从线束到智能：Zonal EE架构重塑汽车电子电气系统

汽车电子电气架构正经历着一场前所未有的变革。

在智能电动车里，我们只需轻触屏幕，整个车舱就仿佛活了过来：车载娱乐系统迅速响应，自动驾驶系统静待指令，而你看不到任何复杂的线束或按钮。曾经，汽车的每一个新功能的引入都伴随着更多的线路和部件，使得汽车内部如同一盘错综复杂的“意大利面”。如今，随着电动化和智能网联技术的兴起，汽车架构正在向着更高效、更模块化的方向演进。

其中，近年来最令人瞩目的就是Zonal EE（区域电子电气）架构的出现。它不仅减少了车内线束的数量，还大幅提升了整车的计算能力和通信效率，成为推动智能汽车发展的核心动力。那么，Zonal EE架构究竟是如何颠覆传统并助力未来的智能驾驶的呢？此次我们邀请了前威玛汽车智能化工程总监，汽车电子电气架构专家Simon Zhong进行深入解读。

汽车电子电气架构的演变

汽车电子电气（EE）架构是一个横跨硬件和软件的系统性概念，随着汽车工业技术的不断进步和迭代，EE架构也在不断演变。

Simon谈到，近年来跨域融合架构、以及“中央计算+Zonal 架构”是当前中高端汽车制造的主流趋势。Zonal EE架构侧重于解决物理层面线束复杂性的问题，而集中计算架构则增强了整车的计算能力和数据处理效率，两者在不同层面上共同提升了车辆的整体性能。

Zonal EE 架构

EE架构中，每个区域控制器负责管理该区域内的传感器、执行器和其他设备，并通过高速以太网与中央计算单元进行通信。区域控制器可以在区域内实现数据采集、控制输出及诊断等简单功能，同时将复杂的决策任务交由中央计算单元处理。

基本构成

Zonal EE架构的核心组成部分主要包括：

架构特点

Simon指出，Zonal EE架构的快速普及与技术和环境的发展密切相关。首先，高性能芯片使中央计算单元能够高效处理来自不同区域的大量数据，为自动驾驶和信息娱乐系统提供强大计算支持。其次，高速车载通信网络实现区域间及与中央计算单元的快速、可靠数据交换，汽车以太网相比以往的CAN通讯更大的带宽和实时性。此外，中间件和操作系统也是Zonal EE架构发展的关键条件，中间件支持不同区域控制器间的通信与功能协同，增强了架构的模块化和可扩展性。操作系统则为中央计算平台和区域控制器提供实时性、高性能和安全保障，简化了软件开发和管理。

作为一种新型设计理念，Zonal EE主要有以下特点：

Zonal EE架构与传统EE架构的主要区别在于，传统架构通常是按照汽车的功能进行划分，如动力、车身、信息娱乐等，而Zonal架构则更强调按车辆的物理位置，如前、后、左、右来划分，用于简化线束布置和模块间的连接。

Zonal EE架构采用高速总线进行区域之间的数据传输，支持更高带宽和低延迟的数据交换，为自动驾驶和车联网等功能提供支持。区域控制器具备高度通用性，能够灵活适配不同区域的设备需求，易于实现模块化设计和功能扩展，适应不同车型或新功能的快速开发。

中央控制器可以整合多个功能，减少对独立ECU的依赖，从而提升系统集成度和整体性能。软件层面更倾向于跨域集中式架构，通过中央计算平台与区域控制器协同工作，简化系统复杂性，并更易实现OTA更新和功能升级。

行业应用

目前，Zonal EE架构已较为广泛地运用于智能化程度较高的造车新势力品牌中。其中，特斯拉是较早在实践中采用Zonal EE架构的车企。

在2012年发布的Model S车型中，特斯拉的EE架构仍以功能域划分为主。随着技术的进步，特斯拉在2017年推出的Model 3中首次引入了准中央集中式架构，这种架构通过中央计算模块与前、左、右三个区域控制器协作，大幅提升了系统的集成度和效率。中央计算模块作为整车的“大脑”，集成了信息娱乐系统、驾驶辅助系统和网关，车内外通信系统，高效处理来自整车各区域的数据，执行高级决策和协调任务。与此同时，区域控制器担了区域内设备的控制和电源分配任务，负责相应区域的传感器、执行器和设备本地化管理。

虽然当时特斯拉并未明确命名为“Zonal EE架构”，但其设计理念与Zonal EE架构高度契合。特斯拉的这一架构创新对汽车行业产生了深远的影响，其他汽车制造商纷纷参考和追赶特斯拉的架构设计，推动行业向集中计算与区域控制结合的方向转型。包括奔驰和奥迪等传统高端汽车品牌，以及蔚来、小鹏、理想等造车新势力等都在逐步引入Zonal架构来优化新一代电动和智能车型。此外，博世、大陆等供应商也推出了面向Zonal EE的区域控制器解决方案，以支持整车厂实现智能化升级。

Zonal EE架构面临的挑战与技术发展

Zonal EE架构为整车厂和供应商带来了多方面的技术改进和效能提升，然而，该架构的应用推广也面临着一些挑战。

普及挑战

首先，设计实现的技术难度是主要障碍之一。一是目前供应链里可直接使用的产品不足，先行者需要高投入进行自研或者整合行业开发能力；二是功能高度集成后软件的复杂度大幅提高，对于中间件、操作系统的需求增加。大众MEB平台的首款车型就曾因为软件问题交付受阻。车载环境下的电磁干扰和温度变化也增加了技术实现的难度。

其次，全面优化硬件、软件和通信技术的需求导致成本激增，对Zonal EE架构的普及构成了巨大挑战。一方面，开发区域控制器、中央计算单元及相关软件需要大量资金投入，尤其是硬件与软件的深度结合需要更长研发周期；另一方面，区域控制器的算力提升要求更先进的芯片，并需支持高速通信网络。Simon表示，这些成本可能导致中低端车型难以引入该技术，目前采用Zonal EE架构的车型一般在15万人民币以上。

此外，Zonal EE架构对供应链提出了新要求。该架构减少了独立ECU数量，但增加了区域控制器和高性能计算单元的需求。相比于域集中式架构，Zonal EE架构在行业内尚未形成统一设计标准，可能导致不同厂商技术路径分化，因此整车厂和供应商的协同开发变得更加重要。

未来趋势

当前，Zonal EE架构的发展是多维度的，核心在于通过硬件和软件的协同进步，推动汽车电子电气系统向高集成度、高性能和高智能化迈进，并更好地适应自动驾驶、电动化和个性化需求。主要呈现以下一些发展趋势：

未来的中央处理器不仅需要支持实时数据处理和设备控制，还可能具备初步的智能计算能力，如边缘计算和本地人工智能（AI）推理功能。此外，Zonal架构将更加强调模块化设计，使得区域控制器能够根据不同车型的需求进行灵活部署。其硬件设计将更加模块化和标准化，以适配不同车型和配置需求。

中央计算单元和区域控制器之间的协作将更加紧密。中央计算单元将负责处理复杂的跨域功能（如传感器融合、驾驶决策等），而区域控制器将承担更多的本地化任务，减少数据回传量。两者通过高速通信网络实现无缝连接，形成分布式与集中式相结合的高效架构。

车载通信技术将在未来进一步提升。例如，汽车以太网将从现有的100/1000 Mbps升级到10Gbps甚至更高带宽。，满足自动驾驶和智能网联汽车对海量数据传输的需求。此外，低延迟、高可靠性的通信协议将被广泛采用，以确保数据传输的实时性和安全性。车辆与内、外部通讯方面，满足低延迟、高确定性的5G网络将更多的替代4G通讯。

Zonal EE架构将越来越依赖于通过软件更新实现车辆功能的灵活扩展和升级。面向服务的架构将成为主流，使得功能模块可以像“插件”一样被动态加载和管理，从而支持个性化定制和快速迭代。

随着高级音响、空气悬架、座椅按摩、冗余制动和转向等功能的普及，以及高算力芯片的广泛应用，汽车行业现有的12V电源系统显得愈发低效，48V供电系统开始受到关注并逐渐应用于汽车制造中。特斯拉的Cybertruck已经率先做了示范，行业或将逐步跟进。

最后，Zonal EE架构的应用促进了设计思路上的根本转变，从过去的硬件导向变为软件导向。在Zonal EE架构下，车企更加注重软件开发的能力，从堆砌功能转变为关注用户不同场景下的体验挖掘，从而进一步提升车辆的智能化和用户的驾乘体验。

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