汽車架構(gòu)走向域集中，軟件轉(zhuǎn)向面向服務(wù)

• 陳博 2023年11月1日 來(lái)源：中研網(wǎng) 1331 87
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目前看主流的OEM的電子電器架構(gòu)的升級(jí)路徑，主要分為三類：①特斯拉為代表的激進(jìn)派傾向一步到位，直接開(kāi)發(fā)中央計(jì)算平臺(tái)，并自主研發(fā)OS和自動(dòng)駕駛FSD芯片。特斯拉早期的ModelS和ModelX的架構(gòu)也是根據(jù)功能劃分出域控制器，整體的架構(gòu)介于分布式和域集中式之間，包括駕駛域

20世紀(jì)：視覺(jué)設(shè)備取代無(wú)線電設(shè)施，公路智能化轉(zhuǎn)向車輛智能化。早期的無(wú)人車輛主要通過(guò)無(wú)線電技術(shù)實(shí)現(xiàn)，早在1910年代便出現(xiàn)了利用電子回路和光感性硒光電管的自動(dòng)引導(dǎo)小車，1920年代出現(xiàn)了無(wú)線電控制汽車。1930年代世界博覽會(huì)上，通用汽車公司提出了"電子化高速公路"的自動(dòng)駕駛暢想方案，此后一直在公眾觀念里流行，并于1958年第一次在改造后的高速公路上實(shí)現(xiàn)了前后車距保持以及自動(dòng)轉(zhuǎn)向功能。1970年代受制于成本因素，電子化高速公路逐漸被汽車廠商放棄，轉(zhuǎn)向使用視覺(jué)設(shè)備進(jìn)行無(wú)人駕駛嘗試，為車輛裝配傳感器、計(jì)算系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等，賦予車輛"視覺(jué)"、智能和自動(dòng)化的能力，使車輛能夠在結(jié)構(gòu)化道路上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛，無(wú)人駕駛技術(shù)的發(fā)展方向從最初的公路智能化轉(zhuǎn)向車輛智能化，由此翻開(kāi)了無(wú)人駕駛的新篇章。1980、90年代，軍方、大學(xué)和汽車公司開(kāi)始在無(wú)人駕駛技術(shù)上展開(kāi)合作研究，其中典型的有自動(dòng)駕駛汽車ALVINN、NavLab5項(xiàng)目、無(wú)人駕駛原型車ARGO等。

21世紀(jì)：技術(shù)競(jìng)賽推動(dòng)智能化變革，自動(dòng)駕駛技術(shù)迭代出新。21世紀(jì)以來(lái)，在DARPA挑戰(zhàn)賽的推動(dòng)下，全球ICT公司和硅谷創(chuàng)業(yè)公司加入到智能汽車的研發(fā)中，傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)"智能化"的變革由此展開(kāi)。2007年DARPA城市挑戰(zhàn)賽第一名車輛--Boss，集成了一種商用線控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制，借助電動(dòng)馬達(dá)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)轉(zhuǎn)向、剎車和換擋。Boss配備了包括激光雷達(dá)、攝像頭和雷達(dá)等在內(nèi)十幾個(gè)傳感器，同時(shí)配備了由感知子系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)規(guī)劃子系統(tǒng)、路徑規(guī)劃、行為規(guī)劃系統(tǒng)組成的軟件系統(tǒng)，已經(jīng)形成了當(dāng)今自動(dòng)駕駛汽車的雛形。2018年谷歌Waymo自動(dòng)駕駛打車服務(wù)產(chǎn)品WaymoOne上線，正式開(kāi)始商業(yè)化自動(dòng)駕駛出行服務(wù)。2019年，Tesla發(fā)布搭載自研自動(dòng)駕駛芯片的自動(dòng)駕駛計(jì)算平臺(tái)，自動(dòng)駕駛技術(shù)不斷發(fā)展。

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智能網(wǎng)聯(lián)和自動(dòng)駕駛新機(jī)遇下，國(guó)內(nèi)自主零部件有彎道超車的機(jī)遇。相較于傳統(tǒng)汽車，智能汽車的價(jià)值產(chǎn)業(yè)鏈更長(zhǎng)，賽道細(xì)分板塊更多，市場(chǎng)空間發(fā)掘潛力更大。智能汽車將依托于全新的電氣架構(gòu)、動(dòng)力總成以及全面的軟件能力而持續(xù)進(jìn)化。智能電動(dòng)車要求產(chǎn)業(yè)鏈不僅有新的硬件技術(shù)，更需要在軟件、算法、系統(tǒng)層面做出創(chuàng)新，智能電動(dòng)車按照功能領(lǐng)域可分為智能駕駛、智能座艙、電氣化三大領(lǐng)域，智能化主要分為智能駕駛和智能座艙領(lǐng)域，并且智能化與電動(dòng)化相輔相成。配套零部件和軟件解決方案供應(yīng)商受益于智能化浪潮，迎來(lái)新的產(chǎn)業(yè)鏈機(jī)會(huì)，其產(chǎn)品需求將進(jìn)一步得到釋放和增長(zhǎng)。伴隨著下游自主車企崛起，中游自主供應(yīng)鏈也將實(shí)現(xiàn)加速成長(zhǎng)。汽車電子電器架構(gòu)向域集中式演進(jìn)與軟件架構(gòu)向SOA演變是汽車實(shí)現(xiàn)智能化升級(jí)所必由的路徑，也是當(dāng)下汽車智能化發(fā)展中最關(guān)鍵的、最主流的兩大趨勢(shì)。目前來(lái)看，各大整車廠和國(guó)內(nèi)外Tier1廠商都在順應(yīng)兩大趨勢(shì)積極布局業(yè)務(wù)以推進(jìn)汽車智能化發(fā)展，但距離實(shí)現(xiàn)完全的域集中式架構(gòu)與SOA架構(gòu)的技術(shù)成熟落地尚需一段時(shí)間，因此我們重點(diǎn)關(guān)注當(dāng)下在向域集中式與SOA演變過(guò)程中正在落地的技術(shù)產(chǎn)品及催生出的技術(shù)趨勢(shì)。

在智能化趨勢(shì)下，汽車傳統(tǒng)電子電器（E/E）架構(gòu)已無(wú)法勝任。傳統(tǒng)汽車電子電氣架構(gòu)（E/E架構(gòu)）以分布式為主，車輛各功能受不同且單一的電子控制單元（ECU）控制。隨著汽車功能的不斷增加，分布式架構(gòu)存在以下幾個(gè)問(wèn)題：①ECU的數(shù)量劇增，增加系統(tǒng)復(fù)雜度。高端車型里的ECU平均達(dá)到50-70個(gè)，個(gè)別車型ECU數(shù)量超過(guò)100，使得車輛的電子系統(tǒng)復(fù)雜度超出極限；②ECU之間算力隔離，整體效率低。單個(gè)ECU僅對(duì)汽車局部功能進(jìn)行控制，各控制模塊間算力隔離，運(yùn)算資源復(fù)用性低；③軟硬件強(qiáng)耦合?；A(chǔ)硬件與嵌入式軟件呈現(xiàn)強(qiáng)耦合關(guān)系，底層軟件與上層應(yīng)用"高度捆綁"；④無(wú)法實(shí)現(xiàn)更高級(jí)的功能。車企在工程實(shí)踐中也意識(shí)到，智能化的要求下，在沒(méi)有統(tǒng)一的集成環(huán)境下某些功能是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，例如采用的傳統(tǒng)E/E架構(gòu)不能實(shí)現(xiàn)整車OTA，在智能化網(wǎng)聯(lián)化功能軟件出現(xiàn)BUG時(shí)，只能通過(guò)召回的方式才能最終解決難題，極大地影響了客戶體驗(yàn)。⑤由于ECU數(shù)量的激增，對(duì)汽車線束長(zhǎng)度、傳輸速度等方面都有更高的要求，而傳統(tǒng)ECU也面臨算力束縛、通訊效率較低、成本不受控等缺陷，為汽車的研發(fā)、生產(chǎn)、安全等多方面帶來(lái)挑戰(zhàn)。

目前看主流的OEM的電子電器架構(gòu)的升級(jí)路徑，主要分為三類：①特斯拉為代表的激進(jìn)派傾向一步到位，直接開(kāi)發(fā)中央計(jì)算平臺(tái)，并自主研發(fā)OS和自動(dòng)駕駛FSD芯片。特斯拉早期的ModelS和ModelX的架構(gòu)也是根據(jù)功能劃分出域控制器，整體的架構(gòu)介于分布式和域集中式之間，包括駕駛域、動(dòng)力域、底盤域、座艙域、車身域等控制器。2018年推出了Model3進(jìn)一步推出車載中央處理計(jì)算平臺(tái)，將整車架構(gòu)分為3塊，分別是中央計(jì)算模塊（CCM），左車身控制模塊（BCMLH）右車身控制模塊（BCMRH），其中CCM負(fù)責(zé)信息娛樂(lè)系統(tǒng)、駕駛輔助系統(tǒng)和車內(nèi)通信連接等需要大算力的系統(tǒng)功能，BCMLH負(fù)責(zé)車身便利性系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)向，助力，以及制動(dòng)等，BCMRH負(fù)責(zé)底盤安全系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、熱管理等，整個(gè)架構(gòu)已在向最終的中央集中式架構(gòu)靠近。

②以大眾為代表的激進(jìn)派采用跨域集中方案，在五域集中式架構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)一步融合，把原本的動(dòng)力域、底盤域和車身域融合為整車控制域，從而形成了三域集中式的架構(gòu)，做到整車控制域控制器（VDC，VehicleDomainController）、智能駕駛域控制器（ADC，ADAS\ADDomainController）、智能座艙域控制器（CDC，CockpitDomainController）。動(dòng)力域、底盤域及車身域?qū)浖膶?shí)時(shí)性、功能安全等級(jí)及可靠性要求極高，同時(shí)底盤域和動(dòng)力域由于涉及供應(yīng)商較多，集成難度大，因此在三大領(lǐng)域有多年的研發(fā)和經(jīng)驗(yàn)積累的車企才具備采取由分布式轉(zhuǎn)向跨域集成方案的能力，準(zhǔn)入門檻高，因此只有大眾等較少的強(qiáng)外資企業(yè)直接采取跨域式集中方案。

③其它車企大多是按照博世的五域架構(gòu)路線進(jìn)行穩(wěn)步推進(jìn)，按照功能分為座艙域、ADAS域、動(dòng)力域、底盤域及車身域，其中域控制器又可以分為性能域和集成域兩類：座艙域和輔助駕駛/自動(dòng)駕駛（ADAS）域?qū)儆谛阅苡蚩刂破?，是由中控系統(tǒng)升級(jí)而來(lái)，需要較大的數(shù)據(jù)處理能力來(lái)處理大量的數(shù)據(jù)。動(dòng)力域、底盤域和車身域?qū)儆诩尚陀蚩刂破?，該部分?duì)算力要求較低，主要涉及的還是控制指令計(jì)算和通訊資源，通過(guò)將大量ECU的集成減少通信接口、進(jìn)一步提升算力利用率、減少算力設(shè)計(jì)總需求、同時(shí)數(shù)據(jù)能夠更好的融合，統(tǒng)一交互，實(shí)現(xiàn)整車功能協(xié)同。目前，分布式的整車架構(gòu)仍然是主流，總體看國(guó)內(nèi)和全球都處于分布式向域控式轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)中。

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