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08599六盒宝典汽车变革趋势下电子电气架构如何演进?
发布日期:2019-11-06 04:22   来源:未知   阅读:

  谈汽车电子电气架构的演进,特斯拉是绕不开的,特斯拉开启“以软件定义汽车“的时代,汽车向移动的智能终端进化。

  与传统车企最大的不同,特斯拉可以像智能手机一样进行系统升级(OTA),传统车企的OTA只局限于车载信息娱乐系统中地图等功能,却无法像特斯拉一样对车内温度、制动、充电等涉及车辆零部件的功能进行远程控制或升级。其背后更深层次的原因,在于两者底层的电子电气架构(Electrical/Electronic Architecture,EEA)完全不同。

  什么是电子电气架构?为什么要升级?简单来讲,电子电气架构就是把汽车里的各类传感器、中央处理器、线束拓扑、电子电气分配系统和软硬件整合在一起,实现整车的配置与功能,以及运算和动力、能量的分配。电子电气架构是伴随汽车功能的增多而演变。

  回溯至1950年代,汽车已经初步具备了电气组件,包括12V系统、环形端子,织布绝缘材料等等,属于最弱的电子电气架构。

  从 60 年代到 90 年代,随着音频设备、照明设备、排放电子模块、线束定位、密封连接器的先后出现,特别是2000年代新的架构标准、数据和通信协议、相关法律法规的出台,汽车电子电气架构的复杂度达到了全新的高度。

  当下,汽车“四化“,正引领汽车行业发生重要变革,汽车功能越来越多样、复杂,电子电气架构也在不断变革之中,逐渐从分布式架构到集成式架构演进。在分布式阶段,车辆各功能由不同的单一电子控制单元(ECU)控制,一辆车往往分布着上百个ECU;到了集成式阶段,ADAS、车身控制、多媒体等功能可以通过域实现局部的集中化处理。

  如今,技术的迭代速度加快,传统的分布式电子电气架构难以承载汽车的复杂功能,极大地影响了用户体验。以传统的汽车供应链为例,整车企业高度依赖博世、德尔福(现为安波福)等一级零部件供应商提供的ECU,但不同的ECU来自不同的供应商,有着不同的嵌入式软件和底层代码。

  但分布式的架构在整车层面造成了相当大的冗余,而且整车企业并没有权限去维护和更新ECU。在这种关系下,一级零部件供应商的研发周期与2~3年的车型研发周期相匹配,传统汽车的软件更新几乎与汽车生命周期同步。那这样的架构如何支持汽车所需要增加的功能?

  特斯拉横空出世,以全方位的创新,加快了汽车行业电子电气架构的迭代速度。特斯拉采取了集中式的电子电气架构,即通过自主研发底层操作系统,并使用中央处理器对不同的域处理器和ECU进行统一管理。这种架构与智能手机和PC非常相似。

  若按照德尔福(现为安波福)以不同功能域集中控制ECU的划分思路,汽车电子电气架构分为五大域:车身与便利域;信息娱乐系统域;底盘与安全域;动力总成域;高级辅助驾驶系统域。

  而特斯拉Model 3的电子电气架构只有三大域:中央计算模块(CCM)、左车身控制模块(BCM LH)和 右车身控制模块(BCM RH)。其中CCM将IVI(信息娱乐系统)、 ADAS/Autopilot(辅助驾驶系统)和车内外通信3部分整合为一体,CCM 上运行着X86 Linux 系统。BCM LH 和 BCM RH 则负责车身与便利系统、底盘与安全系统以及动力系统的功能。

  服务附加值提升。实现整车OTA功能后,特斯拉可以通过系统升级持续地改进车辆功能,软件一定程度上实现了传统4S店的功能,可以持续地为提供车辆交付后的运营和服务。传统汽车产品交付就意味着损耗和折旧的开始,但软件OTA赋予汽车更多生命力,带来更好的用户体验。自2012年Model S上市以来,特斯拉软件系统至今进行了多次大更新,平均几个月一次小更新,已经累计新增和改进功能超过50项,包括自动辅助驾驶、电池预热、自动泊车等功能。

  算力集中化。可以真正地实现硬件标准化和软件开发重复利用,既实现供应商可替代,也可以大大缩短软件迭代周期,同时为日后第三方软件开发扫清了障碍。车辆将成为移动的智能终端,同时大量计算工作可以集中至车载中央处理器甚至云端,减少了内部冗余同时车联网协同成为可能。

  内部结构简化。车载以太网开始取代CAN总线结构,半导体集成使得特斯拉可以精简内部线束结构。Model S 内部线 km, Model Y上特斯拉的计划是将线 m。线束结构的精简可以使特斯拉的生产效率进一步提高。

  当然,现实情况仍是,许多整车企业还在用分布式的电子电气架构。伴随汽车越来越智能化,ECU的增长终将迎来爆发,这种分布式的ECU架构如果无限制扩张,势必面临着巨大挑战。例如,ECU的算力不能协同,并相互冗余,产生极大浪费;分布式的架构需要大量的内部通信,客观上导致线束成本大幅增加,同时装配难度也加大。08599六盒宝典

  响应新趋势,部分整车企业和零部件供应商也开始思考面向汽车自动化、电气化、互联化的智能电子电气架构设计。

  安波福提出了“大脑”与“神经”结合的智能电子电气架构。其中,安全网关处理器、自动驾驶处理器以及中央处理器,这三个处理器构成了“大脑”,负责处理所有的运算,包括自动驾驶、娱乐系统、信息系统需要的运算。“超级大脑”需要大量的数据传输、能量传输,安波福在架构中引入“神经系统”的概念:一类是数据传输系统,负责数据传输的神经系统;另一类是传递能量的系统,甚至在能量传递系统中设置了备份系统,保证车辆在运行过程中能量不会丢失。

  通用汽车最近也推出了通用新一代电子电气架构 Global B,旨在处理随着汽车变得更智能而带来的大量必不可少的数据负载。新一代电子电气架构将为通用下一代汽车产品开发中的电气化、主动安全、车载娱乐、智能互联以及 Super Cruise 技术升级提供系统支持。其每小时能够处理多达4.5 TB数据,比目前通用汽车电子架构的运算能力增长5倍,大约相当于500部电影,与此同时支持OTA升级。该架构将率先搭载于2020款凯迪拉克CT5。

  未来,自动驾驶要求更高的算力和更多传感器件,汽车内部的快速电子化让传统汽车电子架构不堪重负,对于未来汽车电子架构来说,更应该做减法了。尤其式5G技术的引入,将加快电子电气架构演进。如果网络带宽足够宽,延迟足够低,这一趋势将会更加明显:算力向中央集中,向云端集中,汽车电子架构的演进也正朝着集成式,甚至服务器式这一方向前行。这方面,大陆集团已开发了车载服务器,其高性能计算机是用于预定义功能的应用软件和第三方软件及服务平台,凭此可实现新的移动概念,可增强终端用户体验。返回搜狐,查看更多最新深圳国企改革概念股有哪些?深圳国企改革概念股一览香港赛马