PG电子官方EE架构|邦内主流OEM的重心筹划+区域局限架构音信梳理

 

  智能座舱、智能驾驶和智能网联的发扬将会促使新功效的不停减少。同时,对高算力和大带宽数据传输的需求也会越来越火急,再加上“软件界说汽车”的理念驱动,合伙激动着整车EE架构的升级和革新;目前各车企仍然慢慢开端从独修功能的分散式架构,走向功效集成的域支配架构,并将最终走向中心揣度+区域支配的中心集合式架构。

  1)正在分散式架构下,软硬件密切耦合,OEM对付供应商比拟依赖,正在互助的流程中,合键只是供给一个手艺法式(比方通信音讯-XX信号,通信步地-CAN/LIN等)给到Tier1,而且每个别例由分别的供应商供给,导致OEM的整车软件成为由良众独立的、不兼容的软件体例构成的搀杂体。假若主机厂念举办功效变换或者减少新的功效,须要和分别供应商去说,因而受供应商掣肘极端明白。

  其次,跟着ECU越来越众,车内的线束也会越来越长,不但减少了车重和整车本钱,同时也给整车安放及安装带来了很大的困扰。而且,各个ECU之间的揣度才华无法协同,形成较大的算力奢侈。

  2)正在中心揣度+区域架构下,算力渐渐向中心集合,先是由众个ECU兼并成一个域支配器,迟缓的众个域支配器会连续统一,最终会变成1个中心揣度平台+N个区域支配器的终极构造。此时,ECU数目会大大缩减,不但低落了整车ECU的利用本钱和支配器之间的布线本钱,也有利于整车的轻量化安排。

  其次,传感器、施行器就近接入到左近的区域支配器中,不妨更好的达成硬件的扩展。同时,区域支配器的机合步地也更易于约束,容易达成线束的主动化拼装。

  2019年,特斯拉仍然正在Model3上达成了中心揣度+区域支配器的EE架构计划,引颈了潮水,那么特斯拉的这种架构终究有哪些上风呢?

  特斯拉Model3的车电子电气架构分为四大局限:CCM(中心揣度模块)、BCM FH(前车身支配模块)、BCM LH(左车身支配模块)、BCM RH(右车身支配模块)。个中CCM(中心揣度模块)由三个模块组合而成:音讯文娱体例(IVI),驾驶辅助体例(ADAS)和车外里通讯体例。

  2)左车身支配模块:掌管左侧用电器的配电,左侧用电器的逻辑支配和驱动,网罗左车身方便性支配以及转向、制动等底盘支配等;

  3)右车身支配模块:掌管右侧用电器的配电,右侧和背部用电器的逻辑支配和驱动,网罗右车身方便性支配、动力体例、空调等。

  1)智能驾驶模块的硬件局限采用了自研的FSD芯片;对付软件局限,操作体例基于开源Linux举办定制化裁剪,同时自研中央件。达成了软硬件自立可控,云云既有利于加快车型功效的的迭代更新速率,又大大低落了整车开荒本钱。

  2)软件架构层面,采用了SOA架构想念,便于SOTA的计划以及云端数据的搜集和剖释。

  特斯拉电子电气架构的先辈性是无须置疑的,它的中心揣度模块-CCM将智能驾驶模块、影音文娱模块以及车外里网联模块集成正在一同,并共用一套液冷体例。根基上达成了中心集合式架构的雏形,但并不是端庄道理上的中心集合式架构,业内把这品种型称之为“准中心集合式架构”。

  因而,即使是特斯拉,它隔断真正的中心集合式架构也是再有一段道要走。基于当时手艺成熟度和本钱思虑:

  1)通信架构已经较为古板,以CAN总线为主,支配仍分散正在MCU上,且MCU基本软件联合采用FREE RTOS;

  2)中心揣度模块CCM属于分袂式:只是步地大将影音文娱的MCU、智能驾驶的FSD以及车外里外网联模块集成正在了一个板子上,可是每个模块已经是独立运转各自的操作体例,并独立完毕各自的职业。

  纵使这样,特斯拉已经是中心揣度+区域支配架构最先辈理念的践行者,激励了业界其他同行的研习和追逐。

  正在智能化和软件界说汽车时间,谁能职掌EE架构和软件的主导权,谁就能攻克智能汽车市集的制高点。因而,邦内主流整车企业也都正在踊跃举办合系构造,“准中心集合式”架构计划的量产车型集合正在2022-2023年把握推出。

  可是,各家OEM计议的中心集合式架构步地上并不是太联合。比方,上汽零束的整车揣度平台采用两个HPC高功能揣度单位;广汽或者长城的计划采用中心揣度平台、智能驾驶域和智能座舱域三大揣度平台。但总体上来讲,研发安排理念大同小异:硬件上采用中心揣度+区域支配的架构计划,软件上采用SOA软件架构的安排理念。

  硬件平台方面:由两个HPC高功能揣度单位HPC1和HPC2以及四个区域支配器(ZONE)组成。两个高功能揣度单位行为整车的揣度核心,用于达成智能座舱、智能驾驶以及智能驾驶冗余备份等功效;4个区域支配器用于达成各自分别区域的合系功效。

  1)2021年8月,上汽零束与芯驰科技竣工战术互助,将基于零束银河全栈3.0架构,合伙制订芯片及整车电子电气架构的发扬门道图;同时,两边将缠绕芯片级底层软件操作体例、虚拟化平台手艺,合伙研讨、合伙开荒合用全栈3.0的狭义操作体例;

  2)2021年9月,上汽零束布告与创时科技合伙安排开荒基于“零束银河全栈3.0”的云管端一体化舱驾统一HPC。

  1)软件平台与硬件芯片以及操作体例解耦,纵使分别EE架构平台的芯片类型和操作体例纷歧律,软件平台已经可能平移过来复用。比方零束的1.0架构平台和3.0架构平台,固然底层硬件和操作体例纷歧律,但已经采用的是统一个软件平台。

  2)正在利用层,通过中央件和SOA原子供职层,使得向上不妨供给联合、法式的API接口,不妨让利用层开荒更轻松,复用性更高。同时,再加上软件平台SDK,可能让OEM、供应商、第三方开荒者和用户都可能参与到利用开荒中来,达成利用生态共创。

  1)硬件平台方面:星灵架构由数字镜像云 、3个焦点单位模块和4个区域支配器(左/右/前/后)组成。个中,3个焦点术算机模块网罗中心运算单位、智驾域支配模块和座舱域支配模块;中心运算单位涵盖了新能源支配模块和车身支配模块,掌管支配车辆行驶、制动和车辆修设等功效。

  中心运算单位搭载NXP S32G399网合揣度芯片,由8个A核+4个M核组成,而且内置LLCE+PFE加快引擎,通讯延迟≤20μs

  座舱域支配模块搭载高通8155/8295芯片,7nm制程,具备105K DMIPS算力,增援3D人物情景衬托、人脸识别、AR-HUD等功效

  智驾域支配模块搭载华为昇腾610高功能芯片,7nm制程,增援200~400TOPS的算力拓展,ISP的图像管制才华可达2.4GPix/s,不妨应对高速、都市等丰富道道情状。

  该软件架构达成了组件供职化、原子化和法式化,软硬件解耦,提拔OTA才华和速率,同时达成硬件的即插即用——减少新的利用模块即可达成新的场景。

  1)硬件平台方面:GEEP4.0架构由中心揣度平台(CCU)、智能座舱模块(HUT)、智能驾驶模块(ICU),以及3个区域支配器(VIU_L 、VIU_R以及VIU_F)构成。

  中心揣度单位CCU的合键职责是把辅助主动驾驶、动力、底盘、车身、空调、车身状况以及形式约束等各个域的功效做集合的管制,正在高阶主动驾驶摆设下,CCU可能行为L3域支配器的备份,达成最低危害前提。

  3个区域支配器:是一个法式化的支配单位,依照车身域举办划分、计划和开荒,不同安放正在左边、右边和前边,掌管将周边的少许MCU就行整合,也即是将ECU、电源、支配器、输入/输出做一个整合。目前三个VIU的大局限软件算法仍然上移到CCU中,由长城软件团队开荒,VIU仅仅保存了很少一局限逻辑,更众是接受驱动I/O的功用。

  利用软件层面,将大数据、云诊断、音讯平安等软件体例统一,达成功效集成;

  正在分别核计划分别域的软件 - MCU核采用CP Autosar,正在众个MCU核不同计划分别域电控软件;HPC核采用Linux OS和AP Autosar中央件;

  通过正在分别的核计划分别域的软件,正在横向打通了众域之间的统一,正在纵向打通了底层硬件、操作体例(CP autosar、Linux OS)、中央件(AP autosar)、制定栈以及利用软件之间的通信;

  2021年11月,小鹏汽车正在广州车展上揭晓了小鹏G9,安放于2022年上市;该车采用小鹏全新的X-EEA 3.0架构。目前小鹏官方合尚未泄露过众完全的手艺细节,笔者整饬了以下几点音讯供民众参考:

  正在古板分散式架构下,软件与ECU高度耦合。OEM对Tier1有较强的依赖联系,Tier1攻克主导职位,软硬件以打包的方法直接提供OEM。工业链相比照较简易,上逛是软件产物供应商/芯片供应商(Tier2),中逛是零部件集成商(Tier1),下逛便是整车集成厂(OEM)。

  跟着电子电气架构的升级革新,硬件渐渐的法式化PG电子官方,软件从硬件中剥离出来,软件和硬件达成解耦,使得由软件来界说汽车成为了实际。因而,OEM对职掌软件界说汽车的才华变得愈加的猛烈,他们指望不妨渐渐的从Tier1手中夺回期盼已久的“主导权”。

  为此,有向上心的OEM开端组修软件团队提拔自身的软件研发才华,但真相仍旧有很长一段的道要走。正在云云的靠山下,少许人看到了车企对“自研可控”互助形式的猛烈需求,于是显现了新的物种 — Tier1.5,向上可能增援OEM产物的自界说,向下可集成和整合Tier2的资源,以期不妨正在这场“主导权”抢夺战平分一杯羹。

  与此同时,古板Tier1为了保卫自身的主导权职位,也纷纷开端举办笔直整合,打制软硬件全栈的研发才华,由零部件供应商向体例计划管理商转型,即由Tier1提拔至Tier0.5 - 不但可认为OEM供给软硬一体化的产物,还可供给旧日期手艺研发到后期数据共享等枢纽的全流程供职,指望不妨连续维持和OEM之间的“亲密”联系。

  当挺进行先辈EE架构研发的企业大致可能分为三类:整车企业、Tier1和科技公司。整车企业职掌中心集合式EE架构焦点手艺和部件主导权的动机比拟猛烈,由于他们仍然看到了这种主导权给特斯拉带来的好处。但短期内不妨达成这些手艺和部件一齐自研的整车企业仍是少数。大无数整车企业仍将依赖 Tier1 、科技公司以及其他供应商合伙去完毕。

  整车电子电气架构的开荒工程丰富且手艺链道长,唯有工业链上的玩家正在各个枢纽不妨互相互助,阐扬各自的上风,并不妨变成协力,起到1+1大于2的成果。云云才略助助整车企业更速地完毕架构的升级换代。

  1)对付研发才华较强的头部车企,比方特斯拉,正在芯片、操作体例、中央件、域支配器体例集成等合头焦点范围城市挑选自研,而对付少许硬件的临蓐会挑选外包。

  其次,主动驾驶感知算法相比照较丰富,纵使是少许头部车企,正在感知算法方面也会挑选与业内势力较强的软件公司举办合伙开荒。正在这个流程中,他们众半也会偷师学艺,渐渐提拔自身的感知算法才华,最终向全栈自研的主意逼近。

  2)对付软件研发才华相对较弱的车企,则须要分显现什么是共性的,什么是脾气的。思虑到本身的研发势力及本钱的压力,共性局限只可挑选战术性地放弃,交给适宜的供应商来助助其完毕开荒;对付脾气的局限,则须要尽自身最大的戮力去做好分别化,打制出自身的品牌力。比方域支配器或者中心揣度平台,就须要通过有全栈研发才华Tier1或者软件公司来助助其慢慢分层掀开,然后自身正在利用层做脾气化和分别化的开荒。

  目前,主机厂的需求是脾气化和众元化的,多数方向于按照自身的需求恳求供应商举办定制化开荒。同时,OEM也正在勉力提拔本身的软件开荒才华;从历久来看,对付Tier1和妄图去做Tier1的科技公司而言,域支配器或中心揣度平台的局限软件功效的开荒权被主机厂“收回”已是形势所趋。因而,Tier1和科技公司也正在勉力打制软硬件的全栈手艺研发才华,以避免沦为OEM的“硬件代工场”。

  正在智能驾驶进入下半场竞赛的合头光阴,OEM开端升级自身的电子电气架构,以应对汽车智能化和网联化的发扬。正在这个合头的功夫窗口,谁不妨助助OEM率先达成硬件模块化的迅疾调换和迭代升级,以及软件模块的可移植和最大化重用,谁便能取得主机厂的青睐,便能率先正在新的市集站稳脚跟。

  所谓时势制强人,那么哪些类型比拟容易显现“新风口”上的“强人”呢?笔者判决会有以下几品种型:

  1)大算力AI芯片公司 - 电子电气架构向域集合和中心域控迅疾发扬,对主机厂来说,对高功能大算力揣度平台的挑选是当务之急。因而大算力芯片的供应商将迎来不停拉长的市集空间。加倍是邦内迩来生长起来的少许芯片公司 —— 怒放的体例计划,对当地化场景的理会才华,以及优秀的工程配套供职才华是其现在的上风所正在。

  2)域支配器集成商 - 跟着整车电子电气架构的升级,激动了域支配器渗入率的提拔,域支配器这一新兴的市集来日会有很大的拉长空间。具备牢靠的产物德地,同时还不妨助OEM大大俭约本钱和缩短开荒周期的域支配器集成商,将会迎来发扬的契机。

  3)基本软件平台供应商 - 对付软件权力稍弱的OEM,对付基本的软件平台这种共性的局限,没有需要举办反复开荒,由于它是不会被消费者感知到的东西。因而可能挑选把这局限交给适宜的基本软件平台供应商去做,云云既可能低落自身的开荒难度和开荒本钱,同时还不妨把本身的人力和财力用于合头的脾气化开荒局限;有利于缩短产物开荒周期,并尽速将其推向市集。

  高阶主动驾驶对算力的需求越来越高,搭载制程更先辈、功能更雄壮的芯片仍然成为架构安排时所要思虑的首要题目,由于所安放采用芯片的量产功夫会影响到架构计划的落地功夫。

  正在安排中心揣度+区域架构的期间,中心揣度平台须要同时知足各域的需乞降特色,为此须要算力更强的芯片以及种种操作体例的组合,最大的挑拨即是采纳可用的芯片。但目前尚未有量产的芯片不妨同时知足几大功效域的恳求,因而无数主机厂的仍旧采用众个芯片召集的计划:

  1)车控体例:普通采用MCU,运转成熟的Classic AUTOSAR基本软件,及时性和平安品级恳求高,可是算力和存储有限。

  2)智能座舱和智能驾驶域,须要高功能、大算力的SoC芯片,而且还须要运转丰富的操作体例,并辅以中央件。

  其次,现正在入局车载范围的大算力、高功能芯片的玩家越来越众,同时芯片的迭代速率也越来越速,假若每次改换芯片都须要对一切手艺架构举办重构,将会急急影响新产物的开荒速率。因而,中心揣度平台须要具有较好的拓展性,既须要具有联合的传感器及外设接口,还须要具备优秀的芯片兼容性。

  软件才华- 目前主流功效域架构可划分为五个域:车身域、底盘域、动力域、智能座舱域、主动驾驶域。正在向中心集合式架构发扬的流程中,一定要做跨域统一,比方把车身域、底盘域以及动力域整合为一个整车支配域,往后的终极主意是全面功效域一齐集成到一个中心大脑上来。正在云云的发扬流程中,不但须要自修大批的软件功效供职才华;与此同时,更须要庞大的软件才华去应对底层的及时操作体例、AUTOSAR以及其他合头软件模块之间的体例协同。

  软件才华的其它一个展现,即是OTA,加倍是FOTA,须要OEM具备庞大的软件开荒才华,不妨开荒底层施行件的支配软件,才不妨真正达成软件界说汽车的功效或者功能。

  2018年美邦《消费者呈报》杂志指出,Model3正在高速行驶状况下要紧刹车方面存正在急急题目。当Model3以60英里/小时行驶时,其制动隔断约为46.3米,高于同级别其它车型。为管理此题目,Model 3 通过长途推送固件升级。最终的结果是通过OTA,Model3的要紧刹车隔断缩短了大约6.1米。

  Model 3 制动体例的硬件采用的是博世的iBooster,但底层的电控软件是特斯拉自研的,因而才略通过OTA升级,达成了对刹车踏板特色的医治,即通过调度刹车反映弧线来达成一切刹车流程中的制动力最优化的分派,从而缩短了刹车隔断。

  软件团队修筑 -OEM若要达成真正的软件界说汽车,即车辆的绝大无数功效和功能都由自身来界说,那么对其本身的研发才华,独特是软件的研发才华,都将是一个比拟大的检验。现正在有势力的OEM都正在大周围的组修软件研发团队,软件开荒职员正在人才市集上仍然明白求过于供了。以至显现了纵使舍得用高薪和期权去“诱导”,也难以“套”到适宜人才的尴尬现象。同时,软件团队的约束和调和也比拟丰富,这也是古板OEM须要从头举办加强研习的地方。

  古板OEM具备众年慢慢搭修和完整起来的研发团队、产物编制以及供应链编制。可是,正在举办整车EE架构革新的期间须要思虑和挂念的东西会更众,比方,原本临蓐线的可复用性题目,架构对伟大产物线的兼容性题目,以及环球各地的供应链题目等等。

  中心集合式架构的一大特征是算力向中心集合,云云的话,必然会砍掉良众ECU。假若车上有大批ECU被砍掉,对付依赖这些部件的员工以及与之合系供应商来说,这是死活攸合的事务。假若他们无法正在内部和外部做好调度,那么新的架构就很难迅疾地被胀动和履行。

  从某种水准上讲,古板OEM依赖众年积累起来的供应链以及产物编制上风等,现正在却成了一把“双刃剑”,开端阻挡他们举办架构的更始。因而,他们正在举办架构鼎新的期间底子不太或许“一刀切”,完全推倒以前的计划,一齐转换到新的E/E架构上来,只可诈欺现有资源分阶段地向前过渡和演进,并慢慢提拔本身的软件研发才华和改良本身的研发构制架构去适合新的研发流程。

  而制车新权力则没有这方面顾虑,统统可能从零开端。固然没有像古板OEM堆集那么众的过往资源,同时它也没有之前的史书包袱,统统可能毫无挂念大胆地去做新的试验。

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