当智能汽车从“功能机”迈向“智能机”,其价值核心从马力与扭矩,转向算力与数据时,一场更为基础、更为深刻的变革正在电子系统的底层悄然发生:安全的内涵正在被彻底重构。过去,汽车安全几乎等同于车身结构的坚固与气囊的及时弹出;今天,它已演变为一个涵盖物理制动安全、网络通信安全和软件功能安全的复杂多维体系。2025年,随着电子机械制动(EMB)获国标批准、联合国与欧盟的“多支柱验证”框架逐步落地,以及安全中间件成为软件定义汽车(SDV)的“免疫系统”,汽车电子正迎来一场由技术与标准双轮驱动的“安全革命”。
一、制动安全:从液压到全电控,EMB开启精准安全的“毫秒时代”
制动系统,作为汽车安全的最后物理防线,其电子化进程曾是线控底盘中最谨慎的一环。长期以来,主流的线控制动方案是电子液压制动(EHB),它虽然用电子信号取代了部分机械连接,但最终仍需通过液压管路传递制动力。这种“半线控”方案如同使用一根更智能的“线”去控制传统的液压“推杆”,在响应速度、控制精度和系统简化上存在天花板。
真正的革命来自电子机械制动(EMB)。EMB彻底摒弃了制动液、液压泵和复杂的管路,在每个车轮安装一个由电机直接驱动的制动执行器。这项并非全新的技术(曾应用于奥迪R8 e-tron后轮),其大规模量产一直受制于严苛的安全法规空白。2025年,中国国家标准 GB 21670-2025 的发布为EMB扫清了关键障碍。新国标对EMB(标准中称ETBS)提出了极高的冗余安全要求,例如在电源失效后,备用电源须在5秒内接替工作,这为技术的商用化确立了安全基线。
EMB带来的安全增益是颠覆性的,主要体现在三个维度:
响应极速化:EMB将制动系统的响应时间从传统液压的300毫秒以上、EHB的约200毫秒,缩短至100毫秒以内。以百公里时速行驶计算,这意味着相比EHB再减少约2.8米的制动距离,为主动安全系统(AEB)和高级别自动驾驶争取了宝贵的决策与执行时间。
控制精密化:电子信号控制使制动力调节精度可达0.1MPa,达到液压系统的5倍。结合独立的四轮控制能力,系统可实现极为精细的扭矩矢量分配,在湿滑路面进行单轮点刹,极大提升紧急避让或过弯时的车身稳定性。
系统轻量化与高可靠:移除整套液压系统可减重约10公斤,并消除了液体制动液泄漏、高温气阻等传统风险,系统寿命和维护需求也显著降低。
尽管初期因双冗余设计导致成本比EHB高出30%-50%,但EMB已被行业公认为下一代制动系统的终极方向。中国汽车工程学会已将“EMB技术日趋成熟,即将迎来量产应用”列为 《2025年度中国汽车十大技术趋势》 之一。国内外供应商如博世、大陆、采埃孚,以及国内的京西集团、坐标系等均已积极布局,预计2026年将迎来首批规模化量产车型。
二、验证安全:从单一测试到“多支柱验证”,构建自动驾驶的信任基石
当汽车具备自主驾驶能力,如何证明它比人类驾驶员更安全?这已成为全球监管机构的核心课题。传统的车辆认证主要针对确定的机械性能和被动安全,而自动驾驶系统(ADS)的可靠性依赖于复杂的算法和海量数据,无法通过有限的实车测试穷尽所有场景。
为此,以欧盟为代表的监管方正在推动一场验证范式的革命:多支柱验证(New Assessment/Test Method, NATM) 。该方法不再依赖单一的实车路试,而是构建一个立体的、互为补充的评估体系,通常包含四大支柱:
仿真测试:在虚拟世界中构建海量、极端、危险的驾驶场景,进行万亿公里级的算法压力测试。
封闭场地测试:在可控的测试场内验证车辆对特定标准场景(如Euro NCAP项目)的应对能力。
真实道路测试:积累实际路况数据,验证系统在真实交通环境中的综合表现。
安全评估:对制造商的设计流程、安全文化、网络安全及风险管理系统进行全方位审计。
NATM的本质是将安全验证从“测试产品”转向“评估开发体系”。它要求汽车电子,尤其是感知与决策系统的开发,必须从源头就具备可验证、可追溯、可解释的特性。例如,车载传感器如索尼的SPAD(单光子雪崩二极管)深度传感器IMX479,其高达300米的探测距离和厘米级精度,不仅为算法提供了优质数据,其明确的性能边界也为仿真测试提供了准确的物理输入。
三、功能与网络安全:软件定义汽车时代的“免疫系统”工程
在“软件定义汽车”时代,车辆的复杂性和迭代速度呈指数级增长。一个中央计算单元可能同时运行着要求毫秒级响应的制动控制、娱乐系统的非实时应用,以及来自互联网的不确定网络请求。这种“混合关键性”软件共存的局面,带来了前所未有的功能安全和网络安全挑战。
解决这一挑战的核心,是在操作系统之上、应用软件之下,构建一个强大的“安全中间件”层。这正是如 TTTech Auto的MotionWise 等平台所扮演的角色。这类中间件如同汽车的“免疫系统和神经系统”,核心职能包括:
时空隔离:为不同安全等级(如ASIL-B与QM)的软件任务提供确定性的执行环境,确保高安全任务的计算资源与响应时间绝对不受低优先级任务干扰。
安全通信:管理车内高速网络(如车载以太网)上的数据流,确保关键控制指令(如转向、制动)传输的低延迟、高可靠性与完整性。
健康监控:持续监控软件运行状态,一旦检测到异常或预期外的行为,能立即执行预设的安全策略(如降级或关闭服务)。
安全中间件的部署,使得复杂的软件系统能够满足 ISO 26262(功能安全) 和 ISO/SAE 21434(网络安全) 等严苛标准。其价值在自动驾驶域控制器(ADAS/AD ECU)中尤为凸显,已成为实现可量产、可扩展的高级自动驾驶功能的安全架构核心。这一趋势也推动了硬件元器件的升级,例如,越来越多的域控制器主控SoC(如英伟达Orin系列) 会集成强大的硬件安全模块(HSM),与安全中间件协同工作,实现从芯片、系统到软件的全栈安全。
趋势融合:安全驱动的系统简化与国产化机遇
有趣的是,对更高层级安全的追求,正驱动着汽车电子系统在物理和成本上的“简化”。以黑莓QNX的软件定义音频平台为例,其通过将音频处理(如降噪、声场渲染)彻底软件化,并集成于高性能座舱域控制器中,可以替代多个传统的专用数字信号处理器(DSP)和放大器。独立分析显示,这种方案能为高端车型节省高达98美元的硬件成本,减少44% 的PCB面积和28% 的重量。系统越简单,潜在的故障点就越少,这本身就是一种重要的安全增益。
这场安全革命也为中国汽车电子产业带来了结构性机遇。在EMB等新一代线控执行器领域,国内外厂商几乎站在同一起跑线。在功能安全与网络安全软件领域,虽然国际巨头仍有先发优势,但庞大的本土市场需求和快速的技术迭代,正催生着新的生态。从华为、百度等科技公司的全栈布局,到德赛西威、经纬恒润等本土Tier1在智能驾驶域控制器上的突破,中国供应链正从单一的硬件制造,向包含安全软件、验证服务在内的全价值链纵深发展。