汽车电子控制系统的发展趋势与挑战

摘要：随着汽车智能化、电动化的不断发展，电子控制系统已成为现代汽车的核心。本文分析了汽车电子控制系统的发展趋势，指出集中式电子电气架构、高性能计算平台是未来的主要方向，同时，电子控制系统复杂性不断增加、可靠性和安全性要求提高等挑战日益凸显。应对挑战需要加强顶层设计优化系统架构，突破关键核心技术，汽车电子控制系统的创新发展，对提升汽车产业核心竞争力、推动智能网联汽车产业健康发展具有重要意义。

关键词：汽车；电子控制系统；发展趋势；挑战对策

引言：近年来，随着科技的不断发展，汽车技术和电子技术不断的革新，现代轿车为了提升车辆动力性，经济性，安全性，舒适度，并且降低废气排放污染而应用了电子控制。当前，以智能化、网联化、电动化为主要特征的“新四化”浪潮席卷全球汽车产业，对汽车电子控制系统提出了更高要求，准确把握汽车电子控制系统的发展趋势，积极应对未来发展挑战，对于汽车产业转型升级、构建新型产业生态具有重要意义。

一、汽车电子控制系统的发展趋势

（一）集中式电子电气架构

当前，汽车电子控制系统正在从分布式向集中式电子电气架构（EEA）转变，分布式 EEA 存在数据交互复杂、系统冗余等问题，已难以满足智能化、网联化背景下信息高度融合、功能深度协同的需求。集中式EEA通过域控制器取代传统的分布式电子控制单元（ECU），可以实现软硬件解耦、功能集中部署，域控制器负责特定功能域内的计算和执行任务，多个域控制器通过高速以太网进行数据交换，这种架构可以显著提升系统运行效率，实现功能的灵活配置、快速迭代。

（二）高性能计算平台

智能网联时代，海量车载数据处理、复杂算法运行对车载计算平台提出了极高要求，芯片性能已成为制约汽车智能化发展的瓶颈，高性能计算芯片和平台是提升整车智能化水平、推进自动驾驶落地的关键支撑。GPU、FPGA、ASIC等芯片凭借高算力、低功耗、可编程等特点，在自动驾驶、智能座舱等领域得到广泛应用，以英伟达Drive AGX为代表的车规级人工智能计算平台，可支持L2+到L5级自动驾驶，算力高达1000TOPS，特斯拉FSD芯片专为自动驾驶设计，可实现图像处理、目标检测、路径规划等关键功能。国内如地平线征程系列芯片，基于车规级异构计算架构，可同时支持自动驾驶和智能座舱。

二、汽车电子控制系统面临的挑战

（一）复杂性不断增加

随着电子电气架构的演进，软硬件技术不断迭代，汽车电子控制系统的复杂程度持续增加。以域控制器为核心的集中式EEA，需要打通动力、底盘、车身、座舱等各个子系统，实现跨域融合和多模态信号交互，对系统集成和优化提出了更高要求，智能网联汽车需要实现大量环境感知、决策规划、智能交互功能，相关算法模型、软件系统日益庞大，复杂性增加导致电子系统的开发周期延长、成本上升。据统计，一些高端车型电子系统开发成本已占整车成本的40%左右，软件代码量超过1亿行，开发验证手段也从传统的实车道路测试，拓展到软硬件协同仿真、实时运行监控等，电子系统复杂度的提升，对整车企业的系统集成能力、供应链管理水平提出了更高要求。主机厂需要加强核心技术攻关和顶层设计，完善研发流程和标准规范，构建跨界协同的创新体系，化解复杂性带来的挑战。

（二）可靠性和安全性要求提高

汽车电子控制系统事关整车品质和行驶安全，必须保证高可靠性和安全性，然而，随着电子电气架构集中化、软件复杂度增加，电子系统一旦出现故障，极易引发连锁反应，导致整车功能失效，特别是L3及以上自动驾驶，对系统的容错能力、环境适应性提出了极高要求，恶劣工况、极端环境可能诱发软硬件错误，威胁行车安全。电子系统的网联化特征也使其面临网络安全风险，黑客入侵、数据篡改、恶意控制等网络攻击事件时有发生，电子系统可靠性、功能安全与网络安全已经成为自动驾驶量产落地的主要掣肘，工信部发布的《车联网网络安全和数据安全标准体系建设指南》，从整车、电子部件、数据、通信等方面规定了详细的安全要求。国际标准ISO26262以量化的安全度量为基础，对汽车功能安全提出了严格规范，主机厂需建立完善的安全管理体系，将安全设计理念贯穿电子系统全生命周期，通过加密认证、异常监测、冗余备份等技术手段，持续提升系统的鲁棒性和网络防护能力[1]。

三、汽车电子控制系统的发展对策

（一）加强顶层设计，优化系统架构

应对复杂性挑战，必须进一步强化电子电气架构的顶层设计和系统集成优化，主机厂作为整车集成商，要从战略高度统筹规划电子电气架构，前瞻性地考虑软硬件技术迭代、跨代产品升级等因素，在充分论证的基础上，选择合理的领域划分方案，兼顾系统性能、成本、开发周期、可扩展性等因素。基于通信矩阵、系统组合优化技术，建立系统级虚拟集成验证平台，在虚拟环境中评估架构设计方案，优化系统集成方式，引入模型驱动设计、软硬件协同仿真等新方法，提升系统设计开发效率，积极采用车载以太网等新型总线技术，提升系统带宽和可靠性，为未来智能驾驶、V2X等功能预留充分空间[2]。

（二）突破关键技术，掌握核心自主权

面向智能网联时代，国内汽车产业需要加快关键核心技术突破，掌握电子控制系统的自主可控权，目前，我国在车规级芯片、基础软件、操作系统等领域仍存在明显短板，核心技术对外依存度高，要紧紧抓住新一轮科技革命和产业变革机遇，发挥新型举国体制优势，集中力量攻克“卡脖子”难题。发挥头部企业引领作用，加强产学研协同创新，加快构建自主可控的核心技术体系和产业链，聚焦高性能计算芯片、车载操作系统、海量数据处理算法等短板领域，突破一批“从0到1”的原创技术，鼓励传统车企与互联网、人工智能企业跨界融合，促进前沿技术与产业应用深度对接。

结语：

电子化、智能化、网联化已经成为汽车产业发展的必由之路，随着以集中式EEA、高性能计算平台为代表的新一代电子电气架构加速落地，汽车正在从机械化走向信息化、智能化。在构建新发展格局、推动高质量发展的新征程中，打造安全、高效、可持续发展的汽车电子控制系统，提升产业核心竞争力，我国必将在未来全球汽车产业竞争中占据制高点。

参考文献

[1] 周伟，陈旭乾，葛成华.汽车电子电气架构的发展及趋势[J].电子与封装， 2024， 24（1）：78-85.

[2] 韩萌 王君莉.新能源汽车电子控制的关键技术研究[J].时代汽车， 2024（14）：110-112.

作者简介：

胡捷，男，1989年生，研究方向为汽车运用与维修