的电子架构做基础，所以通用的上一代电子架构在这样的大背景下诞生了，目前覆盖了通用多个品牌和开发平台，涉及各个细分市场。 「这对我们来说是一大进步。这套内部代号为Global A的系统极大地提高了效率，让我们对车辆的功能有了更集中的管理。」尼科森告诉极客公园。「只不过技术迭代速度太快，特别是电动化、智能化和互联化的发展超出了大家的预想。而要把所有这些技术整合到车辆中，对产品开发，特别是支持智能通信及所有子系统协作的『基础设施』提出新的要求。」 早在2015年，时任通用全球产品开发负责人、现任通用汽车总裁马可·睿思(Mark Reuss)曾透露，通用正在开发全新的电子电气架构平台，代号为Global B，其中一个关键功能就是可以实现整车OTA。而在谈及整个新一代架构开发过程中面临的困难和挑战时，尼科森表示「主要集中在如何对系统进行全面调试，并将各项应用完美地集成在一起」。因为确保电子架构网络安全的关键之一是信息验证，这好比控制器之间的语言，不仅要相通而且要加密交流，如果缺少精确的信息验证步骤，这些控制器之间的通讯将被中断。 据极客公园（ID: geekpark）了解，通用这套新架构能够每小时处理多达4.5 TB的数据量，与上一代Global A相比，数据处理能力提升了5倍。而在100Mbs、1Gpbs和10Gbps以太网的协助下，该架构可以实现更快速的车辆内部以及车辆与外部通信。 撬动智能网联的核心力量 目前汽车所包含的电子控制单元多达30到40个，这差不多是十年前的两倍。从驱动系统到打开门时点亮的小灯，这些电子控制单元可以控制车内一切。因此软件已成为汽车行业的最新战场，它是汽车企业保持竞争力的关键。「通用全新一代电子电气架构融合了我们队车辆软硬件系统开发的思考和探索。」尼科森表示。 博世之前曾给出过汽车电子电气架构的演进趋势图，即从最简单的模块化架构，经过整合、集中、融合的发展过程最终实现车载计算机和汽车云计算为中心的架构设计。不过尼科森指出，通用在新一代电子电气架构开发过程中也供应商进行了深入探讨，它能够在全球范围内跨品牌应用于不同车型，有效优化全球产品阵列，目前来看是比较合适的解决方案。这套架构可以说是混合式的，它确实存在应用于某个域的主导控制器，例如控制发动机、电气化的驱动控制器。同时也有基于位置的控制器，比如车辆尾部控制模块主要负责管理车辆尾部的功能。 ▲汽车电子电气架构演进趋势|博世Bosch 其实如果就整车OTA的功能实现来看，通用作为传统汽车制造商，比特斯拉为代表的新造车势力们还是落后了不少。而为何从2015年就开始部署，要四年后才推出新一代的电子电气架构？当时马可·睿思的回答是「安全」。因为在通用看来，软件的关键作用及其对车辆的重要性不容小觑，在无法有十足把握的情况下不会盲目为用户推送对制动、刹车等关键系统进行OTA的功能。 而现在将Global B大方地介绍出来，并给出了上车的规划时间，说明通用已经解决了关键性的安全问题。据尼科森介绍，全新一代电子电气架构对标的是航空系统，充分考虑了从当前到未来的网络安全风险，通过增加多层保护来确保系统安全。 通用汽车是最早创建全球产品网络信息安全组织的汽车制造商之一，Global B架构由通用汽车全球团队共同开发，整个研发团队由300多名电气、硬件和软件工程师以及计算机科学家组成，研发过程中产生了100多项专利。而为了保证质量和可靠性，通用对该架构进行了三种不同级别的验证测试，哪怕由供应商负责的零部件验证，也是按照通用的标准严格执行。在早期模型阶段，通用对整个电子架构进行了车辆环境验证，以确保其在车辆环境中工作。而台架验证则贯穿了整个开发过程。 值得一提的是，位于通用汽车中国前瞻技术中心和泛亚技术中心的实验室也参与了这个新系统的验证和测试，确保它可以在中国的网络环境中正常运行。 其实早在2009年，通用就已推出OTA服务，但和绝大多数OEM一样，主要是通过其来实现车在通信和车载娱乐系统的更新。随着新一代电子电气架构的推出，在安全性得到充分保障的前提下，通用车型即将迎来整车OTA时代，这不得不说是一次重要的跨越和进步。 ▲ 整车OTA |官方供图 几乎所有基于软件调校的车载子系统都能在整个车辆生命周期内通过OTA来实现升级更新，这意味着大多数用于发动机、变速箱、车载通信、车载娱乐、驾驶操控、车身控制的电子控制单元（ECU）都可以通过OTA升级。当更新或升级通知将被推送到车载信息娱乐系统，消费者可选择立即更新升级，推迟或拒绝更新。 除此之外，随着全新电子架构的应用，通用未来的电动车也将因其强大的处理能力和能源效率而实现更高的续航里程。而从凯迪拉克开始，逐步推广至通用旗下所有品牌车型上的Super Cruise驾驶辅助技术也将受益于新架构高带宽、快速通讯能力的优势。 未来五到十年，汽车产业技术的快速发展对互联和电子带宽的需求将持续提高。毫无疑问，Global B全新一代电子电气架构的推出，将成为通用撬动智能网联市场的核心力量，它对通用在整个新出行时代战略的打通提供了非常扎实的基础。 据悉，通用汽车全新一代电子架构将在中国和北美市场同步推出。凯迪拉克CT5将是中国市场首款搭载这一电子架构的车型，计划2019年第四季度在中国上市。到2025年，通用汽车全球品牌中将有超过一半的车型搭载该数字平台，使其成为通用在中国市场最主要的电子架构。