未來(lái)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(gè)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(duì)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(kāi)始的時(shí)候這個(gè)“中央政府”可能會(huì)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(huì)管得越來(lái)越多,最終地方行政機(jī)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(guò)去汽車上控制器相互獨(dú)立,軟件為嵌入式,整車做最終硬件集成即可。未來(lái)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(jī)廠必須自己掌握中央控制系統(tǒng),否則就會(huì)失去對(duì)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(lái)是傳統(tǒng)車企的全新必修課,因此車企對(duì)電子電氣架構(gòu)的掌握是分步的、漸進(jìn)式的。
特斯拉 Model3 開(kāi)啟了電子電氣架構(gòu)大變革,出現(xiàn)中央計(jì)算雛形+位置域,縮短 50%整車線束,未來(lái)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,但還有保留較多分布式模塊,即“分布式 ECU+域控制器”的過(guò)渡方案,避免因?yàn)樽兏锍潭忍髮?dǎo)致額外的風(fēng)險(xiǎn)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(shí)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(jì)算+區(qū)域控制器的電子電氣架構(gòu),從而實(shí)現(xiàn)軟硬件的進(jìn)一步集成,軟件所有權(quán)逐步收歸主機(jī)廠。朝著“中央計(jì)算+區(qū)域控制”的架構(gòu)演進(jìn)的過(guò)程可能長(zhǎng)達(dá) 5-10 年。
一 奧迪A8小試牛刀
2018 年推出的奧迪 A8率先實(shí)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(dòng)駕駛域集成外,其余底盤+安全、動(dòng)力、車身、娛樂(lè)四大域仍然采用分布式架構(gòu)。
其自動(dòng)駕駛域控制器由 4塊芯片組成,Mobileye EyeQ3負(fù)責(zé)視覺(jué)感知計(jì)算,如交通信號(hào)識(shí)別、行人監(jiān)測(cè)、碰撞報(bào)警,車道線識(shí)別、光線探測(cè)。英偉達(dá) K1負(fù)責(zé)圖像融合計(jì)算,如駕駛員監(jiān)測(cè)、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(gè)自動(dòng)駕駛域控制器軟件開(kāi)發(fā)由奧地利軟件公司 TTTech 完成,德?tīng)柛L峁┯布伞?/p>
2018 款?yuàn)W迪 A8域控制器:
二 特斯拉Model3開(kāi)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(dòng)力域、底盤域、車身域,ADAS模塊橫跨了動(dòng)力和底盤域,由于傳統(tǒng)域架構(gòu)無(wú)法滿足自動(dòng)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(qiáng)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(shí)現(xiàn)了中央計(jì)算+區(qū)域控制器框架,通過(guò)搭建異域融合架構(gòu)+自主軟件平臺(tái),不僅實(shí)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(gè)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(tái)通過(guò)模塊化支持?jǐn)U展復(fù)用。
特斯拉 Model3基本實(shí)現(xiàn)了中央集中式架構(gòu)的雛形,不過(guò) 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(jì)算模塊只是形式上將影音娛樂(lè) MCU、自動(dòng)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(dú)立運(yùn)行各自的操作系統(tǒng)。但無(wú)論如何,Model3 已經(jīng)踐行了中央計(jì)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(shí)質(zhì)是不斷把車輛功能從供應(yīng)商手中拿回來(lái)自主開(kāi)發(fā)的過(guò)程。Model3 的自動(dòng)駕駛模塊、娛樂(lè)控制模塊、其它區(qū)域控制器、熱管理均為自主設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā),實(shí)現(xiàn)了整車主要模塊自主,不依賴 Tier1,即使沒(méi)有實(shí)現(xiàn)自主的模塊,特斯拉也與供應(yīng)商進(jìn)行了聯(lián)合開(kāi)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(guò)軟件更新實(shí)現(xiàn)剎車距離變短。
通過(guò)三款車型的演進(jìn),特斯拉的新型電子電氣架構(gòu)不僅實(shí)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(jī)廠,主機(jī)廠議價(jià)能力差,后續(xù)功能調(diào)整困難),真正實(shí)現(xiàn)了軟件定義汽車,特斯拉的 OTA 可以改變制動(dòng)距離、開(kāi)通座椅加熱,提供個(gè)性化的用戶體驗(yàn),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(dòng)力域,這使得車輛的功能迭代更為靈活,用戶可以體驗(yàn)到車是常用常新的,與之形成鮮明對(duì)比的是,大部分傳統(tǒng)車廠的 OTA 僅限于車載信息娛樂(lè)等功能。
特斯拉為了更好地發(fā)揮軟件的作用,實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)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(jì)使得其上的軟件運(yùn)行更高效),這意味著后續(xù)特斯拉車輛的升級(jí)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。
特斯拉電子電氣架構(gòu)演進(jìn)歷史:
資料來(lái)源:黃少堂《軟件定義汽車,架構(gòu)定義軟件》,平安證券研究所
Model 3整車四個(gè)控制器包括中央計(jì)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(dòng)、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(dòng)力系統(tǒng)、熱管理等。中央計(jì)算模塊包括自動(dòng)駕駛模塊、信息娛樂(lè)模塊、車內(nèi)外通信連接,共用一套液冷系統(tǒng)。自動(dòng)駕駛及娛樂(lè)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(duì)算力需求較高的智能駕駛、信息娛樂(lè)放在一起,便于智能硬件持續(xù)升級(jí),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(jì)算性能提升達(dá) 21倍,隨著特斯拉將自動(dòng)駕駛最核心的計(jì)算硬件實(shí)現(xiàn)自研,特斯拉大幅提升了相對(duì)于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。操作系統(tǒng)基于開(kāi)源 Linux進(jìn)行定制化裁剪,并自研中間件,軟硬件均實(shí)現(xiàn)了自主可控,車型功能迭代更新速度加快,整車開(kāi)發(fā)成本降低。
特斯拉 Model 3電子電氣架構(gòu):
資料來(lái)源:特斯拉,平安證券研究所
特斯拉自動(dòng)駕駛主控芯片發(fā)展歷程:
三 大眾 ID 系列電子電氣架構(gòu)
大眾汽車已經(jīng)從 MQB 平臺(tái)車型的分布式電子電氣架構(gòu)升級(jí)為 MEB 平臺(tái) ID 系列車型上采用的三個(gè)功能域的電子電氣架構(gòu)。
按規(guī)劃,基于大眾 MEB 平臺(tái)的 ID系列電子電氣架構(gòu)為 E31.1版,2023年在 PPE 平臺(tái)搭載 E31.2版,到 2025年后才進(jìn)化到 E32.0 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(kāi)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(gè)功能域,但同時(shí)依然保留了較多分布式模塊,大眾 ID4有 52 個(gè) ECU,兩倍于特斯拉 Model Y ECU數(shù)量。國(guó)產(chǎn) ID4輔助駕駛功能由 Mobileye單目攝像頭+前長(zhǎng)距雷達(dá)+兩個(gè)后角雷達(dá)實(shí)現(xiàn),作為平價(jià)電動(dòng)車,在自動(dòng)駕駛域控制器這塊暫時(shí)沒(méi)有選擇跟特斯拉和中國(guó)新勢(shì)力去PK。
大眾 ID4 的車輛控制域、信息娛樂(lè)域控制器:
資料來(lái)源:大眾汽車,佐思車研,平安證券研究所汽車
大眾 MEB 平臺(tái)車型當(dāng)前智能駕駛方案為分布式:
資料來(lái)源:大眾汽車,Vehicle,平安證券研究所
大眾 ID 系列車型2021 年完成7 萬(wàn)臺(tái)交付量,低于前期規(guī)劃。中國(guó)作為大眾最重要的單一市場(chǎng),智能化這塊也正在加速追趕,2022 年大眾軟件公司CARIAD在中國(guó)成立子公司,據(jù)其中國(guó)子公司首席執(zhí)行官介紹,該公司的核心業(yè)務(wù)是針對(duì) MEB平臺(tái)進(jìn)行軟件研發(fā),2022 年下半年啟動(dòng)OTA功能,第二是針對(duì)高端平臺(tái)(PPE在華首款車2024 年投產(chǎn))做中國(guó)本土化、數(shù)字化產(chǎn)品,包括高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng),其智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)也要與中國(guó)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(tái)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(shí)現(xiàn)敏捷(包括開(kāi)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(guó)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(guó)用戶的有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品。
我們看一下幾款同一時(shí)間面世的三款電動(dòng)車的電子電氣架構(gòu)的對(duì)比,雖然大眾ID系列也號(hào)稱是用三個(gè)域控制器代替過(guò)去 70+分布式 ECU,但實(shí)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(shí)力尚不足夠,就依然會(huì)嚴(yán)重依賴外部供應(yīng)商,造成步子邁得太大帶來(lái)額外風(fēng)險(xiǎn)。所以大部分主機(jī)廠選擇的做法是走漸進(jìn)式路線,隨著自身軟件實(shí)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(dòng)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(hào))通道的使用、音頻、保險(xiǎn)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(hào)(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(kāi)始車輛的低壓電氣部分不采用任何保險(xiǎn)絲盒繼電器。
大眾 ID4、Model Y、福特 Mach E電子電氣架構(gòu)對(duì)比:
資料來(lái)源:Munro & Associates,3IS,平安證券研究所
四 小鵬汽車 G9 電子電氣架構(gòu)具領(lǐng)先性
新勢(shì)力三強(qiáng)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(diǎn):
1)分層域控。功能域控制器(智駕域控制器、車身域控制器、動(dòng)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(jì)——傳統(tǒng)的信號(hào)交互和服務(wù)交互成為并存設(shè)計(jì)。
因此 CAN 總線和以太網(wǎng)總線并存,大數(shù)據(jù)/實(shí)時(shí)性交互均得以保證;以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)少,對(duì)網(wǎng)關(guān)要求低。
小鵬第二代電子電氣架構(gòu)實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng) ECU數(shù)量減少約 60%,硬件資源實(shí)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(shí)現(xiàn)支持儀表、信息娛樂(lè)系統(tǒng)以及智能車身相關(guān)控制的大部分功能,同時(shí)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(jué)融合方案,與特斯拉的純視覺(jué)方案不同,這就導(dǎo)致兩者硬件架構(gòu)不同,對(duì)于通訊帶寬、計(jì)算能力的要求也不一樣。
小鵬汽車電子電氣架構(gòu)演進(jìn)歷史:
資料來(lái)源:小鵬汽車、平安證券研究所
小鵬汽車第二代電子電氣架特點(diǎn):
資料來(lái)源:小鵬汽車,平安證券研究所
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(lái)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(lái) G9可以升級(jí)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(gè)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(shí)現(xiàn)軟硬件解耦,也實(shí)現(xiàn)軟件分層解耦,可使得系統(tǒng)軟件平臺(tái)、基礎(chǔ)軟件平臺(tái)、智能應(yīng)用平臺(tái)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(kāi),在開(kāi)發(fā)新功能時(shí),只需要對(duì)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(tái):基于外購(gòu)代碼做部分定制開(kāi)發(fā),隨整車基礎(chǔ)軟件平臺(tái)凍結(jié)而凍結(jié),可復(fù)用于不同車型;
基礎(chǔ)軟件平臺(tái):多個(gè)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(tái):如自動(dòng)駕駛、智能語(yǔ)音控制、智能場(chǎng)景等功能,可實(shí)現(xiàn)快速開(kāi)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(jí)運(yùn)行互不干涉,便用車邊升級(jí),30分鐘可升級(jí)完成。
通信架構(gòu)方面,X-EEA3.0在國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了以千兆以太網(wǎng)為主干的通信架構(gòu),同時(shí)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(shí)現(xiàn)場(chǎng)景式精準(zhǔn)配電,可根據(jù)駕駛、第三空間等不同用車場(chǎng)景按需配電,比如在路邊等人時(shí),可以只對(duì)空調(diào)、座椅調(diào)節(jié)、音樂(lè)等功能供電,其他部分?jǐn)嚯?,這樣就能實(shí)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(dòng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,引導(dǎo)維修,以科技手段賦能售后。
小鵬汽車第三代電子電氣架構(gòu)實(shí)現(xiàn)千兆以太網(wǎng)+中央計(jì)算+區(qū)域控制:
五 長(zhǎng)城汽車電子電氣架構(gòu)發(fā)展路線圖
長(zhǎng)城汽車 2020年開(kāi)發(fā)的第三代電子電氣架構(gòu)包含4個(gè)功能域控制器——車身控制、動(dòng)力底盤、智能座艙、智能駕駛,應(yīng)用軟件自主研發(fā),已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)并應(yīng)用于長(zhǎng)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(zhǎng)度1.6 公里,接近特斯拉 Model 3,減重超 2 公斤。
從GEEP3.0開(kāi)始長(zhǎng)城汽車實(shí)現(xiàn)全部應(yīng)用層軟件自主開(kāi)發(fā)能力,四個(gè)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(zhǎng)城汽車自主開(kāi)發(fā)。
長(zhǎng)城汽車電子電氣架構(gòu)量產(chǎn)路線圖:
資料來(lái)源:長(zhǎng)城汽車、平安證券研究所
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(shí)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(jì)算、智能座艙及高階自動(dòng)駕駛3個(gè)計(jì)算平臺(tái),外加3個(gè)區(qū)域控制器(左、右、前)。第四代架構(gòu)將率先搭載到長(zhǎng)城汽車的全新的電動(dòng)、混動(dòng)平臺(tái),并陸續(xù)擴(kuò)展到全系車型。
第四代電子電氣架構(gòu)的中央計(jì)算單元跨域整合了車身、網(wǎng)關(guān)、空調(diào)、動(dòng)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(jué)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(chǔ)和1GB內(nèi)存等配置,以備未來(lái)功能融合帶來(lái)的算力和通信等需求。3個(gè)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(gè)區(qū)域控制器的大部分軟件算法已經(jīng)上移到中央計(jì)算單元中,由長(zhǎng)城軟件團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)。
該架構(gòu)引入SOA設(shè)計(jì)方式及理念,打造軟件分層的基礎(chǔ)架構(gòu)平臺(tái),提供模塊化標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)接口,優(yōu)勢(shì)是可以提供積木式拆裝組合、解耦軟硬件平臺(tái),提高軟件復(fù)用性,讓汽車實(shí)現(xiàn)全生命周期的功能迭代升級(jí),用戶可以根據(jù)需求喜好,動(dòng)態(tài)訂閱升級(jí)車輛服務(wù)功能,無(wú)需等待軟件升級(jí)批次。同時(shí)SOA化還能靈活部署智能化場(chǎng)景,標(biāo)準(zhǔn)化接口可實(shí)現(xiàn)開(kāi)放服務(wù),構(gòu)建長(zhǎng)城汽車眾創(chuàng)生態(tài),聯(lián)合開(kāi)發(fā)者為用戶提供全場(chǎng)景智慧出行服務(wù)。
GEEP 4.0支持固件空中升級(jí),軟件空中升級(jí)、遠(yuǎn)程診斷;同時(shí)支持整車所有ECU OTA功能,包含動(dòng)力底盤系統(tǒng)、影音娛樂(lè)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(lái)便利,基于車端、云端功能的部署,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程對(duì)車輛故障信息診斷,可以遠(yuǎn)程對(duì)車輛進(jìn)行維修。在保證診斷和維修時(shí)效性同時(shí),通過(guò)診斷知識(shí)庫(kù)可以智能化地識(shí)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。
長(zhǎng)城汽車第四代電子電氣架構(gòu):
資料來(lái)源:長(zhǎng)城汽車、平安證券研究所
長(zhǎng)城汽車第五代電子電氣架構(gòu)研發(fā)與第四代同步啟動(dòng),第五代架構(gòu)將整車軟件高度集中在一個(gè)中央大腦(one brain),計(jì)劃2024 年面世。將實(shí)現(xiàn)100%SOA 化,完成整車標(biāo)準(zhǔn)化軟件平臺(tái)的搭建。
特斯拉目前所用的中央計(jì)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(shì)看,智駕芯片和座艙芯片融合為一片是大勢(shì)所趨,但one brain方案對(duì)主機(jī)廠的軟件能力要求很高。
長(zhǎng)城汽車下一代車云一體智能生態(tài)架構(gòu):
長(zhǎng)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(qiáng)相關(guān)。
智能化方面,長(zhǎng)城的典型致勝利器有:
1)毫末智行的自動(dòng)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(dòng)駕駛解決方案全棧自研方面:
長(zhǎng)城汽車旗下的毫末智行將于 2022年內(nèi)實(shí)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(qiáng)勁算力,全車配備12個(gè)攝像頭和2個(gè)激光雷達(dá),5個(gè)毫米波雷達(dá),12 個(gè)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(jì)劃2022 年 6 月份 SOP,并可做到全國(guó) 100 多個(gè)城市有效的部署,在地理范圍上具有很大優(yōu)勢(shì)。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(zhǎng)城汽車34款待上市車型高級(jí)別輔助駕駛開(kāi)發(fā)任務(wù),占長(zhǎng)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(dòng)駕駛執(zhí)行端方面:
汽車智能化升級(jí)和電子電氣架構(gòu)的集中化,同時(shí)還需要對(duì)傳統(tǒng)汽車底盤進(jìn)行線控升級(jí)來(lái)適配發(fā)展,底盤控制系統(tǒng)與自動(dòng)駕駛的執(zhí)行環(huán)節(jié)強(qiáng)相關(guān)。線控底盤主要為線控轉(zhuǎn)向、線控制動(dòng)、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(dòng)是面向自動(dòng)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(dòng)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(zhǎng)城汽車首次發(fā)布智慧線控底盤,從電子機(jī)械線控制動(dòng)、轉(zhuǎn)向器、電機(jī)、模擬器、控制器等核心硬件到包括整個(gè)軟件系統(tǒng)全都由長(zhǎng)城汽車自主設(shè)計(jì)完成。這是全國(guó)首個(gè)支持L4+自動(dòng)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?yàn)檫^(guò)去汽車是一個(gè)封閉的系統(tǒng),而未來(lái)汽車將是一個(gè)開(kāi)放的系統(tǒng)。自動(dòng)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(diǎn)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(huì)貫通。
從對(duì)整車產(chǎn)品控制權(quán)的角度,祖似杰認(rèn)為,原來(lái)汽車產(chǎn)品上的控制器是相互獨(dú)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(huì)有太大問(wèn)題,未來(lái)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(huì)失去對(duì)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(lái),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(gè)域控制器,即中央計(jì)算(車控及數(shù)據(jù)融合)、智能駕駛、智能座艙,同時(shí)還保留了較多分布式模塊。2021 年 7 月啟動(dòng)“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(jí)以上自動(dòng)駕駛,計(jì)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(gè)高性能計(jì)算單元,即HPC1和 HPC2來(lái)實(shí)現(xiàn)智能駕駛、智能座艙、智能計(jì)算、智能駕駛備份功能,再加4個(gè)區(qū)域控制器,實(shí)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(jí)為同構(gòu);骨干通信帶寬擴(kuò)容至千兆甚至萬(wàn)兆;智能車數(shù)據(jù)工廠全面實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生鏡像,持續(xù)夯實(shí)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(zhǎng)和自進(jìn)化,使車真正成為直連用戶的載體和入口、移動(dòng)的 AIoT平臺(tái)和數(shù)字化體驗(yàn)空間。
零束科技全棧 3.0解決方案 2024上車,實(shí)現(xiàn)中央計(jì)算+區(qū)域控制器,可支持 L4+智能駕駛:
資料來(lái)源:零束科技,平安證券研究所
上汽集團(tuán)零束科技銀河全棧架構(gòu):
資料來(lái)源:上汽集團(tuán),平安證券研究所
七 廣汽星靈電子電氣架構(gòu)
廣汽星靈電子電氣架構(gòu)計(jì)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(jì)算機(jī)、智能駕駛計(jì)算機(jī)、信息娛樂(lè)計(jì)算機(jī)三個(gè)核心計(jì)算機(jī)群組,以及四個(gè)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(gè)。
硬件架構(gòu)上三個(gè)功能域控制器+前后左右四個(gè)區(qū)域控制器,與長(zhǎng)城汽車第四代電子電氣架構(gòu)類似。其中中央運(yùn)算單元(車身控制+新能源控制)搭載NXP S32G399高性能網(wǎng)關(guān)計(jì)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(gè)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(jì)算單元與四個(gè)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(shí)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(shí)現(xiàn)新場(chǎng)景。
廣汽星靈電子電氣架構(gòu):
資料來(lái)源:廣汽集團(tuán),平安證券研究所
廣汽星靈架構(gòu)三個(gè)功能域控制器:
資料來(lái)源:廣汽集團(tuán),平安證券研究所
廣汽星靈軟件架構(gòu):
資料來(lái)源:廣汽集團(tuán),平安證券研究所
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(jiǎn)化裝配,提升開(kāi)發(fā)與制造效率,在表層功能差不多的情況下,消費(fèi)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(jī)廠可以針對(duì)不同場(chǎng)景開(kāi)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(jī)廠可以把控,不需要像過(guò)去功能車那樣為改變一個(gè)功能而進(jìn)行一次復(fù)雜的供應(yīng)鏈組織。
如果沒(méi)有底層架構(gòu)的升級(jí),無(wú)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)泊車和 L2 智能駕駛功能的,但由于架構(gòu)的限制,無(wú)法把傳感器接入到一個(gè)智能駕駛域控制器中,只能搭載兩個(gè)獨(dú)立的控制單元——泊車控制器、行車控制器,無(wú)法共用算力及傳感硬件,這就導(dǎo)致資源浪費(fèi),且在后續(xù)功能升級(jí)中存在掣肘。
產(chǎn)品定義是架構(gòu)開(kāi)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(tái)公用性和沿用性。
智能汽車電子架構(gòu)的主要需求匯總表:
審核編輯:郭婷
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原文標(biāo)題:各主機(jī)廠的電子電氣架構(gòu)對(duì)比
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