車(chē)載E/E架構(gòu)不斷升級(jí),整車(chē)架構(gòu)指引趨勢(shì)


作者 |  穿拖鞋的漢子(汽車(chē)電子工程師)
來(lái)源 |  車(chē)載診斷技術(shù)


2021年10月2日,魔都天氣晴。放假第二天,待在家里匯總下信息也是蠻有收貨。


按慣例,分享一段喜歡的文字,避免自己成為高知識(shí)低文化的工科男:

橫逆困窮,是鍛煉豪杰的一副爐錘。

能受其鍛煉者,則身心交益;

不受其鍛煉者,則身心交損。

車(chē)載E/E架構(gòu)不斷升級(jí),整車(chē)架構(gòu)指引趨勢(shì)的圖1
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引言

ADAS功能不斷升級(jí)導(dǎo)致對(duì)芯片計(jì)算能力需求提升,駕駛輔助功能快速提升,分布式架構(gòu)向“功能域”集中式架構(gòu)演進(jìn)成為趨勢(shì)。

一、背景信息

1、分布式ECU在汽車(chē)電氣化、智能化時(shí)代,因?yàn)轳{駛輔助功能快速的提升,面臨著巨大的挑戰(zhàn):

  • 各個(gè)ECU之間計(jì)算能力無(wú)法協(xié)同,相互冗余,產(chǎn)生極大浪費(fèi);
  • 嵌入式操作系統(tǒng)及Application Software由不同的Tier1提供,編程語(yǔ)言和編程風(fēng)格迥異,導(dǎo)致難以統(tǒng)一維護(hù)和OTA升級(jí);
  • 分布式架構(gòu)需要大量?jī)?nèi)部通信,導(dǎo)致線束成本增加并加大裝配難度。

因此,分布式架構(gòu)向“功能域”集中式架構(gòu)演進(jìn)成為趨勢(shì)。

2、SOA架構(gòu)助力整車(chē)OTA

對(duì)比傳統(tǒng)汽車(chē),OTA為汽車(chē)注入新的活力。在“軟件定義汽車(chē)”時(shí)代,OTA(Over The Air)能夠滿足智能汽車(chē)軟件快速迭代的需求,避免傳統(tǒng)汽車(chē)每次更新都需要去4S店,從而導(dǎo)致效率低下的問(wèn)題。通過(guò)它可以不斷給客戶開(kāi)啟新的功能,不斷優(yōu)化產(chǎn)品體驗(yàn),吸引客戶,形成生態(tài)鏈。

傳統(tǒng)分布式ECU軟硬件架構(gòu),整車(chē)OTA效率低下。在傳統(tǒng)的分布式ECU架構(gòu)下,有以下幾個(gè)弊端:


  • ECU眾多,不同供應(yīng)商進(jìn)行開(kāi)發(fā),軟件框架不同,外部開(kāi)發(fā)者難以對(duì)ECU進(jìn)行編程更新;
  • 通過(guò)CAN/LIN總線進(jìn)行通信,信號(hào)收發(fā)關(guān)系和路由信息靜態(tài)固定,各ECU周期性發(fā)出各種信號(hào),通過(guò)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā),若更新信號(hào)配置,需要同步修改網(wǎng)關(guān)配置;
  • 控制器之間信號(hào)嵌套,單個(gè)控制器升級(jí)需要將所有信號(hào)相關(guān)控制器全部升級(jí),工作量極大上升
車(chē)載E/E架構(gòu)不斷升級(jí),整車(chē)架構(gòu)指引趨勢(shì)的圖2
分布式原理圖 

為實(shí)現(xiàn)“軟件定義汽車(chē)”,SOA架構(gòu)成為新的趨勢(shì)。SOA(Service-Oriented Architecture)面向服務(wù)架構(gòu),是一種架構(gòu)設(shè)計(jì)思想,將應(yīng)用程序的不同功能單元(稱為服務(wù))通過(guò)這些服務(wù)之間定義良好的接口和契約聯(lián)系起來(lái)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),SOA要求各個(gè)控制器將自己的能力以服務(wù)的方式提供出來(lái),不同的服務(wù)以原子化的方式存在,互相之間能夠進(jìn)行動(dòng)態(tài)的訂閱/發(fā)布關(guān)系。


在中央計(jì)算電子電氣架構(gòu)下,通過(guò)以太網(wǎng)通信方式,把各個(gè)控制器提供的功能按照服務(wù)的維度進(jìn)行拆解成原子狀態(tài),再重新組合實(shí)現(xiàn)不同的組合服務(wù)或者流程服務(wù)。其優(yōu)點(diǎn)如下:


  • 軟硬件分離,有利于開(kāi)發(fā);
  • 靈活部署軟件,功能重新分配;
  • 服務(wù)間低耦合,互相無(wú)依賴,易于維護(hù);
  • 服務(wù)間通信接口標(biāo)準(zhǔn)化,不依賴于平臺(tái)實(shí)現(xiàn)功能。

車(chē)載E/E架構(gòu)不斷升級(jí),整車(chē)架構(gòu)指引趨勢(shì)的圖3

框架標(biāo)準(zhǔn)/硬件架構(gòu)/通信協(xié)議配合實(shí)現(xiàn)SOA架構(gòu)升級(jí)。SOA在互聯(lián)網(wǎng)IT行業(yè)有較成熟的應(yīng)用,因?yàn)椋?/span>


  • 框架標(biāo)準(zhǔn);
  • 硬件架構(gòu);
  • 通信協(xié)議;

等方面的原因,SOA架構(gòu)理念之前在汽車(chē)行業(yè)未能得到較廣泛的推廣。在智能電動(dòng)化趨勢(shì)下,逐漸成為整車(chē)架構(gòu)下一代的升級(jí)方向。

3、框架標(biāo)準(zhǔn)增加:AUTOSAR聯(lián)盟推出Adaptive AutoSAR標(biāo)準(zhǔn)

AUTOSAR成立于2003年7月,核心成員由寶馬、戴姆勒、大陸、西門(mén)子、大眾、豐田、福特、PSA、博世9家公司構(gòu)成。為汽車(chē)E/E(電子電氣系統(tǒng))架構(gòu)建立了一種開(kāi)放式的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),以減少其設(shè)計(jì)復(fù)雜度,增加其靈活性,提高其開(kāi)發(fā)效率。

其目標(biāo)主要有三個(gè):
  • 建立分層的體系架構(gòu);
  • 為應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)提供方法論;
  • 制定各種應(yīng)用接口規(guī)范。

Classical AUTOSAR標(biāo)準(zhǔn)面向傳統(tǒng)ECU在最初的汽車(chē)ECU開(kāi)發(fā)中,存在著幾大痛點(diǎn):


A.傳統(tǒng)的汽車(chē)ECU的嵌入式系統(tǒng)不支持硬件抽象;

B.分布式ECU由不同的供應(yīng)商提供,采用不同的軟件代碼,互相之前通信困難并且軟件可移植性差;

C.軟件復(fù)用性差,而車(chē)輛的壽命往往長(zhǎng)于ECU的壽命,當(dāng)硬件更換后,軟件往往需要推倒重寫(xiě)。


基于以上痛點(diǎn),AUTOSAR聯(lián)盟推出了Classical AutoSAR標(biāo)準(zhǔn),將ECU的開(kāi)發(fā)流程、文件交換格式以及內(nèi)部的代碼規(guī)范和書(shū)寫(xiě)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。通過(guò)建立不同的軟件層級(jí),將硬件接口抽象化、驅(qū)動(dòng)程序抽象化、操作系統(tǒng)抽象化,最終通過(guò)RTE中間件來(lái)實(shí)現(xiàn)上層應(yīng)用之間、應(yīng)用與底層軟件之間以及不同ECU的上層應(yīng)用之間通信。

車(chē)載E/E架構(gòu)不斷升級(jí),整車(chē)架構(gòu)指引趨勢(shì)的圖4

AUTOSAR將軟件分為四層:
  1. Application(應(yīng)用層);
  2. RTE層;
  3. 基礎(chǔ)軟件層(BSW);
  4. 微控制器硬件層。

其中BSW層又進(jìn)一步細(xì)分成:
  1. 控制器抽象層(MCAL);
  2. ECU抽象層;
  3. 服務(wù)層;
  4. 復(fù)雜驅(qū)動(dòng)層。

車(chē)載E/E架構(gòu)不斷升級(jí),整車(chē)架構(gòu)指引趨勢(shì)的圖5
如上圖是AUTOSAR實(shí)現(xiàn)底層軟件和應(yīng)用軟件分離示意圖
車(chē)載E/E架構(gòu)不斷升級(jí),整車(chē)架構(gòu)指引趨勢(shì)的圖6
AUTOSAR分層模型

運(yùn)行環(huán)境RTE是CP標(biāo)準(zhǔn)的核心組成部分,它是虛擬功能總線(Virtual Function Bus,VFB)的接口具體的實(shí)現(xiàn),為應(yīng)用程序組件通信提供基本服務(wù)。在應(yīng)用層中各個(gè)組件之間不允許直接通信,由RTE封裝好下層通信基礎(chǔ)軟件之后,為上層應(yīng)用層提供通信所需API接口。RTE可以實(shí)現(xiàn)的功能:

  1. 應(yīng)用層軟件組件(SW-C)之間通信;

  2. 應(yīng)用層SW-C與BSW之間的通信;
  3. 不同ECU的SW-C之間的通信

應(yīng)用層由多個(gè)模塊化的軟件組件(SW-C)組成。每個(gè)SW-C都封裝了各種應(yīng)用的功能集,用于實(shí)現(xiàn)汽車(chē)控制的功能。與非AUTOSAR架構(gòu)的車(chē)載軟件不同的是,由于通過(guò)RTE將SW-C與底層硬件和操作系統(tǒng)等完全的解耦,SW-C不依賴硬件,即使搭載于不同的ECU之上,代碼依然可以被重復(fù)利用。

Adaptive AUTOSAR標(biāo)準(zhǔn)面向高性能

ECU Classical AutoSAR標(biāo)準(zhǔn)解決了傳統(tǒng)的嵌入式ECU開(kāi)發(fā)的需求,但是在汽車(chē)智能化時(shí)代,高級(jí)自動(dòng)駕駛功能需要在車(chē)輛上引入高度復(fù)雜和計(jì)算資源需求量大的軟件,CP標(biāo)準(zhǔn)無(wú)法滿足ADAS控制器相關(guān)的需求。于是,在算力大幅提升的需求拉動(dòng),和以太網(wǎng)技術(shù)發(fā)展&多核異構(gòu)高性能處理器技術(shù)的驅(qū)動(dòng)下,AUTOSAR聯(lián)盟推出滿足面向服務(wù)SOA架構(gòu)的第二個(gè)軟件標(biāo)準(zhǔn):Adaptive AutoSAR(AP)。

車(chē)載E/E架構(gòu)不斷升級(jí),整車(chē)架構(gòu)指引趨勢(shì)的圖7

AP不是原有CP的升級(jí)版本!!!

而是運(yùn)用SOA架構(gòu)設(shè)計(jì)思想,面對(duì)汽車(chē)更加復(fù)雜的功能需求推出的新標(biāo)準(zhǔn)。兩者相比,首先AP可以適配64位及以上的高性能芯片,而CP只能適配32位及以下微控制器;其次CP中的RTE僅支持靜態(tài)通信,在程序發(fā)布時(shí)已經(jīng)確定通信源和目標(biāo),不支持通信的動(dòng)態(tài)重新配置,通信協(xié)議主要是“面向信號(hào)”的LIN/CAN架構(gòu)。而AP中的通信模塊ara::com為Application (服務(wù))間的通信提供接口,并且其自身包含的SOME/IP通信協(xié)議屬于“面向服務(wù)”架構(gòu),支持服務(wù)發(fā)現(xiàn)、數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)發(fā)布/訂閱機(jī)制,從而能夠?qū)崿F(xiàn)不同的應(yīng)用像電腦上的軟件一樣動(dòng)態(tài)升級(jí)、卸載。

車(chē)載E/E架構(gòu)不斷升級(jí),整車(chē)架構(gòu)指引趨勢(shì)的圖8

AP具有如下的特點(diǎn):
  • 軟實(shí)時(shí)性,具有毫秒級(jí)的最后期限,即使錯(cuò)過(guò)最后期限也不會(huì)造成災(zāi)難后果;
  • 具有一定的功能安全要求,可以達(dá)到ASIL-B或更高;
  • 更適用于多核動(dòng)態(tài)操作系統(tǒng)的高資源環(huán)境。

因此與CP相比,雖然AP實(shí)時(shí)性有所降低,但在保證一定功能安全等級(jí)的基礎(chǔ)上,大大提高了對(duì)高性能處理能力的支持,以支持智能互聯(lián)應(yīng)用功能的開(kāi)發(fā)

車(chē)載E/E架構(gòu)不斷升級(jí),整車(chē)架構(gòu)指引趨勢(shì)的圖9

4、 硬件架構(gòu)/通信協(xié)議升級(jí):CAN/LIN->以太網(wǎng),面向信號(hào)->面向服務(wù)

數(shù)據(jù)傳輸速度需求推動(dòng)車(chē)身網(wǎng)絡(luò)向以太網(wǎng)進(jìn)化

自動(dòng)駕駛需要以更快速度采集并處理更多數(shù)據(jù),傳統(tǒng)汽車(chē)總線無(wú)法滿足低延時(shí)、高吞吐量要求。隨著汽車(chē)電子電氣架構(gòu)日益復(fù)雜化,其中傳感器、控制器和接口越來(lái)越多,自動(dòng)駕駛也需要海量的數(shù)據(jù)用于實(shí)時(shí)分析決策,因此要求車(chē)內(nèi)外通信具有高吞吐速率

低延時(shí)和多通信鏈路。在高吞吐速率方面,LIDAR 模塊產(chǎn)生約70 Mbps的數(shù)據(jù)流量,一個(gè)攝像頭產(chǎn)生約40 Mbps的數(shù)據(jù)流量,RADAR模塊產(chǎn)生約0.1Mbps的數(shù)據(jù)流量。若L2級(jí)自動(dòng)駕駛需要使用8個(gè)RADAR和3個(gè)攝像頭,需要最大吞吐速率超過(guò)120Mbps,而全自動(dòng)駕駛對(duì)吞吐速率要求更高,傳統(tǒng)汽車(chē)總線不能滿足高速傳輸需求。

車(chē)載E/E架構(gòu)不斷升級(jí),整車(chē)架構(gòu)指引趨勢(shì)的圖10

集帶寬更寬、低延時(shí)等諸多優(yōu)點(diǎn)的以太網(wǎng)有望成為未來(lái)車(chē)載數(shù)據(jù)傳輸骨干網(wǎng)絡(luò)。車(chē)載以太網(wǎng)(Ethernet)是汽車(chē)中連接電子元器件的一種有線網(wǎng)絡(luò),具有帶寬較寬、低延時(shí)、低電磁干擾、低成本等優(yōu)點(diǎn)。傳統(tǒng)以太網(wǎng)在1990年就已經(jīng)發(fā)布,需要2-4對(duì)雙絞線進(jìn)行傳輸,且抗電磁干擾能力較弱,難以在汽車(chē)上大量推廣,寶馬率先應(yīng)用以太網(wǎng)技術(shù),在2008年的寶馬7系上,裝備了一條從DLC診斷端口到網(wǎng)關(guān)的100Base-Tx以太網(wǎng),用于診斷和固化軟件更新。

2011年,Broadcom(博通)、NXP、BMW成立OPENAlliance聯(lián)盟,到目前已經(jīng)有500+成員。2015年首個(gè)車(chē)載以太網(wǎng)規(guī)范100Base-T1發(fā)布,僅需要一對(duì)雙絞線進(jìn)行傳輸,可以減少70-80%的連接器成本,減少30%以上的重量,并且能夠有效的滿足車(chē)內(nèi)EMC電磁干擾的要求。隨著1000Base-T1以及更高帶寬NGBase-T1以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的不斷推出,以太網(wǎng)有望成為未來(lái)智能汽車(chē)時(shí)代的車(chē)載主干網(wǎng)絡(luò)

關(guān)于“面向服務(wù)”通信協(xié)議,支持SOA架構(gòu)升級(jí)

SOME/IP面向服務(wù)通信協(xié)議,支持SOA架構(gòu)升級(jí)。隨著以太網(wǎng)不斷的普及,SOME/IP (Scalable service-Oriented MiddlewarEover IP)概念開(kāi)始引入車(chē)載網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域,它2011年由BMW集團(tuán)推出,是車(chē)載以太網(wǎng)的通信中間件,位于OSI 7層模型的第5層,并于2013年被納入AUTOSAR 4.1規(guī)范中。傳統(tǒng)的CAN/LIN總線為主的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)中,通信過(guò)程是面向信號(hào),其信號(hào)的發(fā)送是根據(jù)發(fā)送者的需求,不會(huì)考慮接收者是否有需求。而SOME/IP則不同,它在接收方有需求的時(shí)候才會(huì)發(fā)送,這種方法優(yōu)點(diǎn)在于總線上不會(huì)出現(xiàn)過(guò)多不必要的數(shù)據(jù),降低負(fù)載。
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以太網(wǎng)支持下SOA架構(gòu)

在SOME/IP協(xié)議和以太網(wǎng)的支持下,通信架構(gòu)和協(xié)議支持面向服務(wù)的SOA架構(gòu)升級(jí),將各種控制算法、顯示功能等應(yīng)用程序抽象為“服務(wù)”,并通過(guò)API接口和中間件(Middleware)使得所有有需求的任務(wù)都可以對(duì)其進(jìn)行訪問(wèn)。

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5、  算力需求+SOA架構(gòu)推動(dòng)“功能域”集成,“Zone”區(qū)域控制成為重要組成

控制器“功能域”集中成為趨勢(shì)。在原有的分布式電氣架構(gòu)下,因?yàn)槠?chē)智能化功能不斷提升導(dǎo)致ECU數(shù)量不斷升級(jí),線束帶寬及重量難以支撐繼續(xù)擴(kuò)張,且分布式ECU功能相對(duì)簡(jiǎn)單,設(shè)計(jì)資源有限,無(wú)法支持SOA架構(gòu)下新增功能持續(xù)升級(jí)和消耗,因此控制器“功能域”集中成為趨勢(shì)。

就近接入,擴(kuò)展靈活,“Zone”區(qū)域控制成為整車(chē)網(wǎng)絡(luò)重要組成部分。在“功能域”集中的基礎(chǔ)上,通過(guò)Zone區(qū)域控制器對(duì)全車(chē)的設(shè)備進(jìn)行就近接入,能夠更好的實(shí)現(xiàn)硬件的擴(kuò)展,減少整車(chē)線束長(zhǎng)度及成本,成為整車(chē)電子電氣架構(gòu)中重要的組成部分。

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博世E/E架構(gòu)升級(jí)示意圖
車(chē)載E/E架構(gòu)不斷升級(jí),整車(chē)架構(gòu)指引趨勢(shì)的圖15
未來(lái)電子電器架構(gòu)拓?fù)鋱D

二、 全新電子電氣架構(gòu)下,整車(chē)的控制器發(fā)展趨勢(shì)如何演變?

1、控制器(ECU):功能控制核心,協(xié)助實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能

功能控制中樞,處理輸入信號(hào)實(shí)現(xiàn)功能控制。汽車(chē)控制器是實(shí)現(xiàn)整車(chē)功能控制的關(guān)鍵器件,一般由MCU、電源芯片、通信芯片、輸入處理電路、輸出處理電路等構(gòu)成,通過(guò)對(duì)各類傳感器信號(hào)、開(kāi)關(guān)信號(hào)以及控制信號(hào)的處理,來(lái)對(duì)閥、電機(jī)、泵、開(kāi)關(guān)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。

車(chē)載E/E架構(gòu)不斷升級(jí),整車(chē)架構(gòu)指引趨勢(shì)的圖16
ECU架構(gòu)原理圖

通過(guò)整車(chē)微控制器能夠?qū)崿F(xiàn)的功能包括:接收信號(hào)并解析、邏輯判斷、網(wǎng)絡(luò)通信、故障診斷和處理、設(shè)備地址識(shí)別等等。

2、整車(chē)電子電氣功能升級(jí),ECU數(shù)量不斷提升

微控制器在傳統(tǒng)的車(chē)輛中為分布式架構(gòu),每增加一個(gè)功能需要增加一個(gè)ECU。隨著整車(chē)電子電氣功能的不斷升級(jí),ECU的數(shù)量在不斷提升。根據(jù)Strategy Analytics的數(shù)據(jù)顯示,目前汽車(chē)平均采用約25個(gè)ECU,但是高端型號(hào)ECU數(shù)量已經(jīng)超過(guò)100個(gè)。不同的ECU之間,主要采用CAN/LIN總線對(duì)其進(jìn)行連接,近年來(lái)汽車(chē)中CAN/LIN總線節(jié)點(diǎn)的數(shù)目在不斷提升,其中LIN總線節(jié)點(diǎn)CAGR約為17%,CAN節(jié)點(diǎn)的CAGR約為13%。

以數(shù)據(jù)診斷接口為中心,分布式ECU架構(gòu)通過(guò)不同速率的總線系統(tǒng)將不同的ECU進(jìn)行連接,從而實(shí)現(xiàn)不同的功能。

車(chē)載E/E架構(gòu)不斷升級(jí),整車(chē)架構(gòu)指引趨勢(shì)的圖17
大眾汽車(chē)ECU分布圖

3、 信號(hào)復(fù)雜度+控制難度不同,控制器價(jià)值量有所區(qū)別

信號(hào)處理+輸出控制難度提升,控制器復(fù)雜度不斷升級(jí)。

  • 簡(jiǎn)單驅(qū)動(dòng)控制器:以油泵控制器為例,僅需要接收非總線信號(hào)并驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu),價(jià)值量約為10-20元;
  • 擁有總線診斷通信功能的控制器:以鼓風(fēng)機(jī)控制器為例,需要通過(guò)LIN總線通信,并擁有診斷功能,價(jià)值量約為40-50元;
  • 實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜功能控制器:以車(chē)燈控制器為例,需要通過(guò)CAN總線通信,擁有診斷功能,并需要對(duì)冷卻風(fēng)扇、調(diào)節(jié)電機(jī)、燈光進(jìn)行控制的較復(fù)雜控制器,價(jià)值量約為80-100元;
  • 實(shí)現(xiàn)復(fù)雜功能控制器:以車(chē)身控制器/發(fā)動(dòng)機(jī)

4、全新電子電氣架構(gòu)向“功能域”集中,帶來(lái)域控制器需求提升

“軟件定義汽車(chē)”時(shí)代,需要大算力控制單元。不同于以往的分布式電子電氣架構(gòu),“軟件定義汽車(chē)”時(shí)代,整車(chē)硬件架構(gòu)向以太網(wǎng)+SOA架構(gòu)升級(jí),大算力+軟件快速迭代需求推動(dòng)分布式ECU向域控制器集成。在中央控制計(jì)算單元出現(xiàn)之前,整車(chē)控制單元被劃分為自動(dòng)駕駛域控制器/智能座艙域控制器/車(chē)身域控制器以及底盤(pán)域控制器等。

5、智能座艙域控制器,不涉及行車(chē)安全,集成先行


汽車(chē)座艙升級(jí)分為幾個(gè)階段:

  • 60-90 年代為機(jī)械時(shí)代,座艙產(chǎn)品主要包括機(jī)械式儀表盤(pán)及簡(jiǎn)單的音頻播放設(shè)備,功能結(jié)構(gòu)單一,基本都是物理按鍵形式,可提供的信息僅有車(chē)速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、水溫、油耗等基本信息;

  • 2000-2015 年為電子化時(shí)代,隨著汽車(chē)電子技術(shù)的發(fā)展,座艙產(chǎn)品進(jìn)入電子時(shí)代,裝置仍以機(jī)械儀表為主,但少數(shù)小尺寸中控液晶顯示開(kāi)始使用,此外也增加了導(dǎo)航系統(tǒng)、影音等功能,為駕駛員提供較多信息。

  • 2015年開(kāi)始進(jìn)入智能時(shí)代,以大尺寸中控液晶屏為代表率先替代傳統(tǒng)中控,全液晶儀表開(kāi)始逐步替代傳統(tǒng)儀表,中控屏與儀表盤(pán)一體化設(shè)計(jì)的方案開(kāi)始出現(xiàn),少數(shù)車(chē)型新增HUD 抬頭顯示、流媒體后視鏡等,人機(jī)交互方式多樣化,智能化程度明顯提升。


但現(xiàn)階段大部分座艙產(chǎn)品仍是分布式離散控制,即操作系統(tǒng)互相獨(dú)立,核心技術(shù)體現(xiàn)為模塊化、集成化設(shè)計(jì)。一芯多屏、多屏互融、立體式虛擬呈現(xiàn)等技術(shù)開(kāi)始逐步普及,核心技術(shù)體現(xiàn)為進(jìn)一步集成智能駕駛的能力。

車(chē)載E/E架構(gòu)不斷升級(jí),整車(chē)架構(gòu)指引趨勢(shì)的圖18

目前智能座艙域控制器主要目的是將分別呈現(xiàn)的液晶儀表、液晶中控、HUD、流媒體后視鏡等顯示端進(jìn)行“功能域”集中統(tǒng)一控制,實(shí)現(xiàn)“一芯多屏”等功能。

6、車(chē)身域控制器,進(jìn)一步集成BCM功能

車(chē)身域控制器就是BCM(Body Control Module)的進(jìn)一步集成產(chǎn)品,傳統(tǒng)的BCM將天窗、車(chē)窗、車(chē)門(mén)鎖、車(chē)內(nèi)燈光、座椅、電動(dòng)尾門(mén)、車(chē)燈、雨刮、PEPS(無(wú)鑰匙進(jìn)入和啟動(dòng))等功能的控制進(jìn)行了集成。

特斯拉作為汽車(chē)電子電氣架構(gòu)升級(jí)的先鋒,在2019年推出的Model3上率先對(duì)其電子電氣架構(gòu)進(jìn)行了革命性的變革,不僅將駕駛輔助+影音娛樂(lè)進(jìn)行了雙域融合,同時(shí)也將車(chē)身域相關(guān)的控制器進(jìn)行了“區(qū)域”集成,通過(guò)左(RCM_LH)、前(RCM_FH)、右(RCM_RH)三大域控制器不僅將原車(chē)身域中車(chē)窗、車(chē)門(mén)、座椅、門(mén)鎖、燈光、雨刮等功能開(kāi)關(guān)進(jìn)行了集成,更將空調(diào)、熱管理、EPB等模塊進(jìn)行了集成,并按照就近原則對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行接入,有效的降低了整車(chē)的線束長(zhǎng)度、重量、成本以及布線的難度。

車(chē)身域控制器的主要功能包括傳統(tǒng)BCM功能、PEPS(無(wú)鑰匙進(jìn)入和啟動(dòng))、車(chē)窗控制、天窗控制、空調(diào)模塊、座椅模塊等。我們認(rèn)為未來(lái)能夠在車(chē)身域控制器領(lǐng)域能夠勝出的Tier1應(yīng)該具備以下幾個(gè)方面的特征:
  • 有較強(qiáng)的傳統(tǒng)BCM開(kāi)發(fā)的經(jīng)驗(yàn);
  • 能夠獨(dú)立的開(kāi)發(fā)車(chē)窗及空調(diào)模塊;
  • 較強(qiáng)的硬件集成能力;
  • 軟件架構(gòu)能夠符合時(shí)代,最好有AUTOSAR、SOME/IP等相關(guān)的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn);
  • 芯片保供能力(公司營(yíng)收規(guī)模)。

7、“底盤(pán)域”控制器集成需求,為自主底盤(pán)控制執(zhí)行單元帶來(lái)機(jī)會(huì)

電動(dòng)智能化時(shí)代,底盤(pán)控制全面轉(zhuǎn)向線控。電動(dòng)智能車(chē)因?yàn)檎婵赵慈笔А⒛芰炕厥招枨蟆⒖刂旗`敏度升級(jí)等多種原因,底盤(pán)執(zhí)行單元全面轉(zhuǎn)向X-By-Wire(線控技術(shù)),除電機(jī)驅(qū)動(dòng)之外,主要包括線控制動(dòng)及線控轉(zhuǎn)向功能。

底盤(pán)執(zhí)行機(jī)構(gòu)向線控單元升級(jí),多路徑實(shí)現(xiàn)制動(dòng)和轉(zhuǎn)向功能。在傳統(tǒng)底盤(pán)執(zhí)行單元升級(jí)成線控單元后,制動(dòng)和轉(zhuǎn)向功能能夠通過(guò)多路徑實(shí)現(xiàn),以制動(dòng)功能為例,實(shí)現(xiàn)目標(biāo)減速度可以通過(guò)駕駛員主動(dòng)制動(dòng)、ESC主動(dòng)減壓、電子手剎EPB以及動(dòng)能回收等路徑實(shí)現(xiàn)。因此將底盤(pán)執(zhí)行的所有功能集中在更上層的底盤(pán)域控制器上進(jìn)行統(tǒng)一控制,成為提升整車(chē)控制效率的發(fā)展趨勢(shì)

車(chē)載E/E架構(gòu)不斷升級(jí),整車(chē)架構(gòu)指引趨勢(shì)的圖19
電動(dòng)智能車(chē)多路徑實(shí)現(xiàn)制動(dòng)和轉(zhuǎn)向

8、電動(dòng)智能化趨勢(shì)下,域控制器和執(zhí)行端控制器同步增長(zhǎng)

電動(dòng)智能化趨勢(shì)下,一方面因?yàn)樽詣?dòng)駕駛和智能座艙的需求以及整車(chē)電氣架構(gòu)向SOA的升級(jí)會(huì)帶來(lái)幾大域控制器以及區(qū)域控制器滲透率的不斷提升。另一方面電動(dòng)智能化的應(yīng)用會(huì)驅(qū)使執(zhí)行端微控制器數(shù)量不斷上升,類似車(chē)燈控制器、電動(dòng)水泵控制器、電磁閥控制器、電動(dòng)壓縮機(jī)控制器以及線控底盤(pán)控制器等持續(xù)提升。控制端與執(zhí)行端控制器的需求將共同推動(dòng)控制器市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)。

車(chē)載E/E架構(gòu)不斷升級(jí),整車(chē)架構(gòu)指引趨勢(shì)的圖20

9、電氣架構(gòu)升級(jí)+智能功能推進(jìn),域控制器1-2年內(nèi)加速滲透

域控制器的滲透速度首先取決于整車(chē)電氣架構(gòu)的更新速度,其次取決于L2.5以上高級(jí)別自動(dòng)駕駛功能和智能座艙功能的需求。整車(chē)電子電氣架構(gòu)升級(jí)可以推動(dòng)所有域控制器滲透率提升,而高級(jí)別自動(dòng)駕駛功能和智能座艙功能的需求提升,可以推動(dòng)主機(jī)廠對(duì)部分區(qū)域電子電氣架構(gòu)進(jìn)行升級(jí)從而適應(yīng)自動(dòng)駕駛域控制器和智能座艙域控制器的需求。

智能化功能滲透率+電動(dòng)智能車(chē)滲透率提升推動(dòng)控制器市場(chǎng)不斷增長(zhǎng)
未來(lái)域控制器增長(zhǎng)點(diǎn):
  • 自動(dòng)駕駛域控制器
  • 智能座艙域控制器
  • 車(chē)身域控制器
  • 底盤(pán)域控制器

以上是自己結(jié)合網(wǎng)上資料整理,讓自己對(duì)整個(gè)行業(yè)前景有更好的認(rèn)知。

愿你我相信時(shí)間的力量
做一個(gè)長(zhǎng)期主義者!

車(chē)載E/E架構(gòu)不斷升級(jí),整車(chē)架構(gòu)指引趨勢(shì)的圖21

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