一.电气架构总线的发展历史
汽车电子电气架构总线的发展历史主要经历了以下阶段：
1. 早期简朴连接阶段：
- 在汽车电子技术发展的早期，汽车上的电子装备较少，各部件之间的通讯需求简朴。比如最早的汽车电气系统中，大概只有简朴的灯光、点火等系统，这些系统之间的连接主要是通过一些简朴的导线直接连接，没有形成统一的总线架构。这种方式使得车辆内部的线路复杂且混乱，倒霉于汽车电子系统的扩展和维护。
2. LIN 总线阶段：
- 诞生配景：随着汽车电子装备的渐渐增加，必要一种相对简朴且本钱较低的总线技术来满足车内一些低速率、低复杂性的电子装备之间的通讯需求。
- 特点与应用：LIN（Local Interconnect Network）总线是一种低本钱的串行通讯总线，主要用于汽车中的一些非关键性功能，如车门控制、车窗升降、座椅调节等。它的传输速率相对较低，一样平常在 20Kbps 以下，但具有布局简朴、本钱低、可靠性高的长处，得当那些对数据传输速率要求不高的电子装备之间的通讯。
3. CAN 总线阶段：
- 诞生配景：20 世纪 80 年代，汽车电子系统变得越来越复杂，对通讯的实时性、可靠性和抗干扰性提出了更高的要求。传统的简朴连接方式和 LIN 总线已经无法满足这些需求，因此 CAN（Controller Area Network）总线应运而生。
- 特点与应用：CAN 总线是一种具有高可靠性和实时性的串行通讯总线，它采用了多主通讯模式，即多个节点可以同时发送和接收数据，并且具有错误检测和纠错功能，可以或许在恶劣的汽车电子环境下稳定工作。CAN 总线的传输速率较高，一样平常在 125Kbps 到 1Mbps 之间，广泛应用于汽车的发动机控制、制动系统、底盘控制等关键电子系统中，成为了汽车电子电气架构中最重要的总线之一。
4. FlexRay 总线阶段：
- 诞生配景：随着汽车对安全性和实时性要求的进一步提高，特殊是在一些高级驾驶辅助系统（ADAS）和自动驾驶系统中，必要一种具有更高带宽和更强实时性的总线技术。
- 特点与应用：FlexRay 总线是一种高速、可靠的总线系统，具有较高的带宽和确定性的通讯耽误，可以或许满足汽车对实时性和可靠性的严酷要求。它主要应用于一些对通讯性能要求较高的汽车电子系统，如线控转向、线控制动、自动驾驶等系统。但是，由于 FlexRay 总线的本钱较高，其应用范围相对较窄。
5. 以太网总线阶段：
- 诞生配景：随着汽车智能化和网联化的发展，汽车必要传输大量的数据，如高清视频、音频、传感器数据等，传统的总线技术已经无法满足这些高带宽的需求。同时，汽车与外部网络的连接也越来越紧密，必要一种可以或许与外部网络兼容的总线技术。
- 特点与应用：以太网总线具有高带宽、易于与外部网络连接等长处，其传输速率可以到达 100Mbps 乃至更高。在汽车电子电气架构中，以太网总线主要用于车内的高速数据传输，如车载娱乐系统、智能座舱、高级驾驶辅助系统等。此外，以太网总线还可以用于汽车与外部网络的连接，实现车辆的长途控制、诊断和升级等功能。
6. 面向未来的发展趋势：
- 域会合式和中央计算式架构下的总线融合：随着汽车电子电气架构向域会合式和中央计算式架构发展，差别的总线技术将在同一辆汽车中协同工作。比方，CAN 总线、LIN 总线等传统总线技术将继续用于一些对实时性要求不高的电子装备，而以太网总线等高速总线技术将用于车内的高速数据传输和与外部网络的连接。
- 更高带宽和更低耽误的需求：随着自动驾驶技术的不断发展，对总线的带宽和耽误要求将越来越高。未来的汽车电子电气架构总线将不断提高传输速率，低沉通讯耽误，以满足自动驾驶系统对数据传输的严酷要求。
- 与车联网的深度融合：汽车与车联网的连接将越来越紧密，汽车电子电气架构总线将与车联网技术深度融合，实现车辆与车辆（V2V）、车辆与底子办法（V2I）之间的高速通讯，为智能交通和自动驾驶提供更好的支持。
二.各类型总线的特点、带宽速率、应用域、应用零件
以下是常见汽车电气架构总线的特点、带宽速率、应用域及应用零件：
1. CAN总线（Controller Area Network）：
- 特点：
- 高可靠性：采用差分信号传输，具有较强的抗干扰本领，能在噪声环境下稳定运行。
- 实时性强：具有较低的耽误和可猜测的通讯时间，适用于对实时性要求较高的应用。
- 多节点通讯：支持多个节点同时举行通讯，每个节点可以发送和接收消息。
- 灵活性好：支持节点的热插拔，可以方便地增加或删除节点。
- 带宽速率：一样平常分为高速CAN和低速CAN。高速CAN的速率通常为500kbps-1mbps，在一些较新的应用中能到达；低速CAN通常为125kbps。
- 应用域：广泛应用于车身电子系统、引擎控制系统、传感器和执行器之间的通讯等。比方驾驶信息显示、空调控制、故障诊断等系统。
- 应用零件：包罗发动机控制模块、制动系统控制模块、车身控制模块、仪表盘等。
2. LIN总线（Local Interconnect Network）：
- 特点：
- 本钱低：是一种低本钱的串行通讯网络协议，几乎所有的车规MCU都支持，可低沉车辆电子系统的本钱。
- 单主多从：网络中一个主节点控制多个从节点，主节点有权发起通讯，从节点只能响应主节点的哀求。
- 通讯协议简朴：相比CAN总线，LIN总线的通讯协议较为简朴，开发和维护难度较低。
- 支持低带宽应用：适用于对数据传输速率要求不高的场景。
- 带宽速率：最高为20kb/s，属于低速总线（A类）。
- 应用域：主要用于汽车的车身电子系统，如车门、天窗、座椅、雨刮器、灯光等控制。
- 应用零件：车门控制模块、天窗控制模块、座椅调节模块、雨刮器控制模块等。
3. CAN-FD（CAN Flexible Data-rate）：
- 特点：
- 继续CAN特性：继续了CAN总线的主要特性，如可靠性、实时性等，同时在数据传输方面举行了改进和升级。
- 带宽提升：将CAN的每帧8字节数据提高到64字节，带宽得到显著提升，可满足汽车电子系统日益增长的数据传输需求。
- 速率可变：支持灵活的数据速率，在仲裁阶段速率与传统CAN总线雷同，在数据传输阶段速率更高，最高可达8mbps。
- 带宽速率：仲裁阶段速率可达1Mbps，数据传输阶段速率最高可达8mbps。
- 应用域：适用于对数据传输速率和带宽要求较高的汽车电子系统，如高级驾驶辅助系统、智能座舱系统等。
- 应用零件：自动驾驶传感器、智能座舱的中控显示屏、高级驾驶辅助系统的控制模块等。
4. FlexRay总线：
- 特点：
- 高带宽：每个通道的最大数据传输率到达10mbps，可以或许满足汽车对高速数据传输的需求。
- 确定性：将变乱触发和时间触发两种方式相联合，具有确定的通讯时间和可猜测的网络举动，适用于对实时性和可靠性要求极高的线控系统。
- 冗余布局：提供两个独立信道，采用双信道冗余布局，具备故障容错本领，提高了系统的可靠性和安全性。
- 带宽速率：10mbps。
- 应用域：适用于线控操纵，如发动机控制、ABS、制动、悬架等对实时性和可靠性要求极高的系统。
- 应用零件：线控转向系统的控制模块、线控制动系统的控制模块、发动机管理系统等。
5. Ethernet（车载以太网）：
- 特点：
- 高带宽：具有高带宽、高传输速率的特点，可以或许满足汽车电子系统对大量数据传输的需求，如高清视频、音频等。
- 易于扩展：基于以太网技术，具有良好的扩展性和兼容性，方便与其他电子装备和系统举行集成。
- 支持多种应用：不仅可以用于车辆内部的通讯，还可以支持车辆与外部网络的连接，实现车联网等功能。
- 带宽速率：10/100/1000Mbps乃至更快。
- 应用域：主要应用于中央域控制器、智能座舱域、自动驾驶域、网关等，是未来整车总线的发展趋势。
- 应用零件：中央域控制器、智能座舱的多媒体系统、自动驾驶的计算平台、车载网关等。
6. MOST总线（Media Oriented Systems Transport）：
- 特点：
- 高速传输：是一种专门针对车内利用而开发的、服务于多媒体应用的数据总线技术，传输速率可达22.5Mbps以上，可以或许满足音频、视频等多媒体数据的高速传输需求。
- 环形布局：以环形串联布局连接各个控制单元，信号单方向传输，形成闭合回路。
- 抗干扰本领强：采用光纤作为传输介质，不受电磁辐射干扰，信号传输稳定。
- 带宽速率：可达22.5Mb/s以上。
- 应用域：主要应用于汽车的多媒体和导航系统，如音响、收音机、导航等娱乐系统。
- 应用零件：车载音响系统、车载导航系统、多媒体控制模块等。
7. VAN总线（Vehicle Area Network）：
- 特点：
- 传输介质简朴：利用相对简朴的传输介质，低沉了系统的本钱和复杂性。
- 可靠性高：具有突出的可靠性、实时性和灵活性，数据通讯稳定。
- 带宽速率：在40m内，传输速度可达1mbps。
- 应用域：可广泛应用于汽车门锁、电动车窗、空调、自动报警、娱乐控制等场景。
- 应用零件：车门锁控制模块、电动车窗控制模块、空调控制模块、自动报警装置等。
三.汽车电子电气架构总线的未来发展趋势
汽车电子电气架构总线的未来发展趋势呈现出多方面的特点，具体如下：
1. 更高的带宽和数据传输速率：
- 缘故起因：随着汽车智能化、网联化的不断发展，车辆必要传输大量的数据，如高清视频、传感器数据、自动驾驶相干的实时信息等，对总线带宽和数据传输速率的要求越来越高。
- 体现：以太网总线技术将得到更广泛的应用和进一步的发展，其传输速率不断提升，以满足日益增长的数据传输需求。同时，新的总线技术或现有总线技术的改进版本也大概会出现，提供更高的带宽和更快的数据传输本领。
2. 向会合化和域融合发展：
- 会合化：电子电气架构将继续向会合式发展，更多的功能将集成到少数几个强大的中央控制器或域控制器中。这意味着总线架构必要支持这种会合化的趋势，可以或许高效地连接中央控制器与各个传感器、执行器以及其他电子装备，实现快速的数据传输和会合控制。比方，未来大概会出现更强大的车载计算机，将多个域的功能集成在一起，通过高速总线举行通讯和控制。
- 域融合：差别的功能域之间的融合将进一步加深，如动力域、底盘域、车身域等大概会渐渐合并或协同工作，这就必要总线可以或许支持跨域的数据传输和通讯，实现整车功能的高度集成和协同控制。
3. 更强的实时性和可靠性：
- 实时性：对于自动驾驶、高级驾驶辅助系统等关键应用，实时性是至关重要的。未来的总线技术必要保证数据的实时传输和处理，淘汰耽误，确保车辆可以或许实时响应各种环境。比方，采用时间敏感网络（TSN）技术等，对数据传输举行优先级排序和时间同步，以满足实时性要求。
- 可靠性：汽车行驶环境复杂，对电子系统的可靠性要求极高。总线系统必要具备强大的抗干扰本领、错误检测和纠错本领，以确保数据传输的准确性和稳定性。冗余筹划也将在总线系统中得到更广泛的应用，比方冗余的通讯线路、控制器等，提高系统的可靠性和容错本领。
4. 与车联网的深度融合：
- 车与车通讯（V2V）和车与底子办法通讯（V2I）：汽车将与其他车辆以及道路底子办法举行更广泛的通讯，这必要总线系统可以或许支持与外部网络的高速、安全连接。比方，通过 5G 等通讯技术与车联网平台举行通讯，实现车辆之间的信息共享、协同驾驶以及交通讯息的获取等功能，提高交通效率和安全性。
- 长途控制和升级：车辆的长途控制和软件升级将变得更加普遍，总线系统必要支持长途通讯和数据传输，以便车辆制造商和服务提供商可以或许对车辆举行长途诊断、维护和软件更新。这不仅可以提高车辆的可用性和可靠性，还可以为用户提供更好的服务体验。
5. 软硬件解耦和标准化：
- 软硬件解耦：为了提高开发效率、低沉本钱和增强系统的可扩展性，汽车电子电气架构将进一步实现软硬件解耦。总线技术必要支持这种解耦，使得硬件和软件可以独立开发和升级，通过标准化的接口举行通讯和交互。
- 标准化：随着汽车电子系统的复杂性不断增加，标准化将变得更加重要。总线技术的标准化可以确保差别厂商的装备之间的兼容性和互操纵性，低沉开发本钱和风险。未来大概会出现更多的行业标准和规范，推动总线技术的发展和应用。
6. 安全性和隐私保护的强化：
- 安全性：随着汽车与外部网络的连接越来越紧密，网络安全威胁也日益增加。总线系统必要具备强大的安全防护本领，包罗数据加密、身份认证、访问控制等，防止数据被窃取、篡改或恶意攻击。同时，对于关键的安全系统，如制动系统、转向系统等，必要采用独立的安全总线或安全机制，确保其不受网络攻击的影响。
- 隐私保护：车辆网络和传输大量的用户数据，如位置信息、驾驶习惯等，隐私保护将成为重要的关注点。总线系统必要确保用户数据的安全存储和传输，服从相干的隐私法规和标准，保护用户的隐私权益。
四.各主要车厂制造商的电气架构总线及特点举例
以下是一些主要新能源车制造商的电气架构总线特征：
1. 特斯拉：
- 位置划分式架构：特斯拉的电气架构不是按传统的功能区划分总线，而是按照位置划分。比方，有前车身电脑、左车身电脑、右车身电脑。前车身电脑负责整车前机舱的供电和控制；左车身电脑控制车辆左侧的相干功能，右车身电脑控制车辆右侧的功能。这种划分方式使得车辆的电气控制更加会合和简便，淘汰了复杂的功能区之间的交互和协调题目。
- 高集成度：特斯拉在电气架构上寻求高集成度，淘汰了电子控制单元（ECU）的数量和线束长度，提高了系统的可靠性和可维护性。其车型从 Model S 到 Model 3 等，不断优化电气架构，Model 3 的线束长度大幅低沉，低沉了车辆本钱，同时也更有利于整车的智能化控制和软件升级。
- 以太网应用：特斯拉较早地在车辆中大量应用以太网技术，用于实现高速数据传输。比方，其信息娱乐系统、驾驶辅助系统等对数据传输速率要求较高的部分，通过以太网举行通讯，满足了车辆智能化功能对大量数据传输的需求。
2. 蔚来：
- 多种总线共存：蔚来汽车的电气架构中，CAN、LIN、以太网等多种总线共存。CAN 总线仍然是主要的通讯方式，用于动力总成、底盘控制等关键系统的通讯；LIN 总线主要用于一些对数据传输速率要求不高的系统，如灯光、门窗等的控制；以太网则用于娱乐系统和高级驾驶辅助系统（ADAS）等数据量大、对传输速率要求高的系统。
- 向域控架构演进：蔚来不断推进电子电气架构向域控架构演进。在新一代的车型中，开始采用自研的域控制器，如底盘域控制器等，将多个相干的功能集成到一个域控制器中，提高了系统的集成度和协同工作本领，同时也为实现更高级别的自动驾驶和智能化功能奠定了底子。
3. 小鹏：
- 中央超算+地区控制架构：小鹏汽车采用中央超算+地区控制的硬件架构，中央超算平台负责整车的智能运算和控制，地区控制器则负责特定地区的功能控制和数据处理。这种架构提高了车辆的智能化水平和算力利用率，同时也低沉了车内线束的复杂度。
- 高速通讯网络：为了适应智能汽车的发展需求，小鹏汽车构建了高速通讯网络，确保车辆内部各个系统之间的数据传输快速、稳定。在软件架构方面，采用整车级分层式软件架构，将底层软件和底子软件与上层的应用软件分离，便于新功能的开发和迭代。
- 不断升级的电子电气架构：小鹏汽车的电子电气架构不断升级演进，从最初的分布式架构，到引入功能域控制器的架构，再到如今的中央超算+地区控制架构，不断提升车辆的智能化水平和电子电气系统的性能。
4. 比亚迪：
- 分布式与会合式联合：比亚迪的新能源汽车电气架构采用分布式与会合式相联合的方式。在一些传统的系统，如车身控制、底子的动力系统等方面，仍然采用分布式的控制方式，保证系统的可靠性和稳定性；而在一些新兴的功能，如智能驾驶辅助、智能座舱等方面，则采用会合式的控制方式，提高系统的集成度和智能化水平。
- 自主研发的总线技术：比亚迪在总线技术方面举行了大量的自主研发，拥有本身的总线协媾和通讯技术。比方，其新能源汽车的 CAN 总线系统颠末优化和改进，提高了数据传输的速率和可靠性，满足了车辆各种功能的需求。
- 高安全性：比亚迪非常注重电气架构的安全性，在总线通讯、电子控制单元等方面采用了多种安全措施，如加密通讯、冗余筹划等，确保车辆在各种复杂的工况下都能安全、稳定地运行。
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