集中式电子电气架构:汽车角逐智能化时代的胜负手

放下执着 2021-05-13 12:30:00

上海车展结束前,某车企高管向笔者感慨说:“旧时代正在落幕,新时代已经开启。过去几年汽车行业发生的变化,比过去100年加起来的还要多。”


确实,从卡尔·本茨发明汽车,再到如今的软件定义汽车。汽车由交通工具向移动智能终端的技术革命,正在剧烈地冲击着传统汽车工业的护城河。而在这场技术变革中,电子电气架构成为主流车企、供应商们竞相角逐的核心。


在过去的十多年中,从大众开始推行MQB到丰田发布TNGA,模块化化造车已经成为影响产品优劣、技术先进的要素。但值得注意的是,早前的MQB、TNGA等模块化架构,是以硬件为主导,车企在架构中的重点是硬件模块的设计。


在这类硬件主导的架构中,汽车内部有着上百个独立的ECU,比如控制发动机的E(engine)CU、控制变速箱的TCU,甚至于升窗器都是一个独立的ECU控制。这种布局的好处是每一个ECU控制一个独立的功能模块,工作原理简单,稳定可靠。

集中式电子电气架构:汽车角逐智能化时代的胜负手

缺点是彼此之间没有信息的交互,不够智能,上百个低算力ECU各自负责自己的功能,这些ECU来自于不同的供应商,底层软件和代码迥异,车企没有权限对各模块ECU进行维护和升级,算力低下加上无法协同,传统汽车通常不太具备功能扩展性和高度智能化的能力。


而在当下,汽车智能化依然成为行业趋势,在这样的需求下,集中式电子电气架构成为软件定义汽车和智能化的必需品。在集中式电子电气架构中,上百个低算力的ECU被精简为数个高算力的ECU,相当于用几部苹果手机替代上百部诺基亚来实现对整车的控制。它可以在生命周期内实现更灵活的功能更新迭代,更强的信息交互处理能力,理论上也更加安全。同时,它还大幅减少了汽车内线束的长度,缩减了整车的重量和成本。


随着自动驾驶、电动汽车、汽车软件的发展,汽车上的软件代码行数越来越多。博世汽车曾预测,搭载L2级别自动驾驶的汽车代码量大约在1亿行,而在L3自动驾驶阶段,汽车的代码量有望超过2亿~3亿行,L5自动驾驶车辆代码量将达到10亿行。

集中式电子电气架构:汽车角逐智能化时代的胜负手

行业的共识是,以往分布式电子架构的算力至多能够应对L2级别自动驾驶,要达到L3级别以上自动驾驶能力,必须实施电子架构由分布式向集中式的转化。


软件代码的增多也预示着软件将在汽车上占据越来越重要的地位,对于用户来说,汽车能够实现“常用常新”无意是一种极具吸引力的体验。


有位特斯拉车主很精辟地总结说,特斯拉经常会通过OTA推送一些并没有什么实质性用处,但却能让用户们尖叫的功能。这是智能汽车独有的魅力,就像智能手机,可以通过系统和软件升级,不断提供给用户新的体验。这也是所谓汽车由硬件主导转变为“软件定义汽车”,“软件重构汽车生态”的来由。


有业内人士总结,汽车电气架构的发展趋势是三个S即:简化(Simplified),可扩展(Scalable)以及可持续(Sustainable)。


包括特斯拉、大众、吉利、通用等知名汽车巨头都开始在旗下的最新产品上开始使用集中式电子电气架构。除了整车厂的接连布局,汽车供应商巨头们也同样在积极入局集中式电子电气架构。

集中式电子电气架构:汽车角逐智能化时代的胜负手

安波福提出了一种可持续优化的智能汽车架构(SVA)拓扑结构。在SVA中将传统汽车架构中数百个各自为战的计算单元统合成为几个高算力的计算域,拥有中央计算集群以及5个独立的计算平台构成,其中2个关键计算平台可互为冗余的开放式服务平台,一个是用于智能座舱域,一个用于自动驾驶域。当自动驾驶域出现问题是,智能座舱域可以作为备份,进行自动驾驶相关的计算工作。


SVA架构以软硬件分离和应用服务化为核心,以中央计算和区域连接为途径,极大地简化当前基于功能域的复杂电子电气架构,为软件定义汽车提供平台,是实现智能网联汽车的重要基础。自2019年底安波福推出智能汽车架构理念以来,在业界引起了极大的关注。


同时安波福在SVA架构中引入来开放式服务平台OSP的概念。作为SVA架构上的超级计算平台,OSP将依据功能安全等级对汽车软件进行分级,并为不同等级的软件提供相应的算力服务;再根据服务器架构对整车软件进行分层,并为每一层定义标准化接口。从而使得软件和硬件分离,按照不同生命周期进行迭代。硬件最快是18个月可以发布,软件则可以实现即时的升级迭代。


在SVA架构的加持下,软件定义汽车将变为现实,智能汽车可以和当前的智能手机一下,不断的进行迭代升级,同时软、硬分离以及接口标准化的模式能够有效降低整车厂的开发成本,软件和硬件可以分布式进行开发和测试。这不仅仅加速了新功能的上市时间,还将降低整车客户75%的系统集成和测试成本,以及75%的软件质量成本。


在生产制造阶段,在保持整车算力持续增长的同时,SVA将比传统架构减轻约20%计算平台总重和空间占用,并相应减轻20%线束重量,节省50%人力成本,20%物料管理和厂房装配空间。


在量产后阶段,汽车软件维护在车辆生命周期得以统一,无论是新增功能,还是原有功能,安波福希望能够让整车厂只需要维护一套软件库即可以适配到所有量产车型,这可能是几千万到上亿辆的概念,最终可以100%消除汽车软件OTA的版本维护成本。


来源:周到上海客户端

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