佐思汽研发布《2019-2020 智能汽车计算平台与系统架构研究报告》。 

 

随着汽车新四化发展,传统分布式 E/E 架构受到挑战:EV 的三电系统,增加了汽车 E/E 架构的复杂程度;智能座舱、自动驾驶等功能,需要融合更多传感器数据,对 OTA、算力和车辆安全等提出更多挑战。因此,未来汽车需要更高算力的 ECU 协同以及可拓展性的架构设计,域集中电子电气架构、车辆集中电子电气架构等对现有分布式架构的替代作用将逐渐显现,车企和 Tier1 争相进行前瞻布局。 丰田电子电气架构开发部总经理 Nishikawa 总结的电子电气架构演进路线为:简单 LAN→分层 LAN→中央网关+域 LAN→计算平台(包括在线云)→计算平台++(包括在线云、线下云)。

 

 

 

来源:丰田

 

博世则将汽车电子电气架构演变路径分为 6 个阶段:从简单到复杂依次为模块化、集成化、集中化、域融合、车载电脑和车 - 云计算。

 

来源:博世,佐思产研

 

E/E 架构方面,特斯拉发展最为领先,其新一代集中式 E/E 架构达到车载中央电脑和区域控制器阶段,配合自研的操作系统,可实现整车 OTA。相对传统车企,特斯拉领先五年以上。 近日,由于存在自动泊车系统功能缺陷,现代公司决定召回 1.2 万余辆 2020 款索纳塔车型。这是传统车企最郁闷的地方。在传统架构上添加越来越多的智能化网联化功能,由于软件复杂永远都有 BUG,只会导致更多的客户不满甚至召回。只有在全新 E/E 架构下实现整车 OTA,才能最终解决召回难题。 因此,大众、奥迪、通用、丰田等车企都在加快部署全新 E/E 架构,量产时间大概在 2021-2025 年。大众 ID.3 将搭载名为 E³的 E/E 架构,并将出现跨域中心控制器,实现域融合架构;通用新一代 E/E 架构 Global B,将搭载在全新凯迪拉克 CT5 上;丰田则将采用 Central & Zone 的 E/E 架构。 国内车企,如比亚迪、合众汽车、奇点等都在采用新一代 E/E 架构。 以特斯拉最新电子电气架构为例,其搭载车型 Model3 的 E/E 架构包括三大块:

 

• 一是自动驾驶及娱乐控制模块,接管所有辅助驾驶相关的传感器,例如摄像头、毫米波雷达等。

 

• 二是右车身控制器 BCM RH,集成了自动驶入驶出、热管理、扭矩控制等,以及用于泊车的超声波雷达。

 

• 三是左车身控制器 BCM LH,负责内部灯光及进入部分。

 

丰田在未来电子电气架构中,则将采取 Central& Zone 的 E/E 方案。

 

丰田 Central & Zone 架构

来源:丰田,佐思

 

从 Tier1 来看,安波福、华为、大陆、博世等 Tier1 正在加紧部署新一代电子电气构架

 

• 安波福已于 2020 年 1 月正式发布全新智能汽车架构 SVA,计划 2022 年实现半智能汽车架构(PARTIAL SVA)、2025 年实现全智能汽车架构(FULL  SVA)。

 

• 华为提出基于计算和通信的 CC 架构,由分布式网络和三大域控制器构成。

 

• 大陆、博世等也提出了未来 E/E 构架方案,正在积极推进。

 

以安波福 SVA 电子电气架构为例,其由三大部分构成:

 

• 动力数据中心(PDC):一个“通用扩展坞”和区整合器;

 

• 统一供电和数据主干网:模块化且可自动化的简化线束技术 / 设计;通过双环拓扑结构实现冗余网络;

 

• 中央计算集群:通用计算平台,带有标准化接口和互联网安全网关。

 

图:安波福智能汽车架构 SVA 示意图

来源:安波福


总体来看,域集中 E/E 架构是未来几年的主流,其核心技术主要包括网关、域控制器、车载以太网等。 域控制器可将汽车电子各部分功能划分成几个领域,如动力传动域、车身电子域、辅助驾驶域等等,然后利用处理能力强大的多核 CPU/GPU 芯片,相对集中地控制域内原本归属各个 ECU 的大部分功能,以此来取代传统的分布式架构。目前 Tier1 对域控制器的布局主要集中在智能座舱域和自动驾驶域。 

 

车载以太网的出现,是为了满足 ADAS 系统、高清车载娱乐系统、车联网系统、云服务及大数据等新兴技术在车辆应用上的高带宽要求,以此部分甚至完全取代 CAN、LIN、FlexRay、LVDS 等传统车载网络。布局车载以太网的供应商主要有 NXP、罗森伯格、Broadcom、Marvell、东芝、TE Connectivity 等。 汽车网关作为整车网络的数据交互枢纽,可将 CAN、LIN、MOST、FlexRay 等网络数据在不同网络中进行路由。布局网关的 Tier1 以国外的半导体大厂和传统汽车供应商为主,如 NXP、英飞凌、瑞萨电子、意法半导体、大陆集团、博世、德州仪器、英特尔等;国内布局企业有经纬恒润、致远电子、联合汽车电子等。 

 

博世和丰田对 E/E 架构趋势分析中,将车+云计算架构归结为最高阶段。目前对时延要求不高的座舱域应用(如听歌,语音识别等)都已经实现了云端计算+本地计算的结合。自动驾驶域也将是这个趋势,但是会更复杂,将是车端计算+云端计算+边缘计算的结合。 车端计算+云端计算+边缘计算的结合,需要车路协同技术和智慧道路基础设施的支持。车路协同将率先在国内落地,华为的 CC(计算+通信)架构可能是更适合车路协同应用的新一代 E/E 架构。

 

 

来源:华为