深评:电子电气架构将引领智能汽车变革

  2010年起,随着移动互联网的普及和新锐车企特斯拉的崛起,汽车产业迎来重大的发展变革和历史机遇。从目前趋势…

  2010年起,随着移动互联网的普及和新锐车企特斯拉的崛起,汽车产业迎来重大的发展变革和历史机遇。从目前趋势来看,汽车的诸多层面都发生了巨大改变,既有传统动力总成向电动化转型,也有电子电气架构的不断进化。  

深评:电子电气架构将引领智能汽车变革

  今年,通用汽车不止一次在各个场合提到,“新一代电子电气架构Global B将为未来汽车产品开发中的电气化、主动安全、车载娱乐、智能互联以及Super Cruise技术升级提供系统支持,并为通用推出真正的‘智能汽车’奠定基础。”凯迪拉克CT5是通用面向中国市场而推出的首款搭载该架构的车型。目前被全球主流汽车企业所重视的电子电气架构,到底会给汽车带来什么样的颠覆性变革?

  本期行业评论员——朱玉龙,在汽车电子和新能源汽车领域从事多年的技术工程师,曾在上汽通用、LEAR、捷新动力等知名整车/零部件企业就职,对汽车技术的革新和发展有深入理解,充满探索热情。

  60s快速了解核心论点:
1、汽车电子电气架构是由车企定义的一套整合方式。未来,所有车企都将打造一套智能化的、可演化的电子电气架构,这将是决定产品个性化差异的核心技术。
2、汽车电子电气架构未来的演变方向,是围绕着更大区域内的计算平台进行搭建。
3、随着电子电气架构的演变,车企和供应商之间的合作模式也将发生改变。车企会把更多本属于供应商的软件开发工作吸收到自己手中,全产业链的软件整合能力成为竞争的决定性因素。

  ● 什么是电子电气架构?车企为何要使劲“折腾”?

  电子电气架构(EEA,Electrical/Electronic Architecture)是由车企所定义的一套整合方式。该架构能把汽车中的各类传感器、ECU(电子控制单元)、线束拓扑和电子电气分配系统完美地整合在一起,完成运算、动力和能量的分配,实现整车的各项智能化功能。

  

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  “通用电子电气架构展示”

  大众、宝马、奔驰和沃尔沃等欧洲车企,已经开始基于新的车载高性能计算平台(HPC)的汽车电子电气架构开发工作。一方面是因为竞争对手特斯拉已经在很多方面采用了跳跃式的开发方式;另一方面是他们敏锐地觉察到,消费者对未来智能汽车的期待与智能手机有类似之处。传统车企已经感受到,新技术发展给自身开发流程带来的压力,尤其是在面对“以快打慢”、讲究体验和迭代的互联网巨头时,这种竞争压力更甚。

  为顺应消费者的诉求,整个汽车行业不得不快速地与数字世界进行融合。不管从研发、制造,还是服务等方面都处在数字化的演变中。车企将以用户体验来指导整车功能设计,并试图把数字化拓展到车上,使得车辆成为数字生活的一部分。此外,车企还将借鉴“苹果模式”来进行整车开发(苹果有自己的用户体验/UX设计、封闭成熟的iOS系统,以及性能领先的处理芯片)。为实现这样的目的,车企能做的首先是改变一台汽车的电子电气架构。

  

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  “博世划分的电子电气架构演进”

  未来,软件的功能和质量将决定汽车的产品体验,汽车的差异性逐步由“软件定义”,这也是智能家居、智能手机等产品共同具有的特征。凡是有雄心的车企都希望牢牢掌控决定产品个性化的核心技术,因此每个车企都会基于一个智能化的、可演化的电子电气架构来打造汽车产品。

  ● 电子电气架构的发展趋势是什么样的?

  汽车电子电气架构正朝着满足用户个人数字生活需求的方向演变,其核心逻辑是基于“MaaS”(出行即服务)的理念。那么,从过去到现在再到未来,汽车电子电气架构都是如何进化的呢?

  传统的电子电气架构是一种分布式方案,根据汽车功能划分成不同的模块,如动力总成、信息娱乐、底盘和车身等。如此,既可以把功能进行简化,又方便在各个模块中找到最优的供应商。此外,每个控制器的设计都基于特定的功能需求展开的,并通过CAN总线传递彼此间的信息,以此来实现整车的功能。

  

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  这种分布式方案最大的特点是功能划分明确,可以通过预先的设计来严格明确界限,所有历史工作的继承性也很强。由于划分后的每个模块相对独立,如果需要做出改变,那么选出一部分东西进行更新即可。然而,这种模式的缺点也很明显,那就是容易导致模块太多且可控性不强。

  现如今,汽车电子电气架构已经向集中式发展,并使用“域”划分的方法,把从属相关的部分尽可能地进行整合,以几个大单元为单位打破模块内的功能划分。特别是通过系统和软件层面的集成,把原有的硬件配置局限打破,域控制器成为一个领域内的主要计算和调度单位,可满足整个领域的运算需求。

  “域”方案的不足之处,主要是不同车型平台对模块的空间布置有物理限制。基于一个领域的划分在车辆物理空间上未必是最优的分配,想要大规模推广使用,不可避免会受到车型的约束。

  汽车电子电气架构未来的发展方向,是围绕着更大区域内的计算平台来进行搭建。车企可以把一个或若干个核心计算平台作为基础,在此之上构建一整套完整的软件系统。为便于理解,我们可以将这种方式看成是手机主板。

  

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  “HPC在域控制器上有很大的演化空间”

  可以看出,汽车电子电气架构的演化主要是围绕一个强有力的通信架构和整车级计算平台这两项内容而展开的。从计算平台角度来看,整车企业做架构更新的第一步是重新审视哪些东西应该放在一起,哪些需要独立分布,哪些需要频繁升级更新。

  目前多数车企比较认可的计算平台方案主要分为三大部分:一、自动驾驶计算平台,根据L3-L4级自动驾驶的不同需求来确定HPC的数量;二、车辆基础计算平台,原先车身控制、热管理控制、通信控制等都是由各个分散的ECU来完成的,未来要通过基础计算平台来实现整车功能的总控制;三、信息和通信计算平台,主要是满足人车交互方面的需求,该平台承担着非常重要的信息安全工作。当电子电气架构演变接近终局时,这三个基础单元可能会被整合成为一个。

  另外,关于车辆基础计算平台与信息和通信平台之间的功能分配,不同的车企间也都有所差异。比如,有的车企就把这两部分直接放在一起,整合成一个完整的HPC。

  

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“Zone架构下最终演变成一个强有力的计算平台”

  此外,由以太网构成的主干网络将成为计算平台和传统模块之间的数据通道。海量数据通信需要依赖高稳定、大带宽的网络架构,以满足控制系统的时延要求。

  ● 电子电气架构演变带来整车工程开发模式改变

  在汽车电子电气架构的演变趋势下,如果车企转型顺利,未来的汽车行业会出现和手机行业一样的现象,比如会有更多的车企发布操作系统、召开软件开发者大会等。

  

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  “开发模式的转变”

  而“软件定义汽车”,意味着整车开发模式将会变得更为简化。车企会投入大量的人才从事软件开发工作,并且也不再坚持以“V模式”和非常确定的组织形式来展开整车开发。

  另一方面,供应商与车企间的合作模式也会发生变化。Tier 1不再是像以前一样把软件和硬件绑在一起,向车企提供一套完整的系统。因为,车企会在整车开发中担任软件整合的核心角色,并让更多可控的第三方软件供应商参与其中。

  

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  “汽车企业的软件中心架构”

  全产业链的核心技术整合能力将成为衡量一个车企是否真正成功的关键,而其中最重要的就是车企的汽车软件中心的架构。从某种意义上说,部分原属于Tier 1和Tier 2的软件能力都会被车企的软件中心所“吸收”。

  从目前各大车企所发布的计划来看,大众汽车在这方面推进的最为迅速。一辆基于MQB平台的传统汽车上有近70个ECU,而大众计划将ECU数量削减到3-5个HPC。如果大众掌握了这几个核心的HPC,那么就能把软件开发从外包模式转向内部。这就意味着,原来依赖于200个供应商才能完成的软件开发工作都回到了大众自己手中。

  小结:汽车电子电气架构是车企转型的第一步,随着开发的不断纵深,包括操作系统、软件更新和生态建设等在未来3-5年会更加“繁荣”。同时也可以看出,电子电气架构是一个阶段性演进的产物,是随着车企向前发展而不断进化的。(文/汽车之家行业评论员 朱玉龙)

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