汽车电子电气架构正经历从分布式到集中式的重大变革，ECU、域控制器、中央计算单元等计算设备在这一演进过程中扮演着不同角色。这些设备按功能层级可分为传统控制层、域集中层和中央计算层，各自承担特定计算任务，共同构成智能汽车的"大脑"。

ECU作为汽车电子控制的基本单元，负责单一功能的实时控制；

域控制器整合特定功能域的多个ECU，提升系统协同性；

中央计算单元则作为整车计算中枢，统筹跨域任务与云端交互。

随着"软件定义汽车"理念的深入，这些计算单元正朝着更高集成度、更强算力和更灵活的协同方向发展。

一、ECU：汽车电子控制单元

ECU（Electronic Control Unit，电子控制单元）是汽车电子电气架构中最基础的计算单元，也被称为"行车电脑"。ECU本质上是一个嵌入式计算机系统，负责接收传感器信号、进行数据处理并输出控制指令，实现对汽车各子系统的精确控制。传统汽车采用分布式架构，每增加一个功能就需增加一个ECU，导致现代汽车ECU数量激增，如奥迪A8L在2013年就已超过100个。

从技术特点看，ECU通常采用32位MCU（微控制器）作为核心处理器，如兆易创新GD32系列芯片，具备高实时性（毫秒级响应）和功能安全性（符合ISO 26262标准）。其硬件架构主要包括电源模块、传感器接口电路、执行器驱动电路和通信接口（如CAN/LIN总线）。ECU的算力相对有限，以DMIPS（每秒百万指令数）为衡量单位，主要满足单一功能的实时控制需求，如发动机喷油正时、变速箱换挡控制等。

ECU的应用场景主要集中在传统汽车的各个子系统控制中。发动机ECU根据曲轴位置、节气门开度等传感器信号，计算最佳喷油量和点火时机；变速箱ECU根据车速、油门开度等参数控制换挡逻辑；ABS（防抱死制动系统）ECU则通过轮速传感器监测车轮状态，控制制动压力分配。这些ECU独立运行，通过低带宽总线（如CAN 500kbps）进行数据交换，形成典型的分布式电子电气架构。

二、域控制器：功能域的集中管理

域控制器（Domain Controller，DCU）是汽车电子电气架构集中化发展的产物，将原本分散的ECU按功能域进行集中管理，实现"域内集中、域间隔离"的架构设计。根据博世的五域分类法，整车可分为动力域、底盘域、座舱域、自动驾驶域和车身域五大功能域，每个功能域由一个域控制器负责管理。

技术特点方面，域控制器采用高性能SoC（系统级芯片）作为核心处理器，如NVIDIA Orin、华为MDC、地平线征程系列等，算力以TOPS（每秒万亿次运算）为衡量单位，L3级自动驾驶域控制器需要约24TOPS算力，L4级则需要4000+TOPS。域控制器支持多接口（以太网/CAN/LIN），具备异构多核架构（CPU+GPU+NPU），并采用虚拟化技术实现不同功能的安全隔离。其通信带宽显著提升，通过车载以太网（如千兆以太网）实现域间数据交换，支持OTA升级和软件快速迭代。

域控制器的应用场景主要集中在智能汽车的各功能域管理。

自动驾驶域控制器负责多传感器数据融合、环境感知、决策规划与控制执行；

座舱域控制器集成全液晶仪表、中控系统等，实现智能交互和娱乐信息管理；

动力域控制器管理动力总成，包括变速器、引擎、电池等，优化动力分配；

车身域控制器集成车身电子控制，如车灯、车门等；底盘域控制器掌控传动、行驶、转向和制动系统。

域控制器通过集中化管理，减少了ECU数量（如安波福研究显示可整合9个ECU），降低了线束复杂度，提升了系统协同效率。

三、中央计算单元：整车计算中枢

中央计算单元（Central Compute Unit）是汽车电子电气架构发展的高级形态，作为整车计算中枢，统筹全车复杂计算任务与云端交互，实现"一个大脑"的控制思路。特斯拉FSD、华为MDC平台等是中央计算单元的典型代表。

技术特点上，中央计算单元采用多SoC集成架构，如特斯拉HW4.0的FSD芯片，算力可达1000+TOPS，支持虚拟化和ASIL-D功能安全隔离。其通信接口丰富，包括PCIe、USB、千兆以太网等，支持高速数据传输与处理。中央计算单元采用模块化设计，通过标准化接口与各域控制器交互，实现软硬件解耦和软件快速迭代。例如，华为MDC平台集成鲲鹏CPU算力和昇腾AI算力的智能SOC芯片，支持基于AUTOSAR规范的软件服务，提供标准API和SDK开发包。

中央计算单元的应用场景主要体现在跨域协同与云端交互。在特斯拉Model 3架构中，中央计算模块（CCM）将IVI（信息娱乐系统）、ADAS/Autopilot（辅助驾驶系统）和车内外通信整合为一体，通过以太网与位置域控制器（LBCM/RBCM）交互，实现数据全局共享（如调用车身域传感器数据优化导航显示）。中央计算单元还支持车云计算架构，将部分复杂算法集成在云端，使车内架构进一步简化，如百度Apollo架构引入云计算平台概念，实现"软件定义汽车"。

四、8155芯片：智能座舱的专用处理器

8155芯片（高通SA8155P）是智能座舱领域的专用SoC（系统级芯片），作为座舱域控制器的核心硬件，负责信息娱乐系统、人机交互和多屏显示等功能的处理。8155芯片于2019年发布，是高通基于消费级芯片骁龙855魔改而来的车规级芯片，目前已成为智能座舱的主流选择。

技术特点方面，8155采用7纳米制程工艺，包含8核CPU（1个大核+3个中核+4个小核）、GPU和NPU，算力达360万次/s（DMIPS），AI算力为8TOPS。其支持多屏显示（最多支持6个摄像头，可连接4块2K屏幕或3块4K屏幕），具备Wi-Fi6和蓝牙5.0连接能力。8155芯片的车机唤醒时间仅需2秒，车机冷启动速度提升3倍，滑动帧率提升66.1%，车载应用打开时间平均仅1.3秒，显著提升了座舱交互体验。

8155芯片的应用场景集中在智能座舱领域。它负责多屏交互、语音控制、图像渲染和多媒体处理，为用户提供流畅的车机体验。例如，极氪001升级座舱芯片后，实现了可见即可说功能，操作无需动手，并增加了腾讯爱趣听APP，用户可在QQ音乐、微信读书和喜马拉雅等内容中自由选择。此外，8155芯片还支持高精度定位功能，如结合双频GNSS天线实现厘米级高精度定位，为导航系统提供精确的位置信息。

五、TBOX：车联网的通信终端

TBOX（TelematicsBOX，远程信息处理控制单元）是车联网系统中的关键通信终端，负责车辆与外部网络的连接，实现远程监控、远程控制、数据上传和OTA升级等功能。根据《国家车联网产业标准体系建设指南（智能网联汽车）》，TBOX被明确列为智能网联汽车的重要零部件之一。

技术特点上，TBOX基于SoC芯片（如高通或联发科平台）构建，集成4G/5G蜂窝模组、GPS模块、蓝牙模块、以太网模块和CAN通信模块等。其硬件架构通常包含AP单元（应用处理器）和MCU（微控制器），AP单元负责业务逻辑运算，MCU负责网络管理和电源管理。TBOX支持多种通信协议，包括蜂窝通信（4G/5G）、蓝牙、Wi-Fi等，可实现远程启动、预约充电、远程控车等智能化服务。此外，TBOX还具备安全防护功能，防止车辆数据被窃取、篡改或遭受网络攻击。

TBOX的应用场景主要体现在远程服务与数据交互。通过TBOX，用户可以通过手机APP或PC客户端实时监控车辆状态，如剩余油量电量、总里程、驾驶室温度等；远程控制车窗、车门、空调等设备；接收车辆故障信息并进行远程诊断；以及实施OTA升级，提升软件功能。TBOX还支持汽车紧急呼叫服务（eCall），当车辆发生碰撞，安全气囊弹出时，TBOX迅速传递车辆位置信息给客服中心，确保救援人员第一时间到达事故现场。随着技术发展，TBOX正朝着5G、V2X和高精度定位等功能融合方向演进。

六、OBU：车路协同的通信设备

OBU（On-Board Unit，车载单元）是车路协同系统中的专用通信设备，主要用于ETC不停车收费和车辆与道路基础设施的通信交互。OBU通常安装在车辆前挡风玻璃的中上部，通过RFID或4G/5G网络与路侧单元（RSU）通信，实现车辆身份识别和信息交互。

技术特点方面，OBU采用DSRC（专用短程通信）或C-V2X（蜂窝车联网）协议进行通信，具备低功耗设计和内置电池供电能力，使用寿命一般为3-5年。其硬件架构包括射频模块、微控制器、存储器和天线等组件，支持与路侧基础设施的安全通信。OBU还具备身份认证功能，确保通信双方的身份真实性，防止伪造、篡改攻击。在安全通信前，OBU需要与路侧单元完成会话密钥交换，确保数据传输的机密性。

OBU的应用场景主要集中在车路协同和ETC领域。在ETC系统中，OBU与路侧单元（RSU）之间通过微波通讯链路进行数据传输，实现车辆不停车、免取卡、无人值守的通行功能。在车路协同系统中，OBU使智能车辆能够与附近的其他车辆、路侧设备进行通信，交换车辆位置、行驶方向、速度等信息，实现协同驾驶和交通管理。随着车联网技术的发展，OBU还可能与中央计算单元联动，将V2X数据（如交通信号灯状态）传输给中央单元，优化自动驾驶路径规划。不过，目前OBU仍主要作为独立终端运行，尚未完全集成到整车电子电气架构中。

七、电子电气架构的演进路径

汽车电子电气架构正经历从分布式到集中式的重大变革，这一演进过程可分为三个主要阶段：

第一阶段：传统分布式架构（2010年代前）

在这一阶段，汽车电子系统由大量独立的ECU组成，每个ECU负责单一功能的控制，如发动机ECU、变速箱ECU、ABS ECU等。ECU之间通过CAN/LIN等低带宽总线进行通信，数据不共享，每个模块独立运行。这种架构虽然简单可靠，但随着汽车智能化程度提高，ECU数量激增，导致整车电气系统复杂度高、成本高昂，且无法满足智能驾驶、智能座舱等跨域功能的需求。

第二阶段：域集中式架构（2010年代-2020年代）

随着汽车智能化需求增加，域控制器开始替代传统ECU，实现功能域的集中管理。汽车被划分为多个功能域（如动力域、底盘域、座舱域、自动驾驶域和车身域），每个域由一个域控制器负责。域控制器通过以太网等高速通信网络与其他域控制器互联，提升数据传输效率和系统协同性。例如，小鹏汽车P7采用德赛西威IPU03自动驾驶域控制器，实现了多传感器数据融合和决策执行。这一阶段显著减少了ECU数量，降低了线束复杂度，提高了开发效率和系统可靠性。

第三阶段：中央集中式架构（2020年代后）

在这一阶段，中央计算单元成为整车计算中枢，整合所有功能域的计算任务。中央计算单元通过以太网与各域控制器互联，实现数据全局共享和算力资源优化配置。例如，特斯拉Model 3采用中央计算模块（CCM）+区域控制器（LBCM/RBCM）的架构，ECU数量从Model S的72个减少到20个+4个跨域控制器，整车线束长度缩短50%。这一阶段实现了软硬件解耦、软件可升级、硬件可替换、传感器可扩展，推动了"软件定义汽车"的发展。

八、设备间的协同工作关系

在现代智能汽车中，这些计算单元形成了多层次的协同工作关系，共同支撑汽车智能化功能的实现：

中央计算单元与域控制器的协同

中央计算单元作为整车计算中枢，统筹跨域任务与云端交互，而域控制器负责特定功能域的实时控制。两者通过以太网等高速通信网络互联，形成"中央决策+域级执行"的协同模式。例如，在华为MDC平台的CC架构中，中央计算单元负责自动驾驶算法处理和跨域数据协调，智能驾驶域控制器负责实时决策与控制执行，智能座舱域控制器负责人机交互，智能电动域控制器负责整车控制。这种协同关系使得中央计算单元能够集中处理复杂计算任务，而域控制器则专注于实时性要求高的功能执行，提高了系统效率和可靠性。

域控制器与ECU的协同

域控制器整合特定功能域的多个ECU，实现功能集中化管理。ECU作为基础控制单元，仍负责单一功能的实时控制，但其控制逻辑和参数可由域控制器统一管理。例如，在动力域中，发动机ECU和变速箱ECU的控制策略可由动力域控制器统一制定，实现动力系统的整体优化。这种协同关系降低了ECU数量，减少了线束复杂度，提高了开发效率和系统可靠性。

TBOX与中央计算单元的协同

TBOX作为车联网的通信终端，负责车辆与外部网络的连接，而中央计算单元则负责处理来自外部网络的智能驾驶和座舱交互等数据。两者通过以太网或CAN总线互联，形成"通信终端+计算中枢"的协同模式。例如，在哪吒汽车的浩智中央超算平台中，TBOX与中央计算单元结合，实现端云之间高带宽、低延时通信，支持超快OTA升级和云端深度学习与算法迭代。这种协同关系使得车辆能够实时获取云端更新的地图信息、交通状况等数据，优化自动驾驶和座舱交互体验。

OBU与中央计算单元的协同

OBU作为车路协同的通信设备，负责与路侧基础设施的交互，而中央计算单元则负责处理这些路侧信息，优化自动驾驶决策。两者通过CAN总线或区域控制器间接互联，形成"路侧交互+中央决策"的协同模式。

例如，在中信科智联的C-V2X融合智能驾驶域控制器中，OBU的V2X数据与域控制器的感知数据融合，实现更全面的环境感知和决策。这种协同关系使得车辆能够获取更丰富的道路信息和交通状况，提高自动驾驶的安全性和效率。

九、技术发展趋势与未来展望

随着汽车智能化、网联化、电动化的发展，这些计算单元的技术特点和协同方式也在不断演进：

算力需求持续提升

随着自动驾驶等级的提高，域控制器的算力需求呈指数级增长。从L2级的20KDMIPS到L3级的24TOPS，再到L4级的4000+TOPS，算力需求的提升推动着芯片技术的革新。8155芯片虽然仍是智能座舱的主流选择，但其算力已无法满足未来更高阶的智能座舱需求，如AR导航、多模态交互等。因此，新一代智能座舱芯片（如高通8295）正朝着更高算力、更低功耗方向发展。

通信技术不断升级

从CAN/LIN到车载以太网，再到5G/V2X，通信技术的升级为计算单元间的数据交互提供了更高效的通道。TBOX正从单纯的4G通信向5G、V2X和高精度定位等功能融合方向演进，支持更复杂的远程服务和数据交互。OBU则从DSRC向C-V2X升级，实现更可靠的车路协同通信。这些通信技术的升级使得计算单元能够更高效地共享数据和协同工作，提升整车智能化水平。

软件架构持续优化

从传统的ECU专用软件到基于AUTOSAR的模块化软件，再到基于SOA的分布式软件架构，软件架构的优化为计算单元的协同提供了更灵活的平台。

例如，华为MDC平台遵循平台化与标准化原则，包括平台物理特性标准化、平台硬件接口标准化、算法组件标准化，提升整体研发效率。这种软件架构的优化使得计算单元能够更好地解耦和协同，支持软件快速迭代和功能持续升级。

集成度不断提升

从ECU到域控制器，再到中央计算单元，集成度的提升是汽车电子电气架构发展的必然趋势。未来，中央计算单元将进一步整合更多功能域的计算任务，形成更统一的计算平台。同时，OBU和TBOX等通信设备也将逐步集成到整车电子电气架构中，成为中央计算单元的一部分。这种集成度的提升将降低整车复杂度，提高开发效率和系统可靠性。

安全要求日益严格

随着汽车智能化程度提高，安全要求也日益严格。从功能安全（ISO 26262）到网络安全（ISO/SAE 21434），再到数据安全，安全要求的提升推动着计算单元的安全设计。域控制器通常需要达到ASIL-D功能安全等级，而中央计算单元则需要更高的安全隔离和防护机制。这种安全要求的提升将促进计算单元的安全设计和协同机制的完善，确保整车智能化功能的安全可靠运行。

十、总结与对比

下表总结了这些计算单元的核心特点和应用场景：

这些计算单元在汽车电子电气架构中形成了多层次的协同关系：

ECU负责基础功能控制，域控制器负责功能域集中管理，中央计算单元负责整车计算中枢，8155芯片负责智能座舱处理，TBOX负责远程通信与数据交互，OBU负责车路协同与ETC。它们通过不同层级的通信网络（如CAN总线、车载以太网）实现数据交互和协同工作，共同支撑汽车智能化功能的实现。

随着汽车电子电气架构从分布式向中央集中式演进，这些计算单元的角色和协同方式也在不断变化。未来，中央计算单元将进一步整合更多功能域的计算任务，形成更统一的计算平台；域控制器将专注于实时性要求高的功能执行；ECU则可能被进一步整合或淘汰；8155芯片将被更高性能的座舱芯片替代；TBOX和OBU将逐步集成到整车电子电气架构中，成为中央计算单元的一部分。这种演进将推动"软件定义汽车"的发展，使汽车成为真正的移动智能终端。