汽車電子電氣架構正經歷從分布式到集中式的重大變革，ECU、域控制器、中央計算單元等計算設備在這一演進過程中扮演著不同角色。這些設備按功能層級可分為傳統控制層、域集中層和中央計算層，各自承擔特定計算任務，共同構成智能汽車的"大腦"。

ECU作為汽車電子控制的基本單元，負責單一功能的實時控制；

域控制器整合特定功能域的多個ECU，提升系統協同性；

中央計算單元則作為整車計算中樞，統籌跨域任務與云端交互。

隨著"軟件定義汽車"理念的深入，這些計算單元正朝著更高集成度、更強算力和更靈活的協同方向發展。

一、ECU：汽車電子控制單元

ECU（Electronic Control Unit，電子控制單元）是汽車電子電氣架構中最基礎的計算單元，也被稱為"行車電腦"。ECU本質上是一個嵌入式計算機系統，負責接收傳感器信號、進行數據處理并輸出控制指令，實現對汽車各子系統的精確控制。傳統汽車采用分布式架構，每增加一個功能就需增加一個ECU，導致現代汽車ECU數量激增，如奧迪A8L在2013年就已超過100個。

從技術特點看，ECU通常采用32位MCU（微控制器）作為核心處理器，如兆易創新GD32系列芯片，具備高實時性（毫秒級響應）和功能安全性（符合ISO 26262標準）。其硬件架構主要包括電源模塊、傳感器接口電路、執行器驅動電路和通信接口（如CAN/LIN總線）。ECU的算力相對有限，以DMIPS（每秒百萬指令數）為衡量單位，主要滿足單一功能的實時控制需求，如發動機噴油正時、變速箱換擋控制等。

ECU的應用場景主要集中在傳統汽車的各個子系統控制中。發動機ECU根據曲軸位置、節氣門開度等傳感器信號，計算最佳噴油量和點火時機；變速箱ECU根據車速、油門開度等參數控制換擋邏輯；ABS（防抱死制動系統）ECU則通過輪速傳感器監測車輪狀態，控制制動壓力分配。這些ECU獨立運行，通過低帶寬總線（如CAN 500kbps）進行數據交換，形成典型的分布式電子電氣架構。

二、域控制器：功能域的集中管理

域控制器（Domain Controller，DCU）是汽車電子電氣架構集中化發展的產物，將原本分散的ECU按功能域進行集中管理，實現"域內集中、域間隔離"的架構設計。根據博世的五域分類法，整車可分為動力域、底盤域、座艙域、自動駕駛域和車身域五大功能域，每個功能域由一個域控制器負責管理。

技術特點方面，域控制器采用高性能SoC（系統級芯片）作為核心處理器，如NVIDIA Orin、華為MDC、地平線征程系列等，算力以TOPS（每秒萬億次運算）為衡量單位，L3級自動駕駛域控制器需要約24TOPS算力，L4級則需要4000+TOPS。域控制器支持多接口（以太網/CAN/LIN），具備異構多核架構（CPU+GPU+NPU），并采用虛擬化技術實現不同功能的安全隔離。其通信帶寬顯著提升，通過車載以太網（如千兆以太網）實現域間數據交換，支持OTA升級和軟件快速迭代。

域控制器的應用場景主要集中在智能汽車的各功能域管理。

自動駕駛域控制器負責多傳感器數據融合、環境感知、決策規劃與控制執行；

座艙域控制器集成全液晶儀表、中控系統等，實現智能交互和娛樂信息管理；

動力域控制器管理動力總成，包括變速器、引擎、電池等，優化動力分配；

車身域控制器集成車身電子控制，如車燈、車門等；底盤域控制器掌控傳動、行駛、轉向和制動系統。

域控制器通過集中化管理，減少了ECU數量（如安波福研究顯示可整合9個ECU），降低了線束復雜度，提升了系統協同效率。

三、中央計算單元：整車計算中樞

中央計算單元（Central Compute Unit）是汽車電子電氣架構發展的高級形態，作為整車計算中樞，統籌全車復雜計算任務與云端交互，實現"一個大腦"的控制思路。特斯拉FSD、華為MDC平臺等是中央計算單元的典型代表。

技術特點上，中央計算單元采用多SoC集成架構，如特斯拉HW4.0的FSD芯片，算力可達1000+TOPS，支持虛擬化和ASIL-D功能安全隔離。其通信接口豐富，包括PCIe、USB、千兆以太網等，支持高速數據傳輸與處理。中央計算單元采用模塊化設計，通過標準化接口與各域控制器交互，實現軟硬件解耦和軟件快速迭代。例如，華為MDC平臺集成鯤鵬CPU算力和昇騰AI算力的智能SOC芯片，支持基于AUTOSAR規范的軟件服務，提供標準API和SDK開發包。

中央計算單元的應用場景主要體現在跨域協同與云端交互。在特斯拉Model 3架構中，中央計算模塊（CCM）將IVI（信息娛樂系統）、ADAS/Autopilot（輔助駕駛系統）和車內外通信整合為一體，通過以太網與位置域控制器（LBCM/RBCM）交互，實現數據全局共享（如調用車身域傳感器數據優化導航顯示）。中央計算單元還支持車云計算架構，將部分復雜算法集成在云端，使車內架構進一步簡化，如百度Apollo架構引入云計算平臺概念，實現"軟件定義汽車"。

四、8155芯片：智能座艙的專用處理器

8155芯片（高通SA8155P）是智能座艙領域的專用SoC（系統級芯片），作為座艙域控制器的核心硬件，負責信息娛樂系統、人機交互和多屏顯示等功能的處理。8155芯片于2019年發布，是高通基于消費級芯片驍龍855魔改而來的車規級芯片，目前已成為智能座艙的主流選擇。

技術特點方面，8155采用7納米制程工藝，包含8核CPU（1個大核+3個中核+4個小核）、GPU和NPU，算力達360萬次/s（DMIPS），AI算力為8TOPS。其支持多屏顯示（最多支持6個攝像頭，可連接4塊2K屏幕或3塊4K屏幕），具備Wi-Fi6和藍牙5.0連接能力。8155芯片的車機喚醒時間僅需2秒，車機冷啟動速度提升3倍，滑動幀率提升66.1%，車載應用打開時間平均僅1.3秒，顯著提升了座艙交互體驗。

8155芯片的應用場景集中在智能座艙領域。它負責多屏交互、語音控制、圖像渲染和多媒體處理，為用戶提供流暢的車機體驗。例如，極氪001升級座艙芯片后，實現了可見即可說功能，操作無需動手，并增加了騰訊愛趣聽APP，用戶可在QQ音樂、微信讀書和喜馬拉雅等內容中自由選擇。此外，8155芯片還支持高精度定位功能，如結合雙頻GNSS天線實現厘米級高精度定位，為導航系統提供精確的位置信息。

五、TBOX：車聯網的通信終端

TBOX（TelematicsBOX，遠程信息處理控制單元）是車聯網系統中的關鍵通信終端，負責車輛與外部網絡的連接，實現遠程監控、遠程控制、數據上傳和OTA升級等功能。根據《國家車聯網產業標準體系建設指南（智能網聯汽車）》，TBOX被明確列為智能網聯汽車的重要零部件之一。

技術特點上，TBOX基于SoC芯片（如高通或聯發科平臺）構建，集成4G/5G蜂窩模組、GPS模塊、藍牙模塊、以太網模塊和CAN通信模塊等。其硬件架構通常包含AP單元（應用處理器）和MCU（微控制器），AP單元負責業務邏輯運算，MCU負責網絡管理和電源管理。TBOX支持多種通信協議，包括蜂窩通信（4G/5G）、藍牙、Wi-Fi等，可實現遠程啟動、預約充電、遠程控車等智能化服務。此外，TBOX還具備安全防護功能，防止車輛數據被竊取、篡改或遭受網絡攻擊。

TBOX的應用場景主要體現在遠程服務與數據交互。通過TBOX，用戶可以通過手機APP或PC客戶端實時監控車輛狀態，如剩余油量電量、總里程、駕駛室溫度等；遠程控制車窗、車門、空調等設備；接收車輛故障信息并進行遠程診斷；以及實施OTA升級，提升軟件功能。TBOX還支持汽車緊急呼叫服務（eCall），當車輛發生碰撞，安全氣囊彈出時，TBOX迅速傳遞車輛位置信息給客服中心，確保救援人員第一時間到達事故現場。隨著技術發展，TBOX正朝著5G、V2X和高精度定位等功能融合方向演進。

六、OBU：車路協同的通信設備

OBU（On-Board Unit，車載單元）是車路協同系統中的專用通信設備，主要用于ETC不停車收費和車輛與道路基礎設施的通信交互。OBU通常安裝在車輛前擋風玻璃的中上部，通過RFID或4G/5G網絡與路側單元（RSU）通信，實現車輛身份識別和信息交互。

技術特點方面，OBU采用DSRC（專用短程通信）或C-V2X（蜂窩車聯網）協議進行通信，具備低功耗設計和內置電池供電能力，使用壽命一般為3-5年。其硬件架構包括射頻模塊、微控制器、存儲器和天線等組件，支持與路側基礎設施的安全通信。OBU還具備身份認證功能，確保通信雙方的身份真實性，防止偽造、篡改攻擊。在安全通信前，OBU需要與路側單元完成會話密鑰交換，確保數據傳輸的機密性。

OBU的應用場景主要集中在車路協同和ETC領域。在ETC系統中，OBU與路側單元（RSU）之間通過微波通訊鏈路進行數據傳輸，實現車輛不停車、免取卡、無人值守的通行功能。在車路協同系統中，OBU使智能車輛能夠與附近的其他車輛、路側設備進行通信，交換車輛位置、行駛方向、速度等信息，實現協同駕駛和交通管理。隨著車聯網技術的發展，OBU還可能與中央計算單元聯動，將V2X數據（如交通信號燈狀態）傳輸給中央單元，優化自動駕駛路徑規劃。不過，目前OBU仍主要作為獨立終端運行，尚未完全集成到整車電子電氣架構中。

七、電子電氣架構的演進路徑

汽車電子電氣架構正經歷從分布式到集中式的重大變革，這一演進過程可分為三個主要階段：

第一階段：傳統分布式架構（2010年代前）

在這一階段，汽車電子系統由大量獨立的ECU組成，每個ECU負責單一功能的控制，如發動機ECU、變速箱ECU、ABS ECU等。ECU之間通過CAN/LIN等低帶寬總線進行通信，數據不共享，每個模塊獨立運行。這種架構雖然簡單可靠，但隨著汽車智能化程度提高，ECU數量激增，導致整車電氣系統復雜度高、成本高昂，且無法滿足智能駕駛、智能座艙等跨域功能的需求。

第二階段：域集中式架構（2010年代-2020年代）

隨著汽車智能化需求增加，域控制器開始替代傳統ECU，實現功能域的集中管理。汽車被劃分為多個功能域（如動力域、底盤域、座艙域、自動駕駛域和車身域），每個域由一個域控制器負責。域控制器通過以太網等高速通信網絡與其他域控制器互聯，提升數據傳輸效率和系統協同性。例如，小鵬汽車P7采用德賽西威IPU03自動駕駛域控制器，實現了多傳感器數據融合和決策執行。這一階段顯著減少了ECU數量，降低了線束復雜度，提高了開發效率和系統可靠性。

第三階段：中央集中式架構（2020年代后）

在這一階段，中央計算單元成為整車計算中樞，整合所有功能域的計算任務。中央計算單元通過以太網與各域控制器互聯，實現數據全局共享和算力資源優化配置。例如，特斯拉Model 3采用中央計算模塊（CCM）+區域控制器（LBCM/RBCM）的架構，ECU數量從Model S的72個減少到20個+4個跨域控制器，整車線束長度縮短50%。這一階段實現了軟硬件解耦、軟件可升級、硬件可替換、傳感器可擴展，推動了"軟件定義汽車"的發展。

八、設備間的協同工作關系

在現代智能汽車中，這些計算單元形成了多層次的協同工作關系，共同支撐汽車智能化功能的實現：

中央計算單元與域控制器的協同

中央計算單元作為整車計算中樞，統籌跨域任務與云端交互，而域控制器負責特定功能域的實時控制。兩者通過以太網等高速通信網絡互聯，形成"中央決策+域級執行"的協同模式。例如，在華為MDC平臺的CC架構中，中央計算單元負責自動駕駛算法處理和跨域數據協調，智能駕駛域控制器負責實時決策與控制執行，智能座艙域控制器負責人機交互，智能電動域控制器負責整車控制。這種協同關系使得中央計算單元能夠集中處理復雜計算任務，而域控制器則專注于實時性要求高的功能執行，提高了系統效率和可靠性。

域控制器與ECU的協同

域控制器整合特定功能域的多個ECU，實現功能集中化管理。ECU作為基礎控制單元，仍負責單一功能的實時控制，但其控制邏輯和參數可由域控制器統一管理。例如，在動力域中，發動機ECU和變速箱ECU的控制策略可由動力域控制器統一制定，實現動力系統的整體優化。這種協同關系降低了ECU數量，減少了線束復雜度，提高了開發效率和系統可靠性。

TBOX與中央計算單元的協同

TBOX作為車聯網的通信終端，負責車輛與外部網絡的連接，而中央計算單元則負責處理來自外部網絡的智能駕駛和座艙交互等數據。兩者通過以太網或CAN總線互聯，形成"通信終端+計算中樞"的協同模式。例如，在哪吒汽車的浩智中央超算平臺中，TBOX與中央計算單元結合，實現端云之間高帶寬、低延時通信，支持超快OTA升級和云端深度學習與算法迭代。這種協同關系使得車輛能夠實時獲取云端更新的地圖信息、交通狀況等數據，優化自動駕駛和座艙交互體驗。

OBU與中央計算單元的協同

OBU作為車路協同的通信設備，負責與路側基礎設施的交互，而中央計算單元則負責處理這些路側信息，優化自動駕駛決策。兩者通過CAN總線或區域控制器間接互聯，形成"路側交互+中央決策"的協同模式。

例如，在中信科智聯的C-V2X融合智能駕駛域控制器中，OBU的V2X數據與域控制器的感知數據融合，實現更全面的環境感知和決策。這種協同關系使得車輛能夠獲取更豐富的道路信息和交通狀況，提高自動駕駛的安全性和效率。

九、技術發展趨勢與未來展望

隨著汽車智能化、網聯化、電動化的發展，這些計算單元的技術特點和協同方式也在不斷演進：

算力需求持續提升

隨著自動駕駛等級的提高，域控制器的算力需求呈指數級增長。從L2級的20KDMIPS到L3級的24TOPS，再到L4級的4000+TOPS，算力需求的提升推動著芯片技術的革新。8155芯片雖然仍是智能座艙的主流選擇，但其算力已無法滿足未來更高階的智能座艙需求，如AR導航、多模態交互等。因此，新一代智能座艙芯片（如高通8295）正朝著更高算力、更低功耗方向發展。

通信技術不斷升級

從CAN/LIN到車載以太網，再到5G/V2X，通信技術的升級為計算單元間的數據交互提供了更高效的通道。TBOX正從單純的4G通信向5G、V2X和高精度定位等功能融合方向演進，支持更復雜的遠程服務和數據交互。OBU則從DSRC向C-V2X升級，實現更可靠的車路協同通信。這些通信技術的升級使得計算單元能夠更高效地共享數據和協同工作，提升整車智能化水平。

軟件架構持續優化

從傳統的ECU專用軟件到基于AUTOSAR的模塊化軟件，再到基于SOA的分布式軟件架構，軟件架構的優化為計算單元的協同提供了更靈活的平臺。

例如，華為MDC平臺遵循平臺化與標準化原則，包括平臺物理特性標準化、平臺硬件接口標準化、算法組件標準化，提升整體研發效率。這種軟件架構的優化使得計算單元能夠更好地解耦和協同，支持軟件快速迭代和功能持續升級。

集成度不斷提升

從ECU到域控制器，再到中央計算單元，集成度的提升是汽車電子電氣架構發展的必然趨勢。未來，中央計算單元將進一步整合更多功能域的計算任務，形成更統一的計算平臺。同時，OBU和TBOX等通信設備也將逐步集成到整車電子電氣架構中，成為中央計算單元的一部分。這種集成度的提升將降低整車復雜度，提高開發效率和系統可靠性。

安全要求日益嚴格

隨著汽車智能化程度提高，安全要求也日益嚴格。從功能安全（ISO 26262）到網絡安全（ISO/SAE 21434），再到數據安全，安全要求的提升推動著計算單元的安全設計。域控制器通常需要達到ASIL-D功能安全等級，而中央計算單元則需要更高的安全隔離和防護機制。這種安全要求的提升將促進計算單元的安全設計和協同機制的完善，確保整車智能化功能的安全可靠運行。

十、總結與對比

下表總結了這些計算單元的核心特點和應用場景：

這些計算單元在汽車電子電氣架構中形成了多層次的協同關系：

ECU負責基礎功能控制，域控制器負責功能域集中管理，中央計算單元負責整車計算中樞，8155芯片負責智能座艙處理，TBOX負責遠程通信與數據交互，OBU負責車路協同與ETC。它們通過不同層級的通信網絡（如CAN總線、車載以太網）實現數據交互和協同工作，共同支撐汽車智能化功能的實現。

隨著汽車電子電氣架構從分布式向中央集中式演進，這些計算單元的角色和協同方式也在不斷變化。未來，中央計算單元將進一步整合更多功能域的計算任務，形成更統一的計算平臺；域控制器將專注于實時性要求高的功能執行；ECU則可能被進一步整合或淘汰；8155芯片將被更高性能的座艙芯片替代；TBOX和OBU將逐步集成到整車電子電氣架構中，成為中央計算單元的一部分。這種演進將推動"軟件定義汽車"的發展，使汽車成為真正的移動智能終端。