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智能汽車E/E架構研究:特斯拉遙遙領先,傳統車企發力猛追

2020-04-25
來源:與非網

佐思汽研發布《2019-2020 智能汽車計算平臺與系統架構研究報告》。 

 

隨著汽車新四化發展,傳統分布式 E/E 架構受到挑戰:EV 的三電系統,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據,對 OTA、算力和車輛安全等提出更多挑戰。因此,未來汽車需要更高算力的 ECU 協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有分布式架構的替代作用將逐漸顯現,車企和 Tier1 爭相進行前瞻布局。 豐田電子電氣架構開發部總經理 Nishikawa 總結的電子電氣架構演進路線為:簡單 LAN→分層 LAN→中央網關+域 LAN→計算平臺(包括在線云)→計算平臺++(包括在線云、線下云)。

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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。

 

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來源:博世,佐思產研

 

E/E 架構方面,特斯拉發展最為領先,其新一代集中式 E/E 架構達到車載中央電腦和區域控制器階段,配合自研的操作系統,可實現整車 OTA。相對傳統車企,特斯拉領先五年以上。 近日,由于存在自動泊車系統功能缺陷,現代公司決定召回 1.2 萬余輛 2020 款索納塔車型。這是傳統車企最郁悶的地方。在傳統架構上添加越來越多的智能化網聯化功能,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,并將出現跨域中心控制器,實現域融合架構;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,集成了自動駛入駛出、熱管理、扭矩控制等,以及用于泊車的超聲波雷達。

 

? 三是左車身控制器 BCM LH,負責內部燈光及進入部分。

 

豐田在未來電子電氣架構中,則將采取 Central& Zone 的 E/E 方案。

 

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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 月正式發布全新智能汽車架構 SVA,計劃 2022 年實現半智能汽車架構(PARTIAL SVA)、2025 年實現全智能汽車架構(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:

 

? 動力數據中心(PDC):一個“通用擴展塢”和區整合器;

 

? 統一供電和數據主干網:模塊化且可自動化的簡化線束技術 / 設計;通過雙環拓撲結構實現冗余網絡;

 

? 中央計算集群:通用計算平臺,帶有標準化接口和互聯網安全網關。

 

圖:安波福智能汽車架構 SVA 示意圖


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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關、域控制器、車載以太網等。 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原本歸屬各個 ECU 的大部分功能,以此來取代傳統的分布式架構。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。 

 

車載以太網的出現,是為了滿足 ADAS 系統、高清車載娛樂系統、車聯網系統、云服務及大數據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 等傳統車載網絡。布局車載以太網的供應商主要有 NXP、羅森伯格、Broadcom、Marvell、東芝、TE Connectivity 等。 汽車網關作為整車網絡的數據交互樞紐,可將 CAN、LIN、MOST、FlexRay 等網絡數據在不同網絡中進行路由。布局網關的 Tier1 以國外的半導體大廠和傳統汽車供應商為主,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;國內布局企業有經緯恒潤、致遠電子、聯合汽車電子等。 

 

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)都已經實現了云端計算+本地計算的結合。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+邊緣計算的結合。 車端計算+云端計算+邊緣計算的結合,需要車路協同技術和智慧道路基礎設施的支持。車路協同將率先在國內落地,華為的 CC(計算+通信)架構可能是更適合車路協同應用的新一代 E/E 架構。


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來源:華為

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