智能网联汽车电子电气架构产业技术路线图

智能网联汽车电子电气架构产业技术路线图 电动汽车产业技术创新战略联盟中国智能网联汽车产业创新联盟 汽车电子电气架构工作组 电子电气信息架构与网络工作组 2023年5月 参研单位 国汽（北京）智能网联汽车研究院有限公司、中国汽车工程学会、国汽智控（北京）科技有限公司、北京邮电大学、北京理工大学、北京国家新能源汽车技术创新中心有限公司、中国第一汽车集团有限公司、北京新能源汽车股份有限公司、华为技术有限公司、中兴通讯股份有限公司、武汉路特斯科技有限公司、岚图汽车科技有限公司、网络通信与安全紫金山实验室、博世汽车部件(苏州)有限公司、惠州市德赛西威汽车电子股份有限公司、上海鲲宜软件技术有限公司、紫光展锐（上海）科技有限公司、东软睿驰汽车技术（上海）有限公司、博泰车联网科技（上海）股份有限公司、华砺智行（武汉）科技有限公司、极氪汽车(宁波杭州湾新区)有限公司、宇通客车股份有限公司、天海汽车电子集团股份有限公司、上海科络达云软件技术有限公司、清华大学深圳国际研究生院、中国信息通信研究院、北汽福田汽车股份有限公司、北京交通大学、普华基础软件股份有限公司、上海仰望平凡科技有限公司、长城汽车股份有限公司、合众新能源汽车股份有限公司、重庆长安汽车股份有限公司、中国汽车工程研究院股份有限公司 编写组成员 唐风敏、丛炜、朱海龙、曹万科、刘璟、邹广才、李秋霞、赵立金、刘国芳、刘德舟、常伟、刘兴亮、李红、靳龙辉、王翔宇、冷卫杰、董玉廷、赵琳、王勇、鲍振标、韩可强、黄小云、王磊、包哈达、谢晓、樊琛、黄韬、鲁京京、黄成凯、张旭东、李克、高长胜、李超、林源、李长龙、孔祥明、张兆龙、孙江辉、王颖鑫、王孟轩、刘建业、李玉鹏、李振、白平在、陈晓、宋超、李雪峰、丁先山、尹扬、叶淼波、张贵海、司华超、方伟家、张华宇、严园园、李庆、李迎宾、王存跃、孔德刚、和林、邱安崇、王碧、黄军、梁迪、林永彬、甘庆忠、陈翠兰、唐侨、叶浩宇、周晓萌、吴胜武、朱勇旭、刘威、闻继伟、刘德宽、时红仁、张瑜、顾照泉、任学锋、殷凡、彭方强、张伟云、赵公旗、李剑峰、康金灿、章鑫杰、聂晟、李志恒、张凯、李巍、何巍、张立峰、李明辉、葛文奇、李宗辉、杨冬、赵亚涛、罗青松、陈浩鑫、贾承前、彭双印、胡斌、张良、王静、刘建峰、王野、侯亚飞、蒋峰、雷剑梅、刘杰、徐维 前言 智能网联汽车成为全球汽车产业战略重点，各类新技术加速在汽车上融合应用，汽车智能化功能越来越多，汽车电子电气架构随之持续演进，有着向中央集中式架构及车路云一体化系统架构进化的趋势，同时软件架构通过服务化逐步实现分层解耦，通信升级确保智能网联汽车海量数据的高速传输。 《智能网联汽车电子电气架构产业技术路线图》的研制立足于智能网联汽车新型电子电气架构，新型电子电气架构本质是为车端提供一个面向服务的分布式异构计算平台，涵盖汽车电子软件架构、硬件架构和通讯架构等要素。 本报告在中国汽车工程学会、电动汽车产业技术创新战略联盟（CAEV）和中国智能网联汽车产业创新联盟（CAICV）的支持和指导下，通过CAEV汽车电子电气架构工作组和CAICV电子电气信息架构与网络工作组的通力合作，历时一年多，由来自三十多家参研单位的一百余名专家倾力研制。 最后，感谢参与《路线图》编撰、研讨、审核修订的全体专家的努力和贡献！感谢编写组牵头单位国汽（北京）智能网联汽车研究院有限公司、国汽智控（北京）科技有限公司、北京邮电大学、北京理工大学、北京国家新能源汽车技术创新中心有限公司的专家和老师的颇具成果的贡献！感谢广州汽车集团汽车工程研究院侯旭光、奇瑞汽车股份有限公司石瑞林、北京理工大学邹渊、中汽研（天津）汽车工程研究院有限公司韩光省、中国信息通信研究院技术与标准研究所张恒升、普华基础软件股份有限公司解决方案中心陈永钢、武汉光庭信息技术股份有限公司新能源事业部技术中心钟国华对本报告的评审及专业指导！ 目录 第1章概论5 1.1行业背景5 1.2新型电子电气架构（EEA）定义6 1.3总体研究目标和范围7 第2章产业发展概况9 2.1产业发展现状10 2.2产业链概况18 2.3政策和标准33 2.4产业技术发展趋势45 2.5问题和挑战55 第3章关键技术体系59 3.1软件架构关键技术59 3.2硬件架构关键技术84 3.3通信架构关键技术1100 3.4车路云协同关键技术149 3.5电子电气架构相关安全体系1555 第4章开发与测试流程方法及工具（PMT）167 4.1基于模型的汽车电子电气系统设计理论基础167 4.2架构开发模式和开发流程1711 4.3架构测试流程1733 4.4开发和测试工具链1811 第5章产业技术发展路线图：预期目标和实现路径1942 5.1产业发展总体路线1942 5.2软件架构发展路线199 5.3硬件架构发展路线206 5.4通信架构发展路线2177 5.5车路云协同发展路线2222 5.6电子电气架构相关安全体系发展路线2255 第6章总体发展建议2322 参考文献2366 英文术语、英文名词缩略语对照表239 1.1行业背景 上世纪80年代起随着汽车电子技术的快速发展，电子控制单元（ECU）逐渐成为汽车的核心组成部分。汽车电子技术的演进历经从最早的发动机管理单元（EMS）、到防抱死控制系统（ABS）、到智能车控、智能驾驶、智能座舱和智能网关域控制器，以及智能传感器、智能执行器和线控系统等。 近年来，在国家产业政策的引导和扶持下，以节能环保为代表的新能源汽车得到发展机遇。同时，在物联网（IoT）和IT技术的推动下，智能驾驶及智能网联技术在汽车行业得到广泛应用，使汽车从简单的代步工具逐步演变为用户移动出行的智能伴侣—智能网联汽车，如图1-1所示。 图1-1智能网联汽车发展趋势 目前，智能网联汽车正从单车智能向车路云协同的方向转变。智能网联汽车不仅与基础设施网联通信，而且可进行更广泛的网联（V2V、V2I、V2P、V2N）。可以预见，智能网联汽车远期形态将向“车路云网图”协同发展模式演进。当云端得到充分发展后，车云通信技术可支持高实时、高可靠、低延时、大带宽的数据传输时，车端与5G、边缘计算和云计算技术可做到真正融合。同时，支持高级别自动驾驶和车路云协同的智能网联汽车要求电子电气架 构在车载算力集中、车路云多源算力分配、时间敏感关键信息流、多核多任务软件架构等方面提供相应的技术支撑能力。 智能网联汽车的电动化、网联化、智能化、共享化发展需求对汽车电子电气架构（EEA）的技术演进和变革提出创新要求，也促进汽车电子电气架构技术向“软件定义汽车”方向逐步演绎和进化。 汽车电子电气架构的发展历程和趋势总体上正在从分布式架构向域集中式架构、中央集中式架构、车路云一体化架构发展，如下图1-2。 图1-2汽车EEA发展路线1 1.2新型电子电气架构（EEA）定义 智能网联汽车新型电子电气架构区别于传统汽车的电子电气架构，其本质是为车端提供一个异构的分布式面向服务的计算平台，涵盖汽车电子软件架构、硬件架构和通讯架构等要素。 传统电子电气架构集合应用场景需求、功能逻辑实现、网络通讯拓扑、线束连接等，包含电子电器部件以及建立这些部件之间的交互机制的过程。在功能需求、法规和设计要求等特定约束下，通过对功能、性能、成本、装配等各方面进行分析，得到优化的电子电气系统 1研究报告《智能网联汽车新型电子电气架构标准化需求研究》，全国汽车标准化技术委员会，2022。 解决方案。而智能网联汽车新型电子电气架构以软件架构为核心，以支撑汽车进入“软件定义汽车”的新愿景。 其中，软件架构层面采用面向服务架构（SOA）作为车端软件系统的架构风格，通过服务化对功能逻辑进行封装，通过服务组合方式进行软件集成，通过软件集中化、一体化、横向化和敏捷化管理降低软件开发成本，提高软件架构的可组合扩展性等，加快智能网联汽车场景应用的快速迭代更新；在硬件架构层面采用域控制器、区域控制器和中央计算平台等高性能大算力平台为支撑，在提升算力的同时实现硬件平台的集成化、通用化和标准化，为软件服务灵活部署和运行提供高效能的物理平台；在车载通讯架构层面，以太网作为骨干网络，采用SOME/IP（ScalableService-orientedMiddlewareoverIP，可扩展面向服务的通信中间件协议）或DDS（DataDistributionService，用于数据分发/订阅的通信中间件协议和应用程序接口标准）面向服务通讯中间件，融入TSN（Time-SensitiveNetwork，时间敏感网络）、安全等技术，确保智能网联汽车海量数据的高速传输；在信息物理层面，借助5G无线通信、车规级边缘云、数字孪生、安全以及实现车路云同步的数字底座等技术，形成车路云一体化集中计算能力。 1.3总体研究目标和范围 《智能网联汽车电子电气架构产业技术路线图》（后简称《路线图》）的研制旨在推进新一代电子电气架构技术、标准、工具链和产业发展等方面的合作研究，集聚产业链及产学研各方力量，促进电子电气架构共性技术研究，在产业内促成友好互助的技术交流势态和开放共享的产业合作模式，支撑国家汽车强国建设工作。《路线图》总体研究目标为： 1.适应新一代智能网联汽车技术及其应用场景的特点，如智能驾驶、智能座舱、新能源驱动、“车路云网图”协同、共享出行； 2.研究产业生态发展趋势，立足现状，促进产业生态不断完善，可持续发展； 3.研究汽车新型电子电气架构的关键技术体系，主要包括软件架构、硬件架构、通信架构等； 4.研究汽车电子电气架构设计方法论以及开发测试的流程、方法和工具； 5.促进将信息安全、功能安全和预期功能安全融入到架构开发和系统升级中； 6.对智能网联汽车电子电气架构的产业和技术发展路线给予预判和发展建议。 围绕上述研究目标，本报告从产业发展、关键技术体系、开发测试流程方法工具、发展路线四大部分展开研究，覆盖智能网联汽车电子电气架构产业和技术的发展现状与目标，引领行业对新一代汽车电子电气架构技术演进和产业促进的思考、探索和践行，促进产业创新、跨界融合、共享生态，为从业者及决策部门提供智能网联汽车基础平台智库。 同时，《路线图》中的关键技术体系将聚焦于新型电子电气架构，重点介绍软件架构、硬件架构、通信架构、车路云协同中的关键技术，以及纵贯电子电气架构的信息安全、功能安全和预期功能安全核心流程和关键技术。 《路线图》整体内容结构如下图1-3所示。 图1-3《路线图》整体内容结构 第2章产业发展概况 表2-1产业发展概况导读 2.1产业发展现状 2.1.1国外整体产业发展现状2.1.2国内整体产业发展现状2.1.3国内外架构整体方案对比 2.2产业链概况 2.2.1产业链综述2.2.2软件架构产业链2.2.3硬件架构产业链 1.域控制器2.域控制器芯片3.感知传感器 2.2.4通信架构产业链 1.综述2.传统总线芯片3.汽车以太网芯片4.汽车以太网设备-TSN网络设备 2.3政策和标准 2.3.1政策 1.全球智能网联汽车产业政策概况2.全球智能网联汽车产业发展支持体系3.智能网联汽车产业政策的若干建议 2.3.2标准 1.软件架构标准化组织和软件平台规范2.接口标准化与互操作性3.车载总线标准化组织和标准4.功能安全/预期功能安全标准5.信息安全标准法规 2.4产业技术发展趋势 2.4.1电子电气架构演进2.4.2整车计算平台形态演进2.4.3构建SOA（面向服务架构）2.4.4通信架构升级2.4.5功能安全、网络安全升级2.4.6计算芯片短期分化与长期融合 2.5问题和挑战 2.1产业发展现状 2.1.1国外整体产业发展现状 关于汽车电子电气架构演进，行业内讨论最多的是博世提出的电子电气架构发展六阶段，如图2-1所示。博世将整车EEA划分为六个阶段：模块化（Modular）、集成化（Integration）、域集中（DomainCentralization）、域融合（DomainFusion）、整车中央计算平台（VehicleCom