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功能汽车转变为智能汽车背后:电子电气架构亟

更新时间:2021-10-10

  功能汽车转变为智能汽车背后,一些至关重要但鲜少被外界注意的事情,正在悄然发生。

  对于非汽车行业从业者而言,“特斯拉”“智能驾驶”常常在舆论层面引发轩然大波,充满着是与非的争议。但从技术角度而言,Model 3采用的“中央计算+区域控制器”,在电子电气架构变革中的引领性,则普遍被业内认可。

  作为一名国内车企的产品经理,李平(化名)在与《中国经营报》记者沟通时,认同汽车电子电气架构正面临变革:根据一般的汽车电子电器架构演进历程划分,当前电子电器架构正面临从分布式架构,到域控制器架构的变革。

  变革的原因,来自于传统的分布式电子电气架构,被认为无法支撑整车OTA、L3及以上的自动驾驶能力,需使用域控制器架构。事实上,整车OTA、L3及以上的自动驾驶能力,也正是智能汽车与功能汽车的典型区别,在布局中被车企视为重中之重。

  东吴证券近期发布研报认为,2025年、2030年,自动驾驶控制域的渗透率分别可达到20%、50%,2020年这一数值小于1%,智能座舱域面临的情况类似,不过渗透的速度更快。从事智能座舱行业5年的丁前利在与记者沟通时表示,国内头部车企目前确实正在密集布局智能座舱域控制器,已进入量产阶段者很少。

  整车OTA能力为智能汽车的基本特征之一,L3级自动驾驶则是自动驾驶能力的分水岭。

  记者注意到,根据供应商巨头博世的划分,电子电气架构分为三个阶段:分布式电子电气架构、【跨】域集中电子电气架构、中央集中电子电气架构。当前汽车电子电气架构正面临第一个阶段到第二个阶段的变革。在第二阶段中,域控制器开始出现,一般分为5个域:自动驾驶域、智能座舱域、动力域、底盘域、车身域。

  “域控制器可以说是从功能汽车转变为智能汽车的一个关键零部件,没有了域控制器,汽车很难实现软件与硬件分离、OTA升级以及L3级别自动驾驶功能。”2021年5月,国内汽车电子龙头惠州市德赛西威汽车电子股份有限公司(以下简称“”)产品与创新总监甄铖公开表示。

  具体来看,伴随发展,当前汽车上的ECU(即电子控制单元、控制器)数量快速上涨。根据公开资料,目前单个车型使用的ECU数量平均为20余个,个别车型多达上百个,在功能汽车阶段,这些ECU彼此孤立运作,参与汽车一个个功能的实现,彼此并无大规模交互的需要,这样的情况也对应分布式架构。

  李平在与记者沟通时表示,在分布式架构中,每个ECU对应不同的供应商,软硬件采用强耦合形式,采用不同的软件语言,每个ECU内部都有芯片,相当于每个车都有几十个“脑袋”,各自独立做出决策实现不同的功能。

  但进入智能汽车阶段,李平以自动驾驶为例解释称,不同硬件之间的交互非常频繁,与大量不同供应商开发的ECU进行交互,可能本来是一条简单的算法命令,但在分布式架构中要写成几十条算法以与不同供应商的ECU交互,复杂度会变得非常高,软件系统的不统一也大幅增加了整车OTA的难度,这还未考虑供应商是否愿意配合的问题。

  记者注意到,2021年5月,同济大学汽车安全技术研究所所长朱西产教授在相关峰会上也表明类似观点。朱西产教授称,原有的电子电气架构可以实现一定的智能化,但很难做到L3级自动驾驶,比如有一辆车,用的是博世的制动,采埃孚的转向,两个厂家的ECU信息往往不能做到很好的互通,这种情况下车辆往往仅能实现低级别的智能驾驶功能。

  域控制器架构则规避了这一短板。李平解释,新的架构下原有的ECU退化为单纯的执行器,决策部分集中放在域控制器中完成,软件系统则统一开发,这也形成了软硬件的解耦,主机厂得以实现对整车软件系统的控制开发。另外,在电子电气架构中,率先从域控制器架构再进一步,演进为“中央计算+区域控制器”架构。

  关于汽车电子电气架构的演进,地平线生态拓展与战略规划副总裁李星宇曾以特斯拉作为典型案例进行分析。

  李星宇表示,起初特斯拉Model S基于功能有了较为明显的域划分,智能驾驶模块横跨动力域与底盘域。到了Model X,智能驾驶功能进一步扩展成为以Autopilot为代表的域控制器架构,底盘域、车身低速容错及车身域合并形成中央车身控制模块。再到Model 3,则变成了中央集中化的计算架构,以HW3.0为底层的计算平台,再加上左右车身控制器,可以覆盖全车的计算和控制。

  正如L3级自动驾驶当前尚未落地、整车OTA能力尚未普及,域控制器当前在国内亦未大规模量产。

  在“经典五域”的划分中,自动驾驶域、智能座舱域当前往往最受车企关注,智能座舱域因不涉及行车安全,渗透率提升速度则被认为高于自动驾驶域,不过自动驾驶域被认为市场空间最大。

  从事智能座舱行业5年的丁前利在与记者沟通中表示,当前智能座舱域控制器的量产尚处于起始阶段,吉利、长城、奇瑞等头部车企在智能座舱域控制器均有布局,但鲜少有达到量产阶段者。

  记者注意到,2021年7月发布研报称,根据统计主流主机厂下一代电子电气架构未来1~2年内将落地。根据其披露的数据,2020年自动驾驶域控制器的市场渗透率小于1%,智能座舱域控制器的市场渗透率为1%。

  上述研报中认为,2025年、2030年自动驾驶域控制器的市场渗透率预计可达20%、【抢鲜看】陈卫国会见中国企业文化50%,产品单价均为1万元,智能座舱域控制器的市场渗透率可分别达50%、100%,产品单价均为2500元。

  相对于上述研报的观点,丁前利的看法略有不同,他表示2020年的智能座舱市场渗透率或低于1%,智能座舱域控制器的市场爆发,则需等到其在家用车市场的走俏,他预判智能座舱域控制器的市场爆发约在2023年前后。

  李平在与记者沟通时表示,据其了解在自动驾驶域控制器方面,国内车企甚少达到量产阶段,这些车企号称拥有的智能驾驶能力,多依靠供应商开发,而非主机厂自研,特斯拉使用的为“中央计算+区域控制”电子电气架构,是域控制器架构电子电气架构演进的下一阶段。

  自动驾驶域控制器方面,2020年4月,联合英伟达打造的IPU03自动驾驶域控制器,搭载于小鹏P7车型正式上市,被指实现国内自主品牌零部件企业真正意义上的域控制器规模化量产;2020年9月,德赛西威与理想汽车、合作,宣布开发基于Orin芯片的新一代自动驾驶域控制器,搭载车型于2022年推出。

  智能座舱域控制器方面,根据公开报道,2020年1月,供应商巨头伟世通在国际消费类电子产品展览会上,展示其智能座舱域控制器,并宣称将在广汽集团新型纯电动平台下车型Aion LX上搭载;2020年2月,由长安汽车提交的“智能驾驶舱域控制系统”项目,则入围“新一代人工智能产业创新重点任务入围揭榜单位”名单。

  尤为值得注意的是,汽车电子电气架构面临变革之时,供应商与主机厂的关系也在重塑。

  具体来看,在分布式架构中,供应商提供软硬强耦合的产品给予主机厂,但域控制器架构中,软硬件需要解耦,主机厂对于掌握软件能力的需求迅速攀升,以塑造自身的整车OTA、L3及以上的自动驾驶能力。

  而主机厂要自身掌握整车OTA、L3及以上的自动驾驶能力,则意味着要搭建庞大的软件研发团队,这往往并非传统主机厂的强项。目前来看,华为等科技企业涌入赛道,尝试提供自动驾驶全栈解决方案,部分车企选择合作,部分车企则选择独立开发或掌握核心能力。


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