《電子技術(shù)應(yīng)用》
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主流車企電子電氣架構(gòu)進(jìn)化對比分析

2023-02-28
來源:電子發(fā)燒友網(wǎng)
關(guān)鍵詞: 電子電氣架構(gòu) ECU 特斯拉

  未來汽車產(chǎn)品最核心的技術(shù)是電子電氣架構(gòu),,汽車電子電氣架構(gòu)由分散式,、嵌入式逐漸向集中式、集成式的方向發(fā)展,,最終的理想狀態(tài)應(yīng)該是形成一個汽車中央大腦(one brain),,統(tǒng)一管理各種功能。電子電氣架構(gòu)類似于“中央政府”,,可對汽車的各種功能進(jìn)行統(tǒng)籌管理,,避免“諸侯割據(jù)、政令不一”,。開始的時候這個“中央政府”可能會管得少一些,,“地方諸侯”還依然保有一定控制權(quán),,但之后“中央政府”一定會管得越來越多,最終地方行政機構(gòu)只接收“中央政府”指令并予以高效執(zhí)行,,以確保車輛整體表現(xiàn)最優(yōu),。

  由于過去汽車上控制器相互獨立,軟件為嵌入式,,整車做最終硬件集成即可,。未來隨著 ECU 的減負(fù),原先高度分散的功能集成至域控制器,,主機廠必須自己掌握中央控制系統(tǒng),,否則就會失去對汽車產(chǎn)品的控制權(quán)。而把原本高度分散的控制功能逐步整合統(tǒng)一起來是傳統(tǒng)車企的全新必修課,,因此車企對電子電氣架構(gòu)的掌握是分步的,、漸進(jìn)式的。   特斯拉 Model3 開啟了電子電氣架構(gòu)大變革,,出現(xiàn)中央計算雛形+位置域,,縮短 50%整車線束,未來目標(biāo)是將整車線束降至100 米,,在電子架構(gòu)方面,,特斯拉領(lǐng)先傳統(tǒng)車企 6年以上。除特斯拉以外,,目前大部分的車企的電子電氣架構(gòu)仍處于早期的功能域控制器階段,,即部分功能集中到了功能域控制器,但還保留較多分布式模塊,,即“分布式 ECU+域控制器”的過渡方案,,避免因為變革程度太大導(dǎo)致額外的風(fēng)險及成本。   大部分企業(yè)規(guī)劃的下一代跨域融合電子電氣架構(gòu)將于 2022年量產(chǎn),,以實現(xiàn)軟件高度集中于域控制器,,逐步減少分布式 ECU。   到 2025 年部分車企落地中央計算+區(qū)域控制器的電子電氣架構(gòu),,從而實現(xiàn)軟硬件的進(jìn)一步集成,,軟件所有權(quán)逐步收歸主機廠。朝著“中央計算+區(qū)域控制”的架構(gòu)演進(jìn)的過程可能長達(dá) 5-10 年,。

  

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  主流車企電子電氣架構(gòu)進(jìn)化節(jié)奏不一,,來源:汽車電子設(shè)計

  一  奧迪A8小試牛刀

  2018 年推出的奧迪 A8率先實現(xiàn)了輔助駕駛功能的集成式控制,取代了 ECU相互分離的分布式的輔助駕駛系統(tǒng),。除自動駕駛域集成外,,其余底盤+安全、動力,、車身,、娛樂四大域仍然采用分布式架構(gòu),。   其自動駕駛域控制器由 4塊芯片組成,Mobileye EyeQ3負(fù)責(zé)視覺感知計算,,如交通信號識別,、行人監(jiān)測、碰撞報警,,車道線識別,、光線探測。英偉達(dá) K1負(fù)責(zé)圖像融合計算,,如駕駛員監(jiān)測,、360全景攝像頭的圖像處理。英特爾 Cyclone V 負(fù)責(zé)目標(biāo)融合,、地圖融合,、停車輔助、預(yù)剎車燈,。英飛凌的 Aurix TC297 負(fù)責(zé)通信處理,。這個自動駕駛域控制器軟件開發(fā)由奧地利軟件公司 TTTech 完成,德爾福提供硬件集成,。

  

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  2018 款奧迪 A8域控制器,,來源:奧迪

  二  特斯拉Model3開啟電子電氣架構(gòu)的全面變革

  特斯拉是汽車電子電氣架構(gòu)的全面變革者,2012年 Model S 有較為明顯的功能域劃分,,包括動力域,、底盤域、車身域,,ADAS模塊橫跨了動力和底盤域,,由于傳統(tǒng)域架構(gòu)無法滿足自動駕駛技術(shù)的發(fā)展和軟件定義汽車的需求,為解耦軟硬件,,搭載算力更強大的主控芯片,,必須先進(jìn)行電子電氣架構(gòu)的變革,因此 2017 年特斯拉推出的 Model3 突破了功能域的框架,,實現(xiàn)了中央計算+區(qū)域控制器框架,,通過搭建異域融合架構(gòu)+自主軟件平臺,不僅實現(xiàn)軟件定義汽車,,還有效降低整車成本,提高效率,。   1)Model 3整車三個控制器,,有效降低物料成本; 2)硬件集成為軟件,,為汽車深度的控制和維護(hù)提供基礎(chǔ),; 3)自主軟件平臺通過模塊化支持?jǐn)U展復(fù)用,。   特斯拉 Model3基本實現(xiàn)了中央集中式架構(gòu)的雛形,不過 Model3距離真正的中央集中式架構(gòu)還有相當(dāng)距離:通訊架構(gòu)以 CAN總線為主,,中央計算模塊只是形式上將影音娛樂 MCU,、自動駕駛 FSD以及車內(nèi)外聯(lián)網(wǎng)模塊集成在一塊板子上,且各模塊獨立運行各自的操作系統(tǒng),。但無論如何,,Model3 已經(jīng)踐行了中央計算+區(qū)域控制的電子電氣架構(gòu)理念框架,領(lǐng)先傳統(tǒng)車企6年左右,。   特斯拉三代車的電子電氣架構(gòu)演進(jìn)背后的實質(zhì)是不斷把車輛功能從供應(yīng)商手中拿回來自主開發(fā)的過程,。Model3 的自動駕駛模塊、娛樂控制模塊,、其它區(qū)域控制器,、熱管理均為自主設(shè)計開發(fā),實現(xiàn)了整車主要模塊自主,,不依賴 Tier1,,即使沒有實現(xiàn)自主的模塊,特斯拉也與供應(yīng)商進(jìn)行了聯(lián)合開發(fā),,比如特斯拉將自己的軟件加入到了博世為其提供的 ibooster里,,通過軟件更新實現(xiàn)剎車距離變短。   通過三款車型的演進(jìn),,特斯拉的新型電子電氣架構(gòu)不僅實現(xiàn)了 ECU數(shù)量的大幅減少,、線束大幅縮短(MODEL S 線束 3000米,Model 3 減少一半以上),,更打破了汽車產(chǎn)業(yè)舊有的零部件供應(yīng)體系(即軟硬件深度耦合打包出售給主機廠,,主機廠議價能力差,后續(xù)功能調(diào)整困難),,真正實現(xiàn)了軟件定義汽車,,特斯拉的 OTA 可以改變制動距離、開通座椅加熱,,提供個性化的用戶體驗,,由于突破了功能域,特斯拉的域控制器橫跨車身,、座艙,、底盤及動力域,這使得車輛的功能迭代更為靈活,,用戶可以體驗到車是常用常新的,,與之形成鮮明對比的是,大部分傳統(tǒng)車廠的 OTA 僅限于車載信息娛樂等功能,。   特斯拉為了更好地發(fā)揮軟件的作用,,實現(xiàn)了自動駕駛主控芯片這一最為核心的智能硬件的自研自制(特斯拉認(rèn)為芯片的專用設(shè)計使得其上的軟件運行更高效),,這意味著后續(xù)特斯拉車輛的升級速度、功能的部署都不再依賴外部 SOC芯片供應(yīng)商,,真正將車輛的靈魂掌握在自己手中,。

  

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  特斯拉電子電氣架構(gòu)演進(jìn)歷史,來源:黃少堂《軟件定義汽車,,架構(gòu)定義軟件》   Model 3整車四個控制器包括中央計算模塊(CCM),、左車身控制模塊(BCM LH)、右車身控制模塊(BCM RH)和前車身控制模塊(BCM FH)四大域控制器,。   左車身控制模塊負(fù)責(zé)左車身便利性控制以及轉(zhuǎn)向,、制動、助力等,。右車身控制模塊負(fù)責(zé)右車身便利性控制,、底盤安全系統(tǒng)、動力系統(tǒng),、熱管理等,。中央計算模塊包括自動駕駛模塊、信息娛樂模塊,、車內(nèi)外通信連接,,共用一套液冷系統(tǒng)。自動駕駛及娛樂控制模塊接管與輔助駕駛有關(guān)的傳感器——攝像頭,、毫米波雷達(dá),,將對算力需求較高的智能駕駛、信息娛樂放在一起,,便于智能硬件持續(xù)升級,,2019年特斯拉推出自研 FSD芯片替換了基于英偉達(dá) Drive PX2 芯片組,AI計算性能提升達(dá) 21倍,,隨著特斯拉將自動駕駛最核心的計算硬件實現(xiàn)自研,,特斯拉大幅提升了相對于競爭對手的領(lǐng)先優(yōu)勢。操作系統(tǒng)基于開源 Linux進(jìn)行定制化裁剪,,并自研中間件,,軟硬件均實現(xiàn)了自主可控,車型功能迭代更新速度加快,,整車開發(fā)成本降低,。

  

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  特斯拉 Model 3電子電氣架構(gòu),資料來源:特斯拉

  

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  特斯拉自動駕駛主控芯片發(fā)展歷程,,來源:特斯拉,,地平線

  三  大眾 ID 系列電子電氣架構(gòu)

  大眾汽車已經(jīng)從 MQB 平臺車型的分布式電子電氣架構(gòu)升級為 MEB 平臺 ID 系列車型上采用的三個功能域的電子電氣架構(gòu)。   按規(guī)劃,基于大眾 MEB 平臺的 ID系列電子電氣架構(gòu)為 E?1.1版,,2023年在 PPE 平臺搭載 E?1.2版,到 2025年后才進(jìn)化到 E?2.0 版,。   大眾的 E3架構(gòu)主要由車輛控制域(ICAS1),、智能駕駛域(ICAS2)和智能座艙域(ICAS3)組成,其中智能駕駛域 ICAS2尚未開發(fā)完成,,量產(chǎn)車型上搭載的依然是分布式架構(gòu)方案,,大眾 ID 系列的電子電氣架構(gòu)雖然有三個功能域,但同時依然保留了較多分布式模塊,,大眾 ID4有 52 個 ECU,,兩倍于特斯拉 Model Y ECU數(shù)量。國產(chǎn) ID4輔助駕駛功能由 Mobileye單目攝像頭+前長距雷達(dá)+兩個后角雷達(dá)實現(xiàn),,作為平價電動車,,在自動駕駛域控制器這塊暫時沒有選擇跟特斯拉和中國新勢力去PK。

  

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  大眾電子電氣架構(gòu)時間推進(jìn)規(guī)劃,,來源:大眾汽車

  

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  大眾 ID4 的車輛控制域,、信息娛樂域控制器,來源:大眾汽車,,佐思車研

 

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  大眾 MEB 平臺車型當(dāng)前智能駕駛方案為分布式,,來源:大眾汽車,Vehicle   大眾 ID 系列車型 2021 年完成 7 萬臺交付量,,低于前期規(guī)劃,。中國作為大眾最重要的單一市場,智能化這塊也正在加速追趕,,2022 年大眾軟件公司 CARIAD 在中國成立子公司,,據(jù)其中國子公司首席執(zhí)行官介紹,該公司的核心業(yè)務(wù)是針對 MEB平臺進(jìn)行軟件研發(fā),,2022 年下半年啟動 OTA 功能,,第二是針對高端平臺(PPE 在華首款車 2024 年投產(chǎn))做中國本土化、數(shù)字化產(chǎn)品,,包括高級駕駛輔助系統(tǒng),,其智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)也要與中國的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)相結(jié)合;第三是圍繞 2025 年后 SSP 平臺做軟件研發(fā),。結(jié)合大眾汽車 2030NEW auto的規(guī)劃,,軟件自研比例要上升到 60%,軟件研發(fā)保持自主的好處是實現(xiàn)敏捷(包括開發(fā)和維護(hù))和體現(xiàn)產(chǎn)品差異化,,其中本地化也是外資在中國提升智能化的必要且關(guān)鍵的一環(huán),,最終目的是打造吸引中國用戶的有競爭力的產(chǎn)品。   我們看一下幾款同一時間面世的三款電動車的電子電氣架構(gòu)的對比,雖然大眾ID系列也號稱是用三個域控制器代替過去 70+分布式 ECU,,但實際上依然保有較多 ECU 數(shù)量,,ID3 之前由于出現(xiàn)大面積的軟件 BUG 而遲遲未按期交付,這也反映出傳統(tǒng)車廠即使選擇進(jìn)行電子電氣架構(gòu)大變革,,但若自身人才結(jié)構(gòu)及軟件實力尚不足夠,,就依然會嚴(yán)重依賴外部供應(yīng)商,造成步子邁得太大帶來額外風(fēng)險,。所以大部分主機廠選擇的做法是走漸進(jìn)式路線,,隨著自身軟件實力提升逐步收歸軟件主導(dǎo)權(quán)。   2021 年 Munro & Associates 工程公司比較了特斯拉 Model Y,、福特 Mach-E 和大眾 ID.4電氣架構(gòu)之間的差異,。涉及三款電動車內(nèi) ECU的數(shù)量、CAN總線的數(shù)量,、以太網(wǎng)的使用,、LIN總線、LVDS(Low-Voltage Differential Signaling,,低電壓差分信號)通道的使用,、音頻、保險絲和繼電器的使用等方面,。特斯拉 Model Y 集成度明顯更高,,其 ECU數(shù)量是 ID4的一半,福特和大眾還保留了較多的現(xiàn)成的分布式 ECU,,特斯拉的 LIN(本地互連網(wǎng)絡(luò))數(shù)量也僅為大眾 ID4和福特 Mach-E 的一半,。   Tesla 中 CAN(控制器局域網(wǎng))總線的數(shù)量更高,由于攝像頭數(shù)量增加,,特斯拉的低壓差分信號(LVDS)使用量是福特和大眾汽車的三倍以上,,大眾汽車的以太網(wǎng)的使用更多。特斯拉從 Model 3開始車輛的低壓電氣部分不采用任何保險絲盒繼電器,。   大眾 ID4,、Model Y、福特 Mach E電子電氣架構(gòu)對比

  

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  來源:Munro & Associates,,3IS

  四  小鵬汽車 G9 電子電氣架構(gòu)具領(lǐng)先性

  新勢力三強中小鵬汽車在電子電氣架構(gòu)方面走得比較領(lǐng)先,,隨著車型從 G3、P7 和 P5,,迭代到 G9 的這套 X-EEA3.0 電子電氣架構(gòu),,已經(jīng)進(jìn)入到中央集中式電子電氣架構(gòu)。憑借領(lǐng)先一代的架構(gòu),,搭載更高算力 SOC 芯片及更高算力利用率,,小鵬G9 或成首款支持 XPILOT 4.0 智能輔助駕駛系統(tǒng)的量產(chǎn)車,。   小鵬 P7 搭載小鵬第二代電子電氣架構(gòu),具備混合式的特點:   1)分層域控,。功能域控制器(智駕域控制器,、車身域控制器、動力域控制器等模塊)與中央域控制器并存,; 2)跨域整合——域控制器覆蓋多重功能,,保留局部的傳統(tǒng) ECU; 3)混合設(shè)計——傳統(tǒng)的信號交互和服務(wù)交互成為并存設(shè)計,。   因此 CAN 總線和以太網(wǎng)總線并存,大數(shù)據(jù)/實時性交互均得以保證,;以太網(wǎng)節(jié)點少,,對網(wǎng)關(guān)要求低。   小鵬第二代電子電氣架構(gòu)實現(xiàn)傳統(tǒng) ECU數(shù)量減少約 60%,,硬件資源實現(xiàn)高度集成,,大部分的車身功能遷移至域控制器,中央處理器可實現(xiàn)支持儀表,、信息娛樂系統(tǒng)以及智能車身相關(guān)控制的大部分功能,,同時集成中央網(wǎng)關(guān),兼容 V2X 的協(xié)議,,支持車與車的局域網(wǎng)的通信,,支持車與云端的互聯(lián),車與遠(yuǎn)程數(shù)字終端的連接功能,。小鵬汽車的智能駕駛域控制器,,集成了高速 NGP、城市 GNP 及泊車功能,。   小鵬輔助駕駛采用激光雷達(dá)視覺融合方案,,與特斯拉的純視覺方案不同,這就導(dǎo)致兩者硬件架構(gòu)不同,,對于通訊帶寬,、計算能力的要求也不一樣。

  

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  小鵬汽車電子電氣架構(gòu)演進(jìn)歷史,。來源:小鵬汽車

  

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  小鵬汽車第二代電子電氣架特點,,來源:小鵬汽車   小鵬汽車將其 X-EEA3.0 電子電氣架構(gòu)稱為“讓智能汽車在未來永不落伍的秘密”。根據(jù)公司披露的首搭于 G9 的電子電氣架構(gòu)的信息,,未來 G9可以升級和優(yōu)化的潛力較大,。   X-EEA 3.0硬件架構(gòu)方面,采用中央超算(C-DCU)+區(qū)域控制(Z-DCU)的硬件架構(gòu),,中央超算包含車控,、智駕、座艙 3個域控制器,區(qū)域控制器為左右域控制器,,將更多控制件分區(qū),,根據(jù)就近配置的原則,分區(qū)接管相應(yīng)功能,,大幅縮減線束,。   得益于小鵬汽車的全棧自研能力,新架構(gòu)做到了硬件和軟件的深度集成,,不僅實現(xiàn)軟硬件解耦,,也實現(xiàn)軟件分層解耦,可使得系統(tǒng)軟件平臺,、基礎(chǔ)軟件平臺,、智能應(yīng)用平臺分層迭代,把車輛的底層軟件和基礎(chǔ)軟件與智能,、科技,、性能相關(guān)的應(yīng)用軟件脫離開,在開發(fā)新功能時,,只需要對最上層的應(yīng)用軟件進(jìn)行研究和迭代就可以,,縮短了研發(fā)周期和技術(shù)壁壘,用戶也能夠享受到車的快速迭代,。   系統(tǒng)軟件平臺:基于外購代碼做部分定制開發(fā),,隨整車基礎(chǔ)軟件平臺凍結(jié)而凍結(jié),可復(fù)用于不同車型,; 基礎(chǔ)軟件平臺:多個整車基礎(chǔ)功能軟件均形成標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)接口且在車輛量產(chǎn)前凍結(jié),,可復(fù)用于不同車型; 智能應(yīng)用平臺:如自動駕駛,、智能語音控制,、智能場景等功能,可實現(xiàn)快速開發(fā)和迭代,。   X-EEA 3.0 數(shù)據(jù)架構(gòu)方面,,域控制器設(shè)置內(nèi)存分區(qū),升級運行互不干涉,,便用車邊升級,,30分鐘可升級完成。   通信架構(gòu)方面,,X-EEA3.0 在國內(nèi)首次實現(xiàn)了以千兆以太網(wǎng)為主干的通信架構(gòu),,同時支持多通訊協(xié)議,讓車輛在數(shù)據(jù)傳輸方面更快速,。從 G9 搭載的新一代電子電氣架構(gòu)可以看出,,小鵬在骨干網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和面向 SOA 的方向起步較早,。   X-EEA 3.0 電力架構(gòu)方面,可實現(xiàn)場景式精準(zhǔn)配電,,可根據(jù)駕駛,、第三空間等不同用車場景按需配電,比如在路邊等人時,,可以只對空調(diào),、座椅調(diào)節(jié)、音樂等功能供電,,其他部分?jǐn)嚯?,這樣就能實現(xiàn)節(jié)能耗節(jié)省,提高續(xù)航里程,。車輛定期自診斷,,主動發(fā)現(xiàn)問題,引導(dǎo)維修,,以科技手段賦能售后。

  

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  小鵬汽車第三代電子電氣架構(gòu)實現(xiàn)千兆以太網(wǎng)+中央計算+區(qū)域控制,,來源:小鵬汽車

  五  長城汽車電子電氣架構(gòu)發(fā)展路線圖

  長城汽車 2020年開發(fā)的第三代電子電氣架構(gòu)包含 4個功能域控制器——車身控制,、動力底盤、智能座艙,、智能駕駛,,應(yīng)用軟件自主研發(fā),已實現(xiàn)量產(chǎn)并應(yīng)用于長城汽車全系車型,,車型物料成本得以優(yōu)化,,如新哈弗 H6優(yōu)化了 300米線束,總長度1.6 公里,,接近特斯拉 Model 3,,減重超 2 公斤。   從 GEEP3.0開始長城汽車實現(xiàn)全部應(yīng)用層軟件自主開發(fā)能力,,四個域控制器的上層應(yīng)用軟件,,甚至部分底層及底層的集成軟件亦由長城汽車自主開發(fā)。

  

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  長城汽車電子電氣架構(gòu)量產(chǎn)路線圖,,來源:長城汽車

  2022 年內(nèi)將推出的第四代電子電氣架構(gòu)將進(jìn)一步集中整車控制軟件,,實現(xiàn)高效集成管理、高度安全可靠和更快需求響應(yīng),。

  第四代架構(gòu)擁有中央計算,、智能座艙及高階自動駕駛 3個計算平臺,外加 3個區(qū)域控制器(左,、右,、前),。第四代架構(gòu)將率先搭載到長城汽車的全新的電動、混動平臺,,并陸續(xù)擴展到全系車型,。   第四代電子電氣架構(gòu)的中央計算單元跨域整合了車身、網(wǎng)關(guān),、空調(diào),、動力/底盤控制及 ADAS 功能,它的主控芯片算力高達(dá)30KDMIPS,,能夠高效保障系統(tǒng)的控制和響應(yīng),。GEEP 4.0架構(gòu)擁有成熟的視覺處理芯片解決方案,18路 CAN FD,、4路 LIN,、11 路車載以太網(wǎng),以及 64GB 存儲和 1GB 內(nèi)存等配置,,以備未來功能融合帶來的算力和通信等需求,。3個區(qū)域控制器為標(biāo)準(zhǔn)化的控制單元,負(fù)責(zé)整合周邊 MCU,,目前三個區(qū)域控制器的大部分軟件算法已經(jīng)上移到中央計算單元中,,由長城軟件團(tuán)隊開發(fā)。   該架構(gòu)引入 SOA 設(shè)計方式及理念,,打造軟件分層的基礎(chǔ)架構(gòu)平臺,,提供模塊化標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)接口,優(yōu)勢是可以提供積木式拆裝組合,、解耦軟硬件平臺,,提高軟件復(fù)用性,讓汽車實現(xiàn)全生命周期的功能迭代升級,,用戶可以根據(jù)需求喜好,,動態(tài)訂閱升級車輛服務(wù)功能,無需等待軟件升級批次,。同時 SOA 化還能靈活部署智能化場景,,標(biāo)準(zhǔn)化接口可實現(xiàn)開放服務(wù),構(gòu)建長城汽車眾創(chuàng)生態(tài),,聯(lián)合開發(fā)者為用戶提供全場景智慧出行服務(wù),。   GEEP 4.0支持固件空中升級,軟件空中升級,、遠(yuǎn)程診斷,;同時支持整車所有 ECU OTA 功能,包含動力底盤系統(tǒng),、影音娛樂系統(tǒng),、車身系統(tǒng),、智能駕駛系統(tǒng)等?;谌录軜?gòu)的云診斷方式為售后服務(wù)帶來便利,,基于車端、云端功能的部署,,實現(xiàn)遠(yuǎn)程對車輛故障信息診斷,,可以遠(yuǎn)程對車輛進(jìn)行維修。在保證診斷和維修時效性同時,,通過診斷知識庫可以智能化地識別,、分析,并匹配最優(yōu)的維修方案,,有效解決 4S 店人員不足,、技術(shù)受限的短板,真正做到快速為用戶排憂解難,。

  

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  長城汽車第四代電子電氣架構(gòu),,來源:長城汽車   長城汽車第五代電子電氣架構(gòu)研發(fā)與第四代同步啟動,第五代架構(gòu)將整車軟件高度集中在一個中央大腦(one brain),,計劃2024 年面世,。將實現(xiàn) 100%SOA 化,完成整車標(biāo)準(zhǔn)化軟件平臺的搭建,。   特斯拉目前所用的中央計算模塊座艙芯片和智駕芯片是分離的,還不是 one brain方案,,從目前全球頭部智能芯片廠家的趨勢看,,智駕芯片和座艙芯片融合為一片是大勢所趨,但 one brain 方案對主機廠的軟件能力要求很高,。

  

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  長城汽車下一代車云一體智能生態(tài)架構(gòu),,來源:長城汽車   長城汽車的電子電氣架構(gòu)迭代速度快,將為自研智能化核心技術(shù)落地提供“地基”,。電子電氣架構(gòu)快速迭代也與公司致力于在智能化方面保持領(lǐng)先地位這一目標(biāo)強相關(guān),。   智能化方面,長城的典型致勝利器有:   1)毫末智行的自動駕駛?cè)珬W匝屑夹g(shù),。 2)2023年投入商業(yè)應(yīng)用的線控轉(zhuǎn)向技術(shù),。   自動駕駛解決方案全棧自研方面:長城汽車旗下的毫末智行將于 2022年內(nèi)實現(xiàn)城市領(lǐng)航輔助駕駛功能,或與小鵬汽車比拼城市領(lǐng)航功能落地節(jié)奏,。硬件方面,,HPilot3.0擁有 360TOPS 的強勁算力,全車配備 12個攝像頭和 2個激光雷達(dá),,5個毫米波雷達(dá),,12 個超聲波雷達(dá),。毫末智行城市領(lǐng)航功能率先落地的原因之一是采用重感知的方案,而不是重地圖的方案,,不受城市高精地圖限制,。毫末智行城市領(lǐng)航計劃 2022 年 6 月份 SOP,并可做到全國 100 多個城市有效的部署,,在地理范圍上具有很大優(yōu)勢,。毫末智行整體部署范圍大、車型多,、數(shù)量多,,可基于更多的數(shù)據(jù)保持高速的持續(xù)迭代。2022 年承擔(dān)長城汽車 34款待上市車型高級別輔助駕駛開發(fā)任務(wù),,占長城汽車全年待上市車型接近 80%,,這些車型中 30%是標(biāo)配,其余均是高配搭載,。   自動駕駛執(zhí)行端方面:汽車智能化升級和電子電氣架構(gòu)的集中化,,同時還需要對傳統(tǒng)汽車底盤進(jìn)行線控升級來適配發(fā)展,底盤控制系統(tǒng)與自動駕駛的執(zhí)行環(huán)節(jié)強相關(guān),。線控底盤主要為線控轉(zhuǎn)向,、線控制動、線控?fù)Q擋,、線控油門,、線控懸掛,其中線控轉(zhuǎn)向和線控制動是面向自動駕駛執(zhí)行端最核心的產(chǎn)品,,當(dāng)前全球主要的線控制動廠家是博世,、大陸、采埃孚等傳統(tǒng) Tier 1,,進(jìn)入門檻很高,。2021 年中長城汽車首次發(fā)布智慧線控底盤,從電子機械線控制動,、轉(zhuǎn)向器,、電機、模擬器,、控制器等核心硬件到包括整個軟件系統(tǒng)全都由長城汽車自主設(shè)計完成,。這是全國首個支持 L4+自動駕駛的線控轉(zhuǎn)向技術(shù),將于 2023年正式投入商業(yè)應(yīng)用,。

  六  上汽零束電子電氣架構(gòu)

  上汽總工程師祖似杰認(rèn)為,,汽車產(chǎn)品最核心的技術(shù)是電子電氣架構(gòu),且一定要由整車企業(yè)掌握,。   電子電氣架構(gòu)作為汽車的中樞,,將定義很多與此前完全不同的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),,因為過去汽車是一個封閉的系統(tǒng),而未來汽車將是一個開放的系統(tǒng),。自動駕駛汽車普及之后車企要承擔(dān)行車安全事故責(zé)任,,安全技術(shù)只能自己把握,從這一點出發(fā),,車企也要把電子電氣架構(gòu)和中央控制系統(tǒng)牢牢掌握在自己手里,,包括電子電氣架構(gòu)之上的車載操作系統(tǒng)、基礎(chǔ)應(yīng)用和服務(wù)軟件架構(gòu)等,,都要充分理解并融會貫通,。   從對整車產(chǎn)品控制權(quán)的角度,祖似杰認(rèn)為,,原來汽車產(chǎn)品上的控制器是相互獨立的,,而且是嵌入式的,整車企業(yè)將其中一些交由供應(yīng)商負(fù)責(zé)也不會有太大問題,,未來汽車產(chǎn)品上的控制系統(tǒng)走向統(tǒng)一,,整車企業(yè)必須自己掌握中央控制系統(tǒng),否則就會失去對汽車產(chǎn)品的控制權(quán),。而把原本高度分散的控制功能逐步整合統(tǒng)一起來,,是車企必須要走的一條正確而艱難的路。   上汽在旗下高端純電智能車品牌智己,、飛凡搭載全棧 1.0版電子電氣架構(gòu),,全棧 1.0電子電氣架構(gòu)有 3個域控制器,即中央計算(車控及數(shù)據(jù)融合),、智能駕駛,、智能座艙,同時還保留了較多分布式模塊,。2021 年 7 月啟動“零束銀河全棧 3.0 技術(shù)解決方案”的自主研發(fā),進(jìn)一步中央集中化,,支持 L4級以上自動駕駛,,計劃 2024 年在上汽旗下智己、飛凡搭載,。   零束銀河全棧 3.0電子電氣架構(gòu)使用主從兩個高性能計算單元,,即 HPC1和 HPC2來實現(xiàn)智能駕駛、智能座艙,、智能計算,、智能駕駛備份功能,再加 4個區(qū)域控制器,,實現(xiàn)各自不同區(qū)域的相關(guān)功能,,以全面支撐 L4 以上智能駕駛技術(shù),。   底層狹義操作系統(tǒng)(OS)由異構(gòu)升級為同構(gòu);骨干通信帶寬擴容至千兆甚至萬兆,;智能車數(shù)據(jù)工廠全面實現(xiàn)數(shù)字孿生鏡像,,持續(xù)夯實云、管,、端智能車網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)體系,,加速智能車自學(xué)習(xí)、自成長和自進(jìn)化,,使車真正成為直連用戶的載體和入口,、移動的 AIoT平臺和數(shù)字化體驗空間。

  

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  零束科技全棧 3.0解決方案 2024上車,,實現(xiàn)中央計算+區(qū)域控制器,,可支持 L4+智能駕駛,來源:零束科技

  

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  上汽集團(tuán)零束科技銀河全棧架構(gòu),,來源:上汽集團(tuán)

  七  廣汽星靈電子電氣架構(gòu)

  廣汽星靈電子電氣架構(gòu)計劃于 2023 年搭載到廣汽埃安全新車型上,,其由汽車數(shù)字鏡像云,中央計算機,、智能駕駛計算機,、信息娛樂計算機三個核心計算機群組,以及四個區(qū)域控制器組成,,集成了千兆以太網(wǎng),、5G 和信息安全、功能安全等技術(shù),。   相比廣汽上一代電子電氣架構(gòu),,新架構(gòu)的算力提升 50 倍,數(shù)據(jù)傳輸速率提升 10 倍,,線束回路減少約 40%,,控制器減少約20 個。   硬件架構(gòu)上三個功能域控制器+前后左右四個區(qū)域控制器,,與長城汽車第四代電子電氣架構(gòu)類似,。其中中央運算單元(車身控制+新能源控制)搭載 NXP S32G399高性能網(wǎng)關(guān)計算芯片;座艙域搭載高通 8155/8295芯片,;智駕域搭載華為昇騰 610高性能芯片,,算力為 400TOPS。分布于車身前后左右的 4個區(qū)域控制器主要負(fù)責(zé)供電以及執(zhí)行中央控制單元的指令,,中央計算單元與四個區(qū)域控制器之間采用以太網(wǎng)連接,。軟件結(jié)構(gòu)方面,“星靈”架構(gòu)采用了 SOA 軟件架構(gòu)以取代傳統(tǒng)軟件架構(gòu),以實現(xiàn)組件服務(wù)化,、原子化和標(biāo)準(zhǔn)化,,新增應(yīng)用模塊即可實現(xiàn)新場景。

  

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  廣汽星靈電子電氣架構(gòu),,來源:廣汽集團(tuán)

  

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  廣汽星靈架構(gòu)三個功能域控制器,,來源:廣汽集團(tuán)

  

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  廣汽星靈軟件架構(gòu),來源:廣汽集團(tuán) 好的電子電氣架構(gòu):一是可以節(jié)省成本,,包括制造成本和用車成本,,生產(chǎn)端可以節(jié)省物料,簡化裝配,,提升開發(fā)與制造效率,,在表層功能差不多的情況下,消費者使用電子架構(gòu)集成度更高的車能耗可能更低,。   二是快速提供豐富多樣的功能,,主機廠可以針對不同場景開發(fā)各式功能,比如特斯拉的座椅加熱,、節(jié)日模式等,,而且功能更新也應(yīng)該是主機廠可以把控,不需要像過去功能車那樣為改變一個功能而進(jìn)行一次復(fù)雜的供應(yīng)鏈組織,。   如果沒有底層架構(gòu)的升級,,無論表面有多少智能化的功能,都還不能算是真正的智能車,。比如分布式電子電氣架構(gòu)也可以實現(xiàn)自動泊車和 L2 智能駕駛功能的,,但由于架構(gòu)的限制,無法把傳感器接入到一個智能駕駛域控制器中,,只能搭載兩個獨立的控制單元——泊車控制器,、行車控制器,無法共用算力及傳感硬件,,這就導(dǎo)致資源浪費,,且在后續(xù)功能升級中存在掣肘。   產(chǎn)品定義是架構(gòu)開發(fā)的前提,,車企將根據(jù)自己的品牌形象,、產(chǎn)品定位、目標(biāo)客戶,、內(nèi)部資源去做出取舍。比如車企可能優(yōu)先選擇在智能座艙方面的集成,,而輔助駕駛部分采用低成本的分布式方案,。也可能優(yōu)先選擇在底盤、車身控制方面做高度集成。   不同車企的品牌矩陣,、車型結(jié)構(gòu)有差異,,架構(gòu)也需要考慮平臺公用性和沿用性。   智能汽車電子架構(gòu)的主要需求匯總表

  

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  來源:北京新能源汽車技術(shù)創(chuàng)新中心有限公司





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