發(fā)動機(jī)是整個 20 世紀(jì)汽車行業(yè)攻堅的技術(shù)核心，然而這種「硬件主導(dǎo)」的趨勢隨著軟件作用越來越突出正逐步被淡化，整個行業(yè)的競爭法則也可能被重新書寫。整車電子和軟件的重要性變強(qiáng)意味著系統(tǒng)架構(gòu)的復(fù)雜度也相應(yīng)提升，之前麥肯錫給出的數(shù)據(jù)顯示：2010 年部分車型的軟件代碼行數(shù)就達(dá)到了千萬的量級，但 2016 年這個數(shù)字就增長了 15 倍，達(dá)到了 1.5 億行左右。

整個行業(yè)正經(jīng)歷著從「硬件定義」到「軟件定義」的轉(zhuǎn)換，同時汽車智能網(wǎng)聯(lián)化的需求持續(xù)推動著汽車電子電氣架構(gòu)變革。

汽車電子底層硬件不再是由實現(xiàn)單一功能的單一芯片提供簡單的邏輯計算，而是需要提供更為強(qiáng)大的算力支持；軟件也不再是基于某一固定硬件開發(fā)，而是要具備可移植、可迭代和可拓展等特性。智能化與網(wǎng)聯(lián)化共同推動了汽車電子電氣架構(gòu)的變革，一方面是車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膬?yōu)化和實時、高速網(wǎng)絡(luò)的啟用，另一方面是 ECU（電子控制單元）的功能進(jìn)一步集成到域控制器甚至車載計算機(jī)。?

可能對絕大多數(shù)消費者而言，我們看到的是像特斯拉以及新造車勢力帶來的性能以及用戶體驗的升級，比如中控的大屏化、語音助手實時交互，提供便捷的服務(wù)，甚至你可以像使用 iPhone 一樣進(jìn)行關(guān)鍵功能的 OTA 升級，車子變得越來越像一臺架在輪子上的手機(jī)。而這種變化的背后，離不開下一代電子電氣架構(gòu)的支持。

所以不光是特斯拉們在這個領(lǐng)域進(jìn)行著多維度的深入嘗試，傳統(tǒng)主機(jī)廠、Tier 1 供應(yīng)商都在思考如何通過新一代電子電氣架構(gòu)升級實現(xiàn)智能互聯(lián)功能質(zhì)的突破。

2019 年 5 月下旬，通用汽車在底特律宣布推出全新一代電子架構(gòu)，為公司未來汽車產(chǎn)品開發(fā)中的電氣化、主動安全、車載娛樂、智能互聯(lián)以及 Super Cruise 技術(shù)升級提供系統(tǒng)支持。全新的電子架構(gòu)將率先搭載于凱迪拉克 CT5 轎車，并于 2023 年前廣泛應(yīng)用于通用汽車的全球車型。

近日，通用汽車全球電氣化產(chǎn)品、系統(tǒng)及軟硬件副總裁丹·尼科森（Dan Nicholson）接受了包括極客公園在內(nèi)的多家媒體專訪，就通用全新一代電子電氣架構(gòu)的開發(fā)始末、期間遇到的困難和挑戰(zhàn)，以及這套架構(gòu)的優(yōu)勢和特點進(jìn)行了深入交流。

大腦和神經(jīng)系統(tǒng)

「電子架構(gòu)好比車輛的「大腦和神經(jīng)系統(tǒng)」，通過高效的系統(tǒng)集成管理使汽車能夠搭載更多先進(jìn)技術(shù)，例如電氣化、主動安全、智能互聯(lián)、自動駕駛等方面的應(yīng)用，并使這些應(yīng)用更安全、快速地運行。」尼科森如是說。

之所以比作是汽車的「大腦和神經(jīng)系統(tǒng)」，是因為與整車平臺不同，電子電氣架構(gòu)幾乎連接、驅(qū)動并控制車輛的所有功能。也正是基于這樣的「基礎(chǔ)設(shè)施」，車輛才可以確保其所有子系統(tǒng)有序和諧地在一起工作。

車載電子系統(tǒng)可以追溯到 20 世紀(jì) 50 年代。當(dāng)時電氣元件剛剛開始在車輛上應(yīng)用，主要通過一些電線來連接車輛的部分部件，從而滿足部分車輛控制的簡單要求。那時，它還不能被稱為系統(tǒng)。隨著技術(shù)的快速發(fā)展，新的零部件和功能開始被集成到車內(nèi)，電子系統(tǒng)開始變得越來越復(fù)雜。它要求工程師重新思考如何規(guī)劃系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸方式，從而提高效率。

通用最早是在 20 世紀(jì) 90 年代開始開發(fā)電子架構(gòu)，以整合復(fù)雜的電線、傳感器和控制模塊。那個時候，通用品牌下的皮卡、轎車和 SUV 產(chǎn)品使用的是一套相同的電子架構(gòu)。而進(jìn)入 21 世紀(jì)以來，整個全球的汽車產(chǎn)業(yè)都被創(chuàng)新技術(shù)推著快速前進(jìn)，汽車像手機(jī)一樣被賦予了更多期待，業(yè)界和消費端都希望能在保障安全的前提下享受到更多智能互聯(lián)的功能。但這需要更具綜合性、數(shù)據(jù)處理能力更強(qiáng)的電子架構(gòu)做基礎(chǔ)，所以通用的上一代電子架構(gòu)在這樣的大背景下誕生了，目前覆蓋了通用多個品牌和開發(fā)平臺，涉及各個細(xì)分市場。

「這對我們來說是一大進(jìn)步。這套內(nèi)部代號為 Global A 的系統(tǒng)極大地提高了效率，讓我們對車輛的功能有了更集中的管理。」尼科森告訴極客公園。「只不過技術(shù)迭代速度太快，特別是電動化、智能化和互聯(lián)化的發(fā)展超出了大家的預(yù)想。而要把所有這些技術(shù)整合到車輛中，對產(chǎn)品開發(fā)，特別是支持智能通信及所有子系統(tǒng)協(xié)作的『基礎(chǔ)設(shè)施』提出新的要求。」

早在 2015 年，時任通用全球產(chǎn)品開發(fā)負(fù)責(zé)人、現(xiàn)任通用汽車總裁馬可·睿思 (Mark Reuss) 曾透露，通用正在開發(fā)全新的電子電氣架構(gòu)平臺，代號為 Global B，其中一個關(guān)鍵功能就是可以實現(xiàn)整車 OTA。而在談及整個新一代架構(gòu)開發(fā)過程中面臨的困難和挑戰(zhàn)時，尼科森表示「主要集中在如何對系統(tǒng)進(jìn)行全面調(diào)試，并將各項應(yīng)用完美地集成在一起」。因為確保電子架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)安全的關(guān)鍵之一是信息驗證，這好比控制器之間的語言，不僅要相通而且要加密交流，如果缺少精確的信息驗證步驟，這些控制器之間的通訊將被中斷。

據(jù)極客公園（ID: geekpark）了解，通用這套新架構(gòu)能夠每小時處理多達(dá) 4.5 TB 的數(shù)據(jù)量，與上一代 Global A 相比，數(shù)據(jù)處理能力提升了 5 倍。而在 100Mbs、1Gpbs 和 10Gbps 以太網(wǎng)的協(xié)助下，該架構(gòu)可以實現(xiàn)更快速的車輛內(nèi)部以及車輛與外部通信。

撬動智能網(wǎng)聯(lián)的核心力量

目前汽車所包含的電子控制單元多達(dá) 30 到 40 個，這差不多是十年前的兩倍。從驅(qū)動系統(tǒng)到打開門時點亮的小燈，這些電子控制單元可以控制車內(nèi)一切。因此軟件已成為汽車行業(yè)的最新戰(zhàn)場，它是汽車企業(yè)保持競爭力的關(guān)鍵。「通用全新一代電子電氣架構(gòu)融合了我們隊車輛軟硬件系統(tǒng)開發(fā)的思考和探索。」尼科森表示。

博世之前曾給出過汽車電子電氣架構(gòu)的演進(jìn)趨勢圖，即從最簡單的模塊化架構(gòu)，經(jīng)過整合、集中、融合的發(fā)展過程最終實現(xiàn)車載計算機(jī)和汽車云計算為中心的架構(gòu)設(shè)計。不過尼科森指出，通用在新一代電子電氣架構(gòu)開發(fā)過程中也供應(yīng)商進(jìn)行了深入探討，它能夠在全球范圍內(nèi)跨品牌應(yīng)用于不同車型，有效優(yōu)化全球產(chǎn)品陣列，目前來看是比較合適的解決方案。這套架構(gòu)可以說是混合式的，它確實存在應(yīng)用于某個域的主導(dǎo)控制器，例如控制發(fā)動機(jī)、電氣化的驅(qū)動控制器。同時也有基于位置的控制器，比如車輛尾部控制模塊主要負(fù)責(zé)管理車輛尾部的功能。

其實如果就整車 OTA 的功能實現(xiàn)來看，通用作為傳統(tǒng)汽車制造商，比特斯拉為代表的新造車勢力們還是落后了不少。而為何從 2015 年就開始部署，要四年后才推出新一代的電子電氣架構(gòu)？當(dāng)時馬可·睿思的回答是「安全」。因為在通用看來，軟件的關(guān)鍵作用及其對車輛的重要性不容小覷，在無法有十足把握的情況下不會盲目為用戶推送對制動、剎車等關(guān)鍵系統(tǒng)進(jìn)行 OTA 的功能。

而現(xiàn)在將 Global B 大方地介紹出來，并給出了上車的規(guī)劃時間，說明通用已經(jīng)解決了關(guān)鍵性的安全問題。據(jù)尼科森介紹，全新一代電子電氣架構(gòu)對標(biāo)的是航空系統(tǒng)，充分考慮了從當(dāng)前到未來的網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險，通過增加多層保護(hù)來確保系統(tǒng)安全。

通用汽車是最早創(chuàng)建全球產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)信息安全組織的汽車制造商之一，Global B 架構(gòu)由通用汽車全球團(tuán)隊共同開發(fā)，整個研發(fā)團(tuán)隊由 300 多名電氣、硬件和軟件工程師以及計算機(jī)科學(xué)家組成，研發(fā)過程中產(chǎn)生了 100 多項專利。而為了保證質(zhì)量和可靠性，通用對該架構(gòu)進(jìn)行了三種不同級別的驗證測試，哪怕由供應(yīng)商負(fù)責(zé)的零部件驗證，也是按照通用的標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格執(zhí)行。在早期模型階段，通用對整個電子架構(gòu)進(jìn)行了車輛環(huán)境驗證，以確保其在車輛環(huán)境中工作。而臺架驗證則貫穿了整個開發(fā)過程。

值得一提的是，位于通用汽車中國前瞻技術(shù)中心和泛亞技術(shù)中心的實驗室也參與了這個新系統(tǒng)的驗證和測試，確保它可以在中國的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中正常運行。

其實早在 2009 年，通用就已推出 OTA 服務(wù)，但和絕大多數(shù) OEM 一樣，主要是通過其來實現(xiàn)車在通信和車載娛樂系統(tǒng)的更新。隨著新一代電子電氣架構(gòu)的推出，在安全性得到充分保障的前提下，通用車型即將迎來整車 OTA 時代，這不得不說是一次重要的跨越和進(jìn)步。

幾乎所有基于軟件調(diào)校的車載子系統(tǒng)都能在整個車輛生命周期內(nèi)通過 OTA 來實現(xiàn)升級更新，這意味著大多數(shù)用于發(fā)動機(jī)、變速箱、車載通信、車載娛樂、駕駛操控、車身控制的電子控制單元（ECU）都可以通過 OTA 升級。當(dāng)更新或升級通知將被推送到車載信息娛樂系統(tǒng)，消費者可選擇立即更新升級，推遲或拒絕更新。?

除此之外，隨著全新電子架構(gòu)的應(yīng)用，通用未來的電動車也將因其強(qiáng)大的處理能力和能源效率而實現(xiàn)更高的續(xù)航里程。而從凱迪拉克開始，逐步推廣至通用旗下所有品牌車型上的 Super Cruise 駕駛輔助技術(shù)也將受益于新架構(gòu)高帶寬、快速通訊能力的優(yōu)勢。

未來五到十年，汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展對互聯(lián)和電子帶寬的需求將持續(xù)提高。毫無疑問，Global B 全新一代電子電氣架構(gòu)的推出，將成為通用撬動智能網(wǎng)聯(lián)市場的核心力量，它對通用在整個新出行時代戰(zhàn)略的打通提供了非常扎實的基礎(chǔ)。

據(jù)悉，通用汽車全新一代電子架構(gòu)將在中國和北美市場同步推出。凱迪拉克 CT5 將是中國市場首款搭載這一電子架構(gòu)的車型，計劃 2019 年第四季度在中國上市。到 2025 年，通用汽車全球品牌中將有超過一半的車型搭載該數(shù)字平臺，使其成為通用在中國市場最主要的電子架構(gòu)。