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1、 2020.07.13 从特斯拉看汽车电子电气架构从特斯拉看汽车电子电气架构变革变革 汽车汽车行业趋势研究之行业趋势研究之电子电气架构系列电子电气架构系列（一）（一） 吴晓飞吴晓飞(分析师分析师) 徐伟东徐伟东(分析师分析师) 陈麟瓒陈麟瓒(研究助理研究助理) 证书编号 S0880517080003 S0880519060002 S0880118080090 本报告导读：本报告导读： 在特斯拉引领下在特斯拉引领下汽车电子电气架构汽车电子电气架构正在经历从正在经历从分散分散式式 ECU 到集中式域控制再到集成到集中式

2、域控制再到集成 式多域控制式多域控制的升级，的升级，为零部件企业带来新的发展空间为零部件企业带来新的发展空间 摘要：摘要： 维持“增持”评级。维持“增持”评级。汽车电子电气架构正在经历从从分散式汽车电子电气架构正在经历从从分散式 ECUECU 到集到集 中式域控制再到集成式多域控制的升级。中式域控制再到集成式多域控制的升级。汽车电子电气架构是汽车 的中枢神经系统，它将传感器、ECU、线束、电子电气分配系统整合， 实现了整体的配置和功能。现在大部分车企仍处在分散式 ECU 阶段， 主要的控制功能和 ECU 一一对应， 硬件和软件集成； 部分车企开始以 功能为划分依据的域控制模式， 软硬件分离，

3、变成高集成度的核心控 制器和高标准化的低级别控制器的组合； 极个别的车企实现了集成式 多域控制， 控制单元可以跨域对接传感器等， 多域协同的复杂功能日 系增多。 降低成本降低成本、加速开发周期以及、加速开发周期以及抢占抢占新新市场份额是车企市场份额是车企 E/EE/E 架构变革架构变革 的的主要驱动力主要驱动力。分散式 ECU 的控制模式不仅带来了计算能力的浪费， 也提升了硬件成本以及线束、 开发验证等二次成本； 而 ECU 软硬件集 成的模式使每一个新车型的开发都需要零部件企业的同步深入参与， 非标化拉长了新车型的开发周期； 此外， 无论是软件市场的高速增长 还是汽车智能化对消费者带来的吸引

4、力，在原有 E/E 架构下整车企 业都较难享受到这块新市场红利。 从从 Model SModel S 到到 Model 3Model 3， 特斯拉， 特斯拉引领行业引领行业 E/EE/E 架构变革架构变革。 特斯拉 Model 3 在 E/E 架构上有以下特点：一、从分布式控制走向多域控制，整车 分成了辅助驾驶及娱乐控制、 左车身控制器、 右车身控制器和前车身 控制器四大模块， 集成度非常高； 二、 很好地实现了软件和硬件分离， 减少了专用控制器的用量， 推进控制器标准化进程， 自产控制器比例 超过 50%；三、线束长度大幅缩减到 3km，减轻重量同时简化汽车结 构，去保险丝化和去继电器化；四

5、、自己打造的车载 Linux 系统，使 用的软件 80%以上为特斯拉自己开发 投资建议投资建议： 在 E/E 架构变革过程中， 软硬件分离带来的采购扁平化会 日益明显， 具备成本优势同时又具备软件开发实力的零部件企业将获 取更多市场份额； 同时在部分功能相对简单的域控制领域， 例如车载 娱乐等， 国内企业有望率先实现突破。 推荐标的： 科博达、 华阳集团； 受益标的：德赛西威、中科创达、安车检测。 风险提示：风险提示： 智能驾驶推进不及预期、 高端零部件国产化速度不及预期 评级：评级： 增持增持 上次评级：增持 细分行业评级 相关报告 运输设备业 风格切换下， 推荐整车和零部 件龙头 2020

6、.07.05 运输设备业 高景气持续， 重视重卡板块中 报行情 2020.07.02 运输设备业大众 MEB 年内量产，新 EE 架构值得期待 2020.06.21 运输设备业车市回暖，批发、零售销量均 同比正增长 2020.06.14 运输设备业 国六标准推进， 尾气处理板块 预期升温 2020.06.07 行 业 专 题 研 究 行 业 专 题 研 究 股 票 研 究 股 票 研 究 证 券 研 究 报 告 证 券 研 究 报 告 运输设备业运输设备业 行业专题研究行业专题研究 2 of 29 目目 录录 1. 汽车电子电气架构：汽车的中枢神经 . 5 1.1. 汽车电子电气架构 EEA:

7、电子电气设计的整体解决方案 . 5 1.2. 大部分车企仍处于分布式架构阶段 . 5 1.3. 传统软件架构及其开发模式以面向信号为中心 . 6 1.4. 传统车企的信号传输以 CAN/LIN 总线为主 . 7 2. 汽车 E/E 架构变革时代，朝着多域控制发展 . 8 2.1. 汽车电子电气架构从分散式向更集中的多域控制升级 . 8 2.2. 降低成本和抢占市场份额是车企 E/E 架构变革的动力 . 11 2.3. 软件开发与车载以太网是实现 E/E 变革的关键因素 . 13 2.3.1. 面向服务的软件架构 SOA 是 E/E 架构变革的有力支撑 . 13 2.3.2. 车载以太网为高速率

8、、高带宽信号传输提供保障 . 16 2.4. 电子电气架构变革将带动各组件市场快速发展 . 17 3. 特斯拉 E/E 架构已经实现多域控制，在行业内领先优势明显 . 20 3.1. 特斯拉电子电气架构由具有分域趋势走向实现多域控制 . 20 3.2. 特斯拉在 Model 3 的 E/E 架构上做了诸多创新 . 23 4. 投资建议 . 27 5. 风险提示 . 27 mNrOpPrOtMpNxPtMnRpQnOaQaO8OpNmMsQoOfQnNpQlOmNnRbRpOmMMYqRzQuOoNtP 行业专题研究行业专题研究 3 of 29 图表图表目录目录 图 1：大众品牌汽车整车 ECU

9、 数量超过 70 个 . 6 图 2： 部分车企将 ECU 进行域的划分 . 6 图 3： 传统汽车软件架构为面向信号的架构 . 7 图 4： CAN 总线以总线通信方式进行信息收发 . 7 图 5：目前 OEMs 处于麦肯锡 E/E 架构中第三代到第四代过渡的阶段 9 图 6：ECU、DCU、MDC 代表 E/E 架构发展的三个阶段. 10 图 7：DCU 连接 ECU 将功能按照域进行划分 . 10 图 8：域控制器 DCU 使得整车功能集成度得到提高 . 11 图 9：MDC 连接传统意义下不同功能的传感器 . 11 图 10：特斯拉历年 OTA 升级次数 . 12 图 11： OTA

10、以全新功能改善和交互界面优化为主 . 12 图 12：软件和 E/E 架构是未来市场预期增长的关键驱动力 . 13 图 13： 面向信号的架构逐渐无法满足现代汽车软件架构需求 . 13 图 14： SOA 一定程度上实现软件和硬件的分离 . 14 图 15： V 开发模型以市场用户需求为出发点 . 14 图 16：传统设计方式通过撰写方案设计文档来定义系统 . 15 图 17：MBSE 通过数字化建模来定义系统 . 15 图 18： AUTOSAR 推动软件硬件开发的分离 . 15 图 19：车载以太网和 CAN 总线为高速率信号传输提供保障 . 16 图 20： 以太网以交换机式通信方式进行

11、信息收发 . 16 图 21： CAN 总线中被发送的信息会占据所有的通信媒介 . 17 图 22： 以太网中部分节点的通信不影响其他无关节点 . 17 图 23：ECU/DCU 市场整体保持稳定增长 . 18 图 24： 传感器市场中 ADAS 增速最高 . 18 图 25：动力系统市场增速最高，其中 BMS 下降 . 19 图 26： 汽车软件市场各部分均高速增长 . 19 图 27：至 2025 年汽车电子单车价值将大幅提升（美元） . 20 图 28： 汽车电子器件 BOM 成本占比由 16%提升至 35% . 20 图 29：Model S 有较为明显的域划分概念 . 21 图 30

12、：Model X 出现跨网段特征. 22 图 31：Model 3 实现向多域控制器阶段的转变 . 23 图 32：Model 3 车身控制器的形状不规则. 24 图 33：Model 3 自研控制器占比超过 50% . 24 图 34：Model 3 车身控制器融合了多个传统模块功能 . 25 图 35：MOSFET 性能上有着较大优势 . 25 图 36：MOSFET 在全球功率器件及模组市场中占比保持在 40%以上 26 图 37：x86 系统对于 ARM 有着天然优势 . 27 表 1：E/E 架构为汽车电子电气设计提供了整体的解决方案 . 5 表 2：ECU/DCU 在各组件中市场规

13、模占比最高（单位：亿美元） . 5 表 3：对比其他传统总线，CAN 总线具有很大的优势 . 7 表 4：降低成本是汽车 E/E 架构发展动力之一 . 12 5：汽车 E/E 架构的演变将影响多个组件的市场 . 17 行业专题研究行业专题研究 4 of 29 表 6：软件与电子电气架构市场规模呈上升趋势（单位：十亿美元） 18 表 7：各组件单车价值整体上升，ECU/DCU 单车价值将下降 . 19 表 8：特斯拉 E/E 架构由具有分域趋势走向实现多域控制 . 20 表 9：Model 3 在电子电气架构上的特征. 24 表 10：重点公司盈利与估值表 . 27 行业专题研究行业专题研究 5

14、 of 29 1.1. 汽车电子电气架构：汽车的中枢神经汽车电子电气架构：汽车的中枢神经 1.1. 汽车汽车电子电气架构电子电气架构 E EEA:EA:电子电气设计的整体解决方案电子电气设计的整体解决方案 汽车电子电气架构 E/E 架构(EEA, Electrical/Electronic Architecture)由德 尔福公司提出。汽车电子电气架构将传感器、ECU、线束、电子电气分 配系统整合，实现了汽车整体的配置和功能的实现。 E/E 架构架构通过物理通过物理层面的布置层面的布置，对车身信息进行转化和处理，为汽车电，对车身信息进行转化和处理，为汽车电 子电气设计提供了整体的解决方案。子电

15、气设计提供了整体的解决方案。车上每一个功能都有一个最基础的 电气架构作为支撑，包括供电、控制、执行、反馈等回路，而整车的电 子电气架构就是这些基础电气架构的有机组合。 表表 1 1：E E/E/E 架构架构为汽车电子电气设计提供了整体的解决方案为汽车电子电气设计提供了整体的解决方案 物理层面 车身信息 涉及部件 电源分配、信号网络、 数据网络、诊断、容错、 能量管理 动力总成、 驱动信息、 娱乐信息等等 软件层、控制单元层、 传感器、电力电子等 数据来源：国泰君安证券研究 电子电气架构市场电子电气架构市场规模较大规模较大，ECU/DCU 占比最高占比最高。电子电气架构设计 组件包括软件、ECU

16、/DCU、集成验证、动力系统、传感器以及其他包括 线束在内的电气器件。2020 年软件与电子电气架构市场规模 2380 亿美 元，ECU/DCU 市场规模 920 亿美元，占比 38.7%。 表表 2：ECU/DCU 在各组件中市场规模占比最高（单位：亿美元）在各组件中市场规模占比最高（单位：亿美元） 组件 2020 年组件市场规模 软件 200 ECU/DCU 920 集成、验证 130 动力系统 200 其它电子器件 630 传感器 300 数据来源：麦肯锡 汽车软件与电子 2030 ，国泰君安证券研究 1.2. 大部分车企仍处于分布式架构阶段大部分车企仍处于分布式架构阶段 目前大部分车企

17、仍处于分布式架构阶段目前大部分车企仍处于分布式架构阶段，小小部分车企出现分域的概念部分车企出现分域的概念。 目前整车的控制体系以电控单元 ECU 为核心，每个功能对应一个或多 个 ECU，比如加热装置 ECU、多媒体系统 ECU 等等。 电子控制单元电子控制单元 ECU( Electronic Control Unit)是汽车专用微机控制器。 一是汽车专用微机控制器。 一 般由般由 CPU、存储器、存储器(ROM、RAM)输入输入/输出接输出接(WO)、模数转换、模数转换換換器器 (AD)以及驱动等大规模集成电路组成。以及驱动等大规模集成电路组成。 随着汽车的电子化发展， ECU 由 用于控制

18、发动机逐渐深入到整个汽车，一辆车上的 ECU 个数也急剧增 多。从 1993 年到 2010 年，奥迪 A8 上使用的 ECU 个数从 5 个快速增加 到超过 100 个。 行业专题研究行业专题研究 6 of 29 图图 1 1：大众品牌汽车整车：大众品牌汽车整车 E ECUCU 数量超过数量超过 7 70 0 个个 数据来源： Kingslayer 随着汽车需要实现的功能越来越复杂、ECU 的数量越来越多，部分车企 一方面将 ECU 按照车身、底盘、动力、信息娱乐等进行域的划分，另一 方面通过中央控制网关实现跨功能连接，加强各个部件的协作。 图图 2 2： 部分车企部分车企将将 ECUECU

19、 进行域的划分进行域的划分 数据来源： Bosch 1.3. 传统传统软件架构软件架构及其开发模式以面向及其开发模式以面向信号信号为中心为中心 传统汽车软件架构传统汽车软件架构为为面向信号的架构（面向信号的架构（Signal-Oriented Architecture） ， ECU 之间基于信号进行点对点的通讯。在面向信号的架构中，整个系统 是“封闭静态分布式系统” ，所有的决策在架构设计时被完成。车辆的软 件与组件相互绑定，无法统一对软件进行开发和修改。 行业专题研究行业专题研究 7 of 29 面向信号的架构优势在于系统的已知性和可预测性。设计师可以在设计 时对资源进行优化，比如消息副本和

20、总线调度。劣势在于运行时的灵活 性低，以及系统在后续无法拓展。同时，面向信号的架构只使用具有发 送发/接收方接口的软件组件，因而不支持更加复杂的功能实现。 图图 3 3： 传统汽车软件架构为面向信号的架构传统汽车软件架构为面向信号的架构 数据来源：Vector Congress 2016 1.4. 传统车企的信号传输传统车企的信号传输以以 C CAN/LINAN/LIN 总线总线为主为主 控制器局域网络控制器局域网络 CAN(Controller Area Network)是国际上应用最广泛的是国际上应用最广泛的 现场总线之一。现场总线之一。 CAN 总线解决现场控制设备和高级控制器之前的信息

21、传 递问题，是自动化领域中底层数据通信网络。在现代大型整车厂的汽车 设计中，CAN 已经成为首选装置。与其它现场总线比较而言，CAN 总 线具有通信速率高、检错处理高效、性价比高等优势。 图图 4 4： CANCAN 总线以总线通信方式进行信息收发总线以总线通信方式进行信息收发 数据来源：车载网络杂谈 表表 3 3：对比其他传统总线对比其他传统总线，CANCAN 总线总线具有很大的优势具有很大的优势 CAN 总线优势 优势原因 具体信息 高通信速率 多主方式工作 CAN 总线废中任意一个节点可以向 任何其他节点发起数据通信，因而 可以实现多主方式工作 行业专题研究行业专题研究 8 of 29

22、非破坏性仲裁 CAN 总线采用非破坏性仲裁技术， 总线仅仅被那些请求总线悬而未决 的站利用 短帧结构 采用短帧结构，每一帧的有效字节 数为 8 个，数据传输时间短，受干 扰的概率低，重新发送的时间短 性价比高 总线技术 采用总线技术，模块之间的信号传 递仅需要两条信号线 布线局部化 车上除总线外不再需要其他所有横 贯车身的线，节省布线成本 检错处理高效 检错措施可靠 每帧数据的 CRC 校验及其他检错措 施是数据传输的高可靠性的保证， 也使其适于在高干扰环境下使用 在节点错误严重时候，CAN 总线具 有自动关闭总线的功能，切断错误 节点与总线的联系，尽可能保证总 线上其他操作不受影响 数据来源

23、：中国电子网，国泰君安证券研究 局部互联协议局部互联协议（LIN 总线总线）是面向汽车低端分布式应用的低成本，低速是面向汽车低端分布式应用的低成本，低速 串行通信总线。串行通信总线。OEM 使用 LIN 总线主要是为了在不需要 CAN 总线的 带宽和多功能的时候降低成本，同时可以为汽车网络提供辅助功能。 LIN 总线与 CAN 总线相比在成本上的优势，主要源于其单线传输的特 点、硅片中硬件或软件的低实现成本，以及其无需在从属节点中使用石 英或陶瓷谐振器。而这些的代价就是 LIN 总线以较低的带宽和受局限的 单宿主总线访问方法。 2. 汽车汽车 E/E 架构变革时代，架构变革时代，朝着多域控制发

24、展朝着多域控制发展 2.1. 汽车电子汽车电子电气电气架构从分散式向更集中的架构从分散式向更集中的多域控制多域控制升级升级 E/E 结构变革可以分成五个阶段，目前大部分车企仍处于第三代结构变革可以分成五个阶段，目前大部分车企仍处于第三代 E/E 分分 布式体系到第四代的变化过程中布式体系到第四代的变化过程中，从分散式走向更集中，从分散式走向更集中。在第三代 E/E 体系中，功能在具有高度软件到硬件(SW-to-HW)集成的 ECU 上。第四 代 E/E 体系中出现核心域控制器，在整合多个功能的基础上进行成本优 化和更多功能的实现 按照麦肯锡的定义，按照麦肯锡的定义， E/E 结构可以划分为五个

25、阶段结构可以划分为五个阶段： 1、 出现独立 ECU， 功能根据 ECU 进行一定程度的分离，功能与 ECU 一一对应；2、出现分 域的概念，包括动力、底盘、车身等等域，同一个域的 ECU 被合并，域 与域的交流较少；3、通过控制网关跨功能连接加强域与域的联系，可以 处理更加复杂的功能，比如自动驾驶；4、出现核心域控制器对功能进行 整合，可以实现更复杂的功能；5、出现虚拟域，专属硬件减少，应用以 太网加强通讯能力，汽车更像是一台高性能电脑。 伴随着集中化和软硬件的分离伴随着集中化和软硬件的分离，多域控制器架构中将出现控制器交流跨多域控制器架构中将出现控制器交流跨 行业专题研究行业专题研究 9

26、of 29 领域现象领域现象。电子电气架构以一个控制单元来控制不同的领域，如信息娱 乐和车身控制。集中化将伴随着硬件和软件的分离，车辆系统被构建为 一个分层架构，在操作系统（OS）和中间件层有清晰的抽象结构点。跨 领域交流在信息娱乐和驾驶辅助方向将变得常见，因为高性能、低安全 性、延迟临界性的领域更容易也更有利于转变。 图图 5：目前目前 OEMs 处于麦肯锡处于麦肯锡 E/E 架构中第三代到第四代过渡架构中第三代到第四代过渡的的阶段阶段 数据来源：麦肯锡 汽车软件与电子 2030 ，国泰君安证券研究 ECU、DCU、MDC 分别可以代表汽车控制器发展的三个阶段分别可以代表汽车控制器发展的三个

27、阶段：由电控 单元 ECU 的数量急剧增多，到出现域控制器 DCU 的概念，再到分域控 制的控制思路，汽车控制思路经历了两次大变革。 行业专题研究行业专题研究 10 of 29 图图 6 6：ECU、DCU、MDC 代表代表 E/E 架构架构发展的三个阶段发展的三个阶段 数据来源：罗兰贝格 车轮上的电脑 ，国泰君安证券研究 域控制器域控制器 DCU( Domain Control Unit)的逻辑是按照电子部件的功能将的逻辑是按照电子部件的功能将 整车划分为几个域整车划分为几个域（动力总成，车辆安全，车身电子智能座舱和智能驾 驶等） ， 再采用有更加优秀处理能力核心处理器对每个域进行控制， 达

28、到 取代目前分布式汽车电子电气架构的目的。 图图 7 7：DCU 连接连接 ECU 将功能按照域进行划分将功能按照域进行划分 数据来源：2018 年自动驾驶实现层级深度分析报告，国泰君安证券研究 域控制器使得整车功能集成度得到提高，软件与硬件的设计有更多分离域控制器使得整车功能集成度得到提高，软件与硬件的设计有更多分离 的可能性。的可能性。 单个 ECU 的作用被弱化， 复杂的数据处理和控制功能被统一 安排在核心处理器中，ECU 更多的是在执行 DCU 的命令。同时，传感 器模块不再需要与具体某个 ECU 相对应，因而零部件得以进行标准化 生产。 当前：分布式下一步(2021-2025)：中心

29、化域远期未来：区域的 1. 80-100个ECU 2. 多个CAN，LIN，以 太网，Flexray， MOST通信链接 1. 4-5个高效DCU 2. 多个传感器/执行器ECU. 3. 每个区域1个CAN总线 4. 1个以太网主干 1. 4-5个高效DCU 2. 多个传感器/执行器ECU. 3. 每个区域1个CAN总线 4. 1个以太网主干 技术 特征1. 分布式的控制 2. 很多结点 3. 通过中央网关进行互 通 1. 专用网域 2. 合并DCU中的功能 3. 由高级网关处理的DCU之 间的路由 1. 高性能计算机中执行的虚拟功能 2. 与区域相关的传感器/执行器 ECU（与域无关，可扩展

30、） 3. 先进网关处理的路由复杂性 网关(gateway) 域控制器单元(DCU) 电子控制单元(ECU) 行业专题研究行业专题研究 11 of 29 图图 8 8：域控制器域控制器 DCU 使得整车功能集成度得到提高使得整车功能集成度得到提高 数据来源：BOSCH 多域控制器多域控制器 MDC（Multi Domain Controller）将是汽车电子电气架构未）将是汽车电子电气架构未 来发展的趋势。来发展的趋势。随着汽车行业的发展，汽车控制器需要接收和分析处理 的信号变得更加复杂， 数量也急剧增多。 传统的功能于 ECU 一一对应的 模式，或是单一分模块的域控制器已经无法满足需求了，而

31、MDC 平台 本身的可扩展性使其能够对接的传感器类型与数目是不固定的。 MDC 的逻辑是通过一块的逻辑是通过一块 ECU 来接入不同的传感器得到的数据， 对其进来接入不同的传感器得到的数据， 对其进 行分析，最终发出控制的指令。行分析，最终发出控制的指令。与 DCU 不同的是，DCU 是单一模块的 域控制器， 其对接的传感器是按照功能进行划分的， 而 MDC 中一块 ECU 会接触传统意义下不同功能的传感器。 图图 9 9：MDC 连接传统意义下不同功能的传感器连接传统意义下不同功能的传感器 数据来源：2018 年自动驾驶实现层级深度分析报告，国泰君安证券研究 2.2. 降低成本和降低成本和抢

32、占市场份额抢占市场份额是是车企车企 E/EE/E 架构架构变革的变革的动力动力 新一代汽车电子电气架构带来的软硬件成本下降新一代汽车电子电气架构带来的软硬件成本下降促进OEM和TIER 1投 入大量人力物力进行架构的变革。 行业专题研究行业专题研究 12 of 29 表表 4 4：降低成本降低成本是汽车是汽车 E/E 架构发展动力架构发展动力之一之一 降低底层硬件和软件的复杂性 因为基于域的架构允许在软件模块中进行明确的 功能划分，其中传感器融合等较高级别的功能位于 DCU 中， 数据预处理等较低级别的功能则位于其余 的本地控制单元中，比如传感器中。 降低了验证成本 软件功能的明确划分使得单个

33、 DCU 的软件可以单 独验证，而无需在验证过程中涵盖到其他复杂的 ECU 网络及其各自的软件。 OTA 得以实现 在具有 DCU 的基于域的体系结构中，简化了软件 的可升级性， 这在空中下载技术 OTA （Over-the-Air Technology）中尤其相关。OEM 可以远程对车辆进 行软件的升级和更新，节省已经售出的车辆的召回 升级成本。 降低硬件成本 将多个 ECU合并为一个 DCU预计节省的成本不仅 来自于与电子控制单元相关的硬件成本的降低，还 来自于二次成本的降低，例如线束。 数据来源：麦肯锡 汽车软件与电子 2030 ，国泰君安证券研究 OTA 使得汽车成为车联网的一个个节点

34、，功能的更新成本大幅度降低，使得汽车成为车联网的一个个节点，功能的更新成本大幅度降低， 数据的搜集和处理难度指数级别下降。数据的搜集和处理难度指数级别下降。以特斯拉为代表的电动车可以通 过 OTA 对车载系统、软件等进行更新，更新内容主要包括动力、娱乐、 车身、底盘。特斯拉 2012 年 9 月至 2019 年 4 月共执行过 37 次 OTA 升 级，带来的功能升级以导入新功能和交互界面逻辑等优化为主。 图图 1010：特斯拉历年特斯拉历年 OTA 升级次数升级次数 图图 1111： O OTATA 以全新功能改善和交互界面优化为主以全新功能改善和交互界面优化为主 数据来源：特斯拉中文网（冷

35、酷的冬瓜） ，国泰君安证券研究 数据来源：特斯拉中文网（冷酷的冬瓜） ，国泰君安证券研究 抢占高进入壁垒的市场份额以此获得先发优势也是每个车企加快研发抢占高进入壁垒的市场份额以此获得先发优势也是每个车企加快研发 速度的重要原因。速度的重要原因。预计 2020-2030 年软件与电子电气架构市场规模复合 增速为 7%，动力系统 2020-2030 年市场规模复合增速为 15%。 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 2012.9-00182019.1-4 OTA升级次数（次/年） 11, 8% 67, 47% 64, 45% 潜在问题改善全新功能导入

36、 交互界面逻辑等优化 行业专题研究行业专题研究 13 of 29 图图 1212：软件和软件和 E/EE/E 架构是未来市场预期增长的关键驱动力架构是未来市场预期增长的关键驱动力 数据来源：麦肯锡 汽车软件与电子 2030 ，国泰君安证券研究 2.3. 软件开发与车载以太网软件开发与车载以太网是实现是实现 E E/E/E 变革变革的关键因素的关键因素 2.3.1. 面向服务的软件架构面向服务的软件架构 SOA 是是 E/E 架构变革架构变革的的有力支撑有力支撑 作 为 传 统 汽 车 软 件 架 构 的 面 向 信 号 的 架 构 （作 为 传 统 汽 车 软 件 架 构 的 面 向 信 号

37、的 架 构 （ Signal-Oriented Architecture） 逐渐无法满足现代的汽车软件架构需求。） 逐渐无法满足现代的汽车软件架构需求。 在智能化电子化 的趋势下， 汽车功能需要各个 ECU 之前进行协调工作来实现， 基于信号 的点对点通讯复杂程度激增，同时缺少灵活性和拓展性，部分功能改动 将导致开发人员不得不将整车通讯矩阵一起修改。 图图 1313： 面向信号的架构面向信号的架构逐渐无法满足现代逐渐无法满足现代汽车软件架构需求汽车软件架构需求 数据来源： 联合电子 面向服务的软件架构面向服务的软件架构SOA(service oriented architecture)将成为未

38、来汽车将成为未来汽车 领域“软件定义汽车领域“软件定义汽车 SDV”的技术基础。”的技术基础。软件定义汽车 SDV 代表了软 行业专题研究行业专题研究 14 of 29 息化的基础。SOA 具有松耦合的系统，即有着中立的接口定义，这意味 着应用程序的组件和功能没有被强制绑定，应用程序的不同组件和功能 于结构的联系并不紧密。应用程序服务的内部结构和实现逐渐改变时， 软件架构并不会受到过大的影响。 同时， “接口标准可访问”和“拓展性优秀”的 SOA 使得服务组件的部 署不再依赖于特定的操作系统和编程语言，一定程度上实现软硬件的分 离。SOA 能够与未来域控制器为核心的电子电气架构结合，助力实现汽

39、 车的智能驾驶。 图图 1414： SOASOA 一定程度上实现软件和硬件的分离一定程度上实现软件和硬件的分离 数据来源： 联合电子 SOA 软件架构开发从用户的角度进行功能考虑， 以业务为中心， 将业务软件架构开发从用户的角度进行功能考虑， 以业务为中心， 将业务 逻辑进行抽象和封装。逻辑进行抽象和封装。许多 OEM 使用 V 开发模型来进行软件的设计， 从市场上用户的需求角度来考虑功能和系统的实现，而不是从开发人员 的角度进行设计。通过初步解析来自市场的需求，技术人员有针对性的 对软件进行开发和升级管理。 图图 1515： V V 开发模型以市场用户需求为出发点开发模型以市场用户需求为出发

40、点 数据来源：CANTATA MBD 和基于模型的系统功能和基于模型的系统功能 行业专题研究行业专题研究 15 of 29 MBSE。 MBD 用数字化和可视化来解决问题和设计相关的复杂控制的算 法，MBSE 用数字化建模代替写文档进行系统方案设计，将设计文档的 描述转化为数学化模型， 使设计能够标准化、 数字化地进行储存和交换。 图图 1616：传统设计通过撰写方案设计文档定义系统传统设计通过撰写方案设计文档定义系统 图图 1717：MBSEMBSE 通过数字化建模来定义系统通过数字化建模来定义系统 数据来源：数字从业笔记 数据来源：数字从业笔记 企业利用AUTOSAR部署和实现SOA软件架

41、构， 缩短了产品上市周期， 在减少重复的开发工作基础上提升了产品质量。 AUTOSAR(AUTmotive Open System ARchitecture)是各大主机厂与一是各大主机厂与一 级供应商合作成立的开放的、标准的级供应商合作成立的开放的、标准的 ECU 软件架构，其初衷是为了避软件架构，其初衷是为了避 免重复开发功能相同或相近的软件模块。免重复开发功能相同或相近的软件模块。大众汽车 70 个控制单元的操 作软件来自 200 家不同的供应商，同时集团内部的一些操作系统具有相 似功能，如信息娱乐系统和导航系统 AUTOSAR 分为分为 Classic Platform AUTOSAR

42、（CP） 和） 和 Adaptive Platform AUTOSAR（AP）两个平台。）两个平台。前者广泛应用于传统嵌入式 ECU 中，包 括发动机控制机和电机控制器， 后者更多的应用于 ADAS 和自动驾驶等 对于计算能力和带宽通信要求更高的领域中。出于对于汽车安全的要求， Adaptive AUTOSAR 还介入驱动底层。 图图 1818： AUTOSARAUTOSAR 推动软件硬件开发的分离推动软件硬件开发的分离 数据来源：Vector Congress 2016，国泰君安证券研究 对于 SOA 软件架构来说，Adaptive AUTOSAR 组件封装了 SOA 软件底 SOME/IP 协议和 IPC。同时，Adaptive AUTOSAR 行业专题研究行业专题研究 16 of 29 提供的代理-骨架 （Proxy-Skeleton） 模型以 C+面向对象语言描述， 为上 层应用开发人员调用标准服务接口（API）提供了方便。 2.3.2. 车载以太网为高速率、高带宽信号传输提供保障车载以太网为高速率、高带宽信号传输提供保障 汽车电子电气架构中往往同时使用车载以太网和 CAN 总线，二者结合 为汽车信号传