來源 |  汽車ECU開發(fā)

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特斯拉和大眾的電子電氣架構(gòu)可能被大家最為熟知，一個代表行業(yè)的標(biāo)桿，另一個則代表傳統(tǒng)OEM自我革新的標(biāo)桿。除了這兩者以外，似乎其它OEM都黯淡無光，其實不然，其它只是沒有聚光燈照射，這其中就包括寶馬。

2018年寶馬量產(chǎn)了其新一代電子電氣架構(gòu)，如圖1所示，其大量使用了以太網(wǎng)通信，并且域控制器也得到了使用， 跟當(dāng)年量產(chǎn)的Model 3的電子電氣架構(gòu)有的一比了。

圖1 寶馬2018年 電子電氣網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

圖1中各控制節(jié)點的含義如圖2所示，例如ACSM表示高級碰撞安全模塊，AHM表示拖車模塊，DSC為動態(tài)穩(wěn)定控制模塊，BDC表示車身控制模塊，EGS表示電子變速箱控制模塊，HU-H表示娛樂控制模塊，PCU表示動力控制模塊，RAM表示音頻接收模塊，KAFAS表示基于攝像頭的駕駛員輔助系統(tǒng)，IHKA為集成集成自動暖氣/空調(diào)模塊，SAS表示選裝模塊，即為ADAS模塊，SMBF表示駕駛員座椅控制模塊。

圖2 各節(jié)點的具體含義

各節(jié)點之間的通信方式包括以太網(wǎng)、FlexRay、CAN總線，其中圖1所示中灰色表示以太網(wǎng)總線，包括兩線的OABR以太網(wǎng)和五線以太網(wǎng)，無線以太網(wǎng)主要用于BDC與OBD2之間的交互，單獨的以太網(wǎng)通信節(jié)點如圖3所示，深紅色表示FlexRay總線，黃色表示CAN總線。CAN總線中又分K-CAN、PT-CAN、Local CAN，K-CAN表示通信CAN，K-CAN1用于BDC與音頻接收模塊RAM、FZD通信，K-CAN5用于BDC與NFC、遠(yuǎn)程接收器FBD，K-CAN6用于BDC與右燈光控制模塊FLER、左燈光控制模塊FLEL通信；PT-CAN為BDC與動力相關(guān)模塊，包括DME、DHC等模塊，Local-CAN為SAS，即ADAS控制器與傳感器單元通信。

圖3 以太網(wǎng)通信節(jié)點

其中最值得一提的是SAS、BDC、HU-H分別為ADAS、車身、座艙域控制器，三者之中都集成了以太網(wǎng)交換機(jī)和網(wǎng)關(guān)，下面主要來介紹一下SAS和HU-H。

HU-H座艙系統(tǒng)

首先看門見山，看一下座艙系統(tǒng)的組件構(gòu)成，如圖4所示，從圖中可以看到，這套座艙系統(tǒng)中居然還可以選裝DVD，有點意思，難道外國外挺喜歡用著？

圖4 HU-H座艙構(gòu)成圖，1為中央顯示屏，2為HU_H控制器，3為用戶接口，4為應(yīng)用軟件，5為設(shè)備連接接口。

HU-H控制器的實物如圖5左所示，右邊為HU-H所具有的接口，其中1為藍(lán)牙天線接口，2為WLAN天線接口，3為USB A接口，4為USB C接口，5為外接CD播放器的USB接口，6為用于連接中控顯示屏CID(Central Information Display)的APIX接口，7為主接插件，8為以太網(wǎng)接口。另外為了導(dǎo)航、多媒體、軟件等對內(nèi)存的需求，HU-H中內(nèi)置了320G機(jī)械硬盤，并且對不同的使用場景進(jìn)行了分區(qū)，其中娛樂分了32GB，聯(lián)網(wǎng)音樂分了16GB，Gracenote分了16GB，導(dǎo)航分了160GB，用戶手冊占9GB，其他雜項（系統(tǒng)，瀏覽器，音頻輸入等）分了15GB。

圖5 左邊為HU-H實物，右邊為HU-H接口

另外在網(wǎng)聯(lián)方面，HU-H提供圖6所示的功能，包括地圖數(shù)據(jù)更新、車輛APP下載、自然語言識別、實時交通信息、Apple carplay、應(yīng)用商店等。這些功能在2018年還是基于黑莓的QNX系統(tǒng)，在2019年后，全部采用Linux系統(tǒng)，這也是大部分OEM、Tier1和芯片廠商的選擇，OEM包括豐田、奔馳、現(xiàn)代。本田等，Tier1包括博世、電裝、安波福等。

圖6 網(wǎng)聯(lián)方面提供的服務(wù)，1為HU-H硬件，2為緊急電話服務(wù)，2a為自然語言識別、地圖數(shù)據(jù)更新等，3為實時交通信息、Apple Carplay等，4為應(yīng)用商店。

最后看一下音頻系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由音頻接收控制器RAM(如圖8所示)負(fù)責(zé)，并通過以太網(wǎng)與BOOSTER和HU-H相連，如圖7所示。

圖7 1為AM/FM天線，2為SDARS天線，3為駕駛員 側(cè)麥克風(fēng)，4為T-BOX，5為乘客側(cè)的麥克風(fēng)，6為音頻接收控制器，7為揚聲器，8為Booster，9為揚聲器，10為HU-H，11為中控顯示屏CID。

圖8 音頻接收控制器RAM，1為主接插件，包括供電，K-CAN4等，2為以太網(wǎng)接口，3為AM/FM天線接口，4為SDARS天線接口

ADAS駕駛輔助系統(tǒng)

對于ADAS系統(tǒng)而言，對于車輛周圍情況的可靠分析是高度和全自動駕駛的先決條件之一，因此獲取車輛周圍信息是必不可少的，要獲取哪些信息呢？主要需要道路使用情況、靜態(tài)環(huán)境、交通規(guī)則信息、可靠的地圖信息、精確的車輛實時位置信息、駕駛員狀態(tài)。這些信息是需要通過部署在車輛周圍的各種傳感器(超聲波，雷達(dá)，攝像頭等)采集并融合獲得的，最后計算出一個模型。

寶馬的ADAS系統(tǒng)中使用的傳感器如圖9所示，其中駕駛員攝像頭監(jiān)控系統(tǒng)為首次加入，如圖10所示。集成在DCS中的紅外攝像機(jī)可以檢測駕駛員的視線方向，并且據(jù)此評估駕駛員的疲勞程度，除了檢測視線方向外，DCS還可以評估駕駛員的睜眼狀態(tài)，并進(jìn)行疲勞警告。另外為了減輕前部碰撞和交叉路口碰撞預(yù)警也使用了DCS控制器提供的數(shù)據(jù)，并且可以提前給駕駛員發(fā)出警告。

圖9 ADAS系統(tǒng)的傳感器配置，1為單目攝像頭系統(tǒng)，2為三目攝像頭系統(tǒng)，3為右側(cè)短距雷達(dá)傳感器，4為后方短距雷達(dá)傳感器，5為前方長距雷達(dá)常感器，6為前方雷達(dá)傳感器，7為側(cè)方短距雷達(dá)傳感器，8為超聲波傳感器，9為右側(cè)短距雷達(dá)傳感器，10為駕駛員攝像頭監(jiān)控系統(tǒng)

圖10 駕駛員攝像機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)DCS

在2015年的寶馬就開始使用基于單目和雙目攝像頭駕駛輔助系統(tǒng)，在2018年對其其進(jìn)行了升級，其中一個是硬件方面，將雙目攝像頭升級為三目攝像頭，一個用于近距離的魚眼鏡頭，一個為中距鏡頭，一個是用于與雷達(dá)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合的鏡頭；第二是在性能方面，提高了探測距離和視野，最大可達(dá)250m，增加了計算能力、提高了夜間的性能。

最后來看看ADAS系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，如圖11所示，圖11中個節(jié)點的含義如圖12所示，包括SRSNVK為左側(cè)短距雷達(dá)，F(xiàn)RSF為前長距雷達(dá)傳感器，SRSNVR為右側(cè)短距雷達(dá)，PMA為泊車操縱助手等。

圖11 ADAS系統(tǒng)架構(gòu)

圖12 ADAS各節(jié)點含義

寶馬未來電子電氣架構(gòu)發(fā)展

以上是寶馬現(xiàn)在正在使用的電子電氣架構(gòu)，那其在未來的如何呢？

在ADAS方面，BMW的自動駕駛硬件架構(gòu)采用的是增量式發(fā)展，比如L2的硬件架構(gòu)可以作為L3/4/5級的備份，如圖13所示。分別包含mPAD，hPAD，uPAD，

圖13 寶馬未來的ADAS硬件系統(tǒng)

mPAD是第一代自動駕駛控制器，用于替換之前的分布式系統(tǒng)，搭配ADCAM Mid來使用，與L1 NCAP相比，ADCAM的處理器從EyeQ4升級為EyeQ5，mPAD的處理器為Intel的Denverton2core和Aurix TC39X，其功耗為25W，冷卻方式為風(fēng)冷。從之前展示的樣品來看，其應(yīng)該具有5路100Mbit的以太網(wǎng)，1路CAN，1路CANFD。

hPAD的外部傳感器輸入為6個攝像頭，2個SRR，2個FRR，處理器為 2個EyeQ5，2個Denverton 8core和Aurix，從之前的展示(如圖2所示)來看其具有6路100Mbit以太網(wǎng)，2路1Gbit以太網(wǎng)，1路Flexray，2路CAN，1路LIN，功耗為200W，冷卻方式為水冷。另外mPAD和ADCAMMid作為hPAD的備份。

uPAD在hPAD的基礎(chǔ)上增加了4個激光雷達(dá)和1個攝像頭，處理器為3個EyeQ5，1個 Xeon24C，1個Aurix，從之前的展品信息來看(如圖2所示)uPAD具有7路100Mbit以太網(wǎng)，5 路 1Gbit 以太網(wǎng)、1 路Flexray、2 路 CAN、1 路 LIN等，功耗為600W，冷卻方式為水冷，如圖3所示，另外mPAD和ADCAMMid也是作為uPAD的備份。

而在電子電器架構(gòu)方面，寶馬也在探討在中央計算平臺架構(gòu)下的動態(tài)可配置系統(tǒng)(Dynamic Reconfigurable System,簡稱DRS)，在滿足功能安全的前提下，在Zonal控制器層面進(jìn)行動態(tài)配置，使得其可以快速和之前的設(shè)計的ECU進(jìn)行兼容。

寶馬的動態(tài)可配置系統(tǒng)如圖14所示，其中分為三層，最底層為依賴硬件的電子電氣架構(gòu)，主要是執(zhí)行器和傳統(tǒng)的ECU，中間層為面向服務(wù)的系統(tǒng)，主要是是區(qū)域控制器ZCU組成，最上層為中央計算平臺。其中最底層與中間層通過CAN總線進(jìn)行通信，ZCU之間或者是ZCU與上層計算平臺之間通過以太網(wǎng)進(jìn)行通信。DRS的目的是實現(xiàn)基于處理器的Fail-Operational，目標(biāo)是檢測HDS和和ZCU本身的故障，然后采取相應(yīng)的措施，保證功能正常運行。

圖14 寶馬的動態(tài)可配置系統(tǒng)

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參考：技術(shù)手冊，SAE文獻(xiàn)等，侵刪。