丰田汽车：未来电子电气架构将采用Central & Zone方案
本文作者KenjiNishikawa，丰田电子电气架构开发部总经理，曾从事底盘控制系统（电子稳定控制系统ESC 和四轮转向4WS）开发，两次被任命为丰田欧洲电子系统业务负责人；负责过丰田所有车辆基础软件开发；参与AUTOSAR活动并成为基于AUTOSAR用于开发所有丰田车辆的基本软件指导委员会成员。
本文讲述丰田电子电气架构演进及软件平台（BSW) ，电子电气架构技术趋势及下一代电子电气架构，及新四化系统（CASE）开发挑战。
随着车辆电子电气系统复杂度大幅增加，自动驾驶系统中大量传感器产生的数据需要融合，因此需要更高计算力的ECU协同，需要设计可拓展的电子电气架构。
电子电气架构技术趋势
电子电气架构从简单的LAN到分层LAN，再发展至中央网关+域LAN，演进旨在满足复杂的系统要求及减少开发努力。联网的ECU运用通用的软件平台（基础软件BSW）。
图中缩写备注（下同）：
A：Adaptive（AUTOSAR自适应平台）
C: Classic（AUTOSAR经典平台）
N: Non-AUTOSAR（非AUTOSAR平台）
丰田电子电气架构演进及AUTOSAR BSW迁移
通过主机厂、一级供应商和二级供应商之间的分工协作，丰田专有规范与AUTOSAR 标准规范融合，并过渡到AUTOSAR标准软件。
丰田标准BSW层完全符合AUTOSAR标准， 且符合丰田新全球架构（TNGA）的要求，超过82个电子控制单元（ECU）项目和27个Tier1供应商项目（包括内部开发项目）均采用此BSW，且形成了有效的软件开发商业模式。
在软件开发过程中，OEM需要应对“大量变量设置”（包括小型车辆）、为实现全球优化的“系统工程”、“重复”短期开发。可通过随需应变的开放系统、中心化、OTA频繁更新等潜在措施来解决E/E架构中的问题。比如，采用模块化方法产生许多变量、跨域功能可解决系统/软件太大的问题、简化产品线的策略可解决Tier1供应商开发过程不灵活的问题。
电子电气架构演进路线：简单LAN（P2P）→分层LAN→中央网关+域LAN→计算平台（包括在线云）→计算平台++（包括在线云、线下云）。在此过程中需要中央ECU和Brain ECU；各功能可分配给区域ECU。
未来电子电气架构将采取中央+区域方案（Central & Zone Concept）。
目前采用基于域的E/E架构而设计的汽车，不具备空间优势，重量大，车型覆盖少，可扩展性小；而基于新一代Central& Zone方案的汽车设计，通过ECU集成降低成本，具有空间优势、轻量化、车型覆盖多、可扩展性特点，其目标是设计简单的软件插件和实现物理层变化的本地化。
Central& Zone方案可适用于自动驾驶汽车、共享汽车、人工智能、电动汽车（各国规定不同）、MaaS服务及联网等场景，这些领域的应用亦可促进Central & Zone架构演变。
在汽车新四化（网联化、自动驾驶、共享化、电动化）的趋势下，未来电子电气架构将主要用来设计信息娱乐系统、车身、ADAS系统以及动力总成/底盘系统。
高速公路自动驾驶系统
在实际发展过程中，在全球范围内测试及验证高速公路自动驾驶系统，若实现完全自动驾驶，需要进行1,420亿千米的道路测试，用2,700年的时间（平均速度为60km/h）。测试需要覆盖全球所有道路，所以必须采用压缩/压缩验证方法。
要覆盖所有道路，需利用虚拟环境来验证。比如利用计算机图形图像验证在背光和路面反光条件下能够进行“识别”；以及验证“规划/控制”能力。仿真对于矩阵式验证是十分有效的。
累计数据及仿真是验证覆盖范围的关键所在。
背光行驶场景
计算机辅助软件工程（CASE）系统开发的赋能技术能够更加紧密衔接研究（如深度学习服务器和语音识别）、预开发（如后备箱服务器）、再到开发及正式量产（中控单元及硬件升级）的各阶段。从虚拟环境（可编程控制）到量产ECU，不同计算平台间的功能性保持一致。算力的优化经过了实际功能验证和实时性能检验。
针对新四化系统开发的技术，主机厂可以负责人工智能APP开发（深度学习），一级供应商负责车载综合信息处理系统APP及高级驾驶辅助系统APP的开发，二级供应商负责云端APP（边缘计算）的开发。对主机厂来说，核心软件可以在自适应平台上运行。可升级软件（扩展功能）位于中央电控单元（ECU）。
总之，未来趋势为：
电子电气架构或许会发展成中心/区域概念
可通过将新四化系统融入到架构中实现基于域LAN架构的迁移
只有使用虚拟技术才能对新四化系统进行验证
AUTOSAR自适应软件平台必须能够运行虚拟环境中与量产ECU一样的功能。
主机厂、一级供应商和二级供应商进行分工协作，对于未来软件平台及电子电气架构的成功开发至关重要。
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