佐思汽研發(fā)布《2019-2020 智能汽車計算平臺與系統(tǒng)架構研究報告》。
隨著汽車新四化發(fā)展,傳統(tǒng)分布式 E/E 架構受到挑戰(zhàn):EV 的三電系統(tǒng),增加了汽車 E/E 架構的復雜程度;智能座艙、自動駕駛等功能,需要融合更多傳感器數(shù)據(jù),對 OTA、算力和車輛安全等提出更多挑戰(zhàn)。因此,未來汽車需要更高算力的 ECU 協(xié)同以及可拓展性的架構設計,域集中電子電氣架構、車輛集中電子電氣架構等對現(xiàn)有分布式架構的替代作用將逐漸顯現(xiàn),車企和 Tier1 爭相進行前瞻布局。 豐田電子電氣架構開發(fā)部總經(jīng)理 Nishikawa 總結(jié)的電子電氣架構演進路線為:簡單 LAN→分層 LAN→中央網(wǎng)關+域 LAN→計算平臺(包括在線云)→計算平臺++(包括在線云、線下云)。
來源:豐田
博世則將汽車電子電氣架構演變路徑分為 6 個階段:從簡單到復雜依次為模塊化、集成化、集中化、域融合、車載電腦和車 - 云計算。
來源:博世,佐思產(chǎn)研
E/E 架構方面,特斯拉發(fā)展最為領先,其新一代集中式 E/E 架構達到車載中央電腦和區(qū)域控制器階段,配合自研的操作系統(tǒng),可實現(xiàn)整車 OTA。相對傳統(tǒng)車企,特斯拉領先五年以上。 近日,由于存在自動泊車系統(tǒng)功能缺陷,現(xiàn)代公司決定召回 1.2 萬余輛 2020 款索納塔車型。這是傳統(tǒng)車企最郁悶的地方。在傳統(tǒng)架構上添加越來越多的智能化網(wǎng)聯(lián)化功能,由于軟件復雜永遠都有 BUG,只會導致更多的客戶不滿甚至召回。只有在全新 E/E 架構下實現(xiàn)整車 OTA,才能最終解決召回難題。 因此,大眾、奧迪、通用、豐田等車企都在加快部署全新 E/E 架構,量產(chǎn)時間大概在 2021-2025 年。大眾 ID.3 將搭載名為 E3的 E/E 架構,并將出現(xiàn)跨域中心控制器,實現(xiàn)域融合架構;通用新一代 E/E 架構 Global B,將搭載在全新凱迪拉克 CT5 上;豐田則將采用 Central & Zone 的 E/E 架構。 國內(nèi)車企,如比亞迪、合眾汽車、奇點等都在采用新一代 E/E 架構。 以特斯拉最新電子電氣架構為例,其搭載車型 Model3 的 E/E 架構包括三大塊:
? 一是自動駕駛及娛樂控制模塊,接管所有輔助駕駛相關的傳感器,例如攝像頭、毫米波雷達等。
? 二是右車身控制器 BCM RH,集成了自動駛?cè)腭偝觥峁芾怼⑴ぞ乜刂频龋约坝糜诓窜嚨某暡ɡ走_。
? 三是左車身控制器 BCM LH,負責內(nèi)部燈光及進入部分。
豐田在未來電子電氣架構中,則將采取 Central& Zone 的 E/E 方案。
豐田 Central & Zone 架構
來源:豐田,佐思
從 Tier1 來看,安波福、華為、大陸、博世等 Tier1 正在加緊部署新一代電子電氣構架:
? 安波福已于 2020 年 1 月正式發(fā)布全新智能汽車架構 SVA,計劃 2022 年實現(xiàn)半智能汽車架構(PARTIAL SVA)、2025 年實現(xiàn)全智能汽車架構(FULL SVA)。
? 華為提出基于計算和通信的 CC 架構,由分布式網(wǎng)絡和三大域控制器構成。
? 大陸、博世等也提出了未來 E/E 構架方案,正在積極推進。
以安波福 SVA 電子電氣架構為例,其由三大部分構成:
? 動力數(shù)據(jù)中心(PDC):一個“通用擴展塢”和區(qū)整合器;
? 統(tǒng)一供電和數(shù)據(jù)主干網(wǎng):模塊化且可自動化的簡化線束技術 / 設計;通過雙環(huán)拓撲結(jié)構實現(xiàn)冗余網(wǎng)絡;
? 中央計算集群:通用計算平臺,帶有標準化接口和互聯(lián)網(wǎng)安全網(wǎng)關。
圖:安波福智能汽車架構 SVA 示意圖
來源:安波福
總體來看,域集中 E/E 架構是未來幾年的主流,其核心技術主要包括網(wǎng)關、域控制器、車載以太網(wǎng)等。 域控制器可將汽車電子各部分功能劃分成幾個領域,如動力傳動域、車身電子域、輔助駕駛域等等,然后利用處理能力強大的多核 CPU/GPU 芯片,相對集中地控制域內(nèi)原本歸屬各個 ECU 的大部分功能,以此來取代傳統(tǒng)的分布式架構。目前 Tier1 對域控制器的布局主要集中在智能座艙域和自動駕駛域。
車載以太網(wǎng)的出現(xiàn),是為了滿足 ADAS 系統(tǒng)、高清車載娛樂系統(tǒng)、車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、云服務及大數(shù)據(jù)等新興技術在車輛應用上的高帶寬要求,以此部分甚至完全取代 CAN、LIN、FlexRay、LVDS 等傳統(tǒng)車載網(wǎng)絡。布局車載以太網(wǎng)的供應商主要有 NXP、羅森伯格、Broadcom、Marvell、東芝、TE Connectivity 等。 汽車網(wǎng)關作為整車網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)交互樞紐,可將 CAN、LIN、MOST、FlexRay 等網(wǎng)絡數(shù)據(jù)在不同網(wǎng)絡中進行路由。布局網(wǎng)關的 Tier1 以國外的半導體大廠和傳統(tǒng)汽車供應商為主,如 NXP、英飛凌、瑞薩電子、意法半導體、大陸集團、博世、德州儀器、英特爾等;國內(nèi)布局企業(yè)有經(jīng)緯恒潤、致遠電子、聯(lián)合汽車電子等。
博世和豐田對 E/E 架構趨勢分析中,將車+云計算架構歸結(jié)為最高階段。目前對時延要求不高的座艙域應用(如聽歌,語音識別等)都已經(jīng)實現(xiàn)了云端計算+本地計算的結(jié)合。自動駕駛域也將是這個趨勢,但是會更復雜,將是車端計算+云端計算+邊緣計算的結(jié)合。 車端計算+云端計算+邊緣計算的結(jié)合,需要車路協(xié)同技術和智慧道路基礎設施的支持。車路協(xié)同將率先在國內(nèi)落地,華為的 CC(計算+通信)架構可能是更適合車路協(xié)同應用的新一代 E/E 架構。
來源:華為