撰文 / 塗彥平編輯 / 孟 為設計 / 趙昊然
2020年初,日媒日經BP社在拆解了一輛特斯拉Model 3之後得出結論:在汽車電子技術上,特斯拉領先豐田和大眾6年。他們在報告中這樣寫道,“Model 3最出類拔萃的是特斯拉的整合中央控制單元,即‘全自動駕駛計算機’。這項技術也被稱為Hardware 3,是該公司在蓬勃發展的電動汽車市場上最強有力的武器。這可能會終結我們所知的汽車行業供應鏈。”
在汽車電子電氣架構(Electrical and Electronic Architecture,EE架構)的演進上,特斯拉大踏步跨入車載電腦和區域導向架構,成為整個行業追趕的物件。
汽車的功能越來越豐富,搭載的ECU(Electronic Control Unit,電子控制器)越來越多。1998年推出的沃爾沃S80有十幾個ECU,2015年推出的沃爾沃XC90有100多個ECU。
隨著智慧汽車的到來,傳統的電子電氣分散式架構面臨更大挑戰,用幾個甚至一個大腦來控制全車的ECU,成為電子電氣架構的變革方向。
特斯拉Model 3的電子電氣架構就只有三個部分:CCM(中央計算模組) 、BCM LH(左車身控制模組)、BCM RH(右車身控制模組)。CCM將智慧駕駛域和資訊娛樂域整合在一起,BCM LH和BCM RH負責剩下的車身域、底盤域和動力域的功能,取代了之前的上百個 ECU 控制器和線束組成的複雜架構。
汽車電子電氣架構的升級主要體現在三個方面:軟體架構從軟硬體高度耦合向分層解耦方向發展,硬體架構從分散式向域控制/中央集中式方向發展,通訊架構由LIN/CAN匯流排向乙太網方向發展。
對於一輛汽車來說,這種升級可謂脫胎換骨。在這個過程中,域控制器(Domain Controller Unit,DCU)扮演著關鍵角色,它是驅動汽車軟體和硬體融合的核心部件。
從五域到三域,再到中央計算平臺
以博世提出的整車電子電氣架構路線圖為例,它將整車電子電氣架構發展分為三步六段。
第一步:分散式電子電氣架構,包括模組化階段(ECU與功能一一對應)、整合化階段(ECU開始整合多個功能);
第二步:集中式電子電氣架構,包括集中化階段(全車分為五個域)、域融合階段(功能相近的域進一步融合);
第三步:中央計算式電子電氣架構,包括車載電腦階段(車輛由中央計算機統一管理,按區域配置控制器)、車-雲計算階段(車輛與雲端聯動)。
按照汽車電子部件的功能,博世將整車劃分為五個域:資訊娛樂域、車身域、動力總成域、底盤域、輔助/自動駕駛域。
隨著汽車電子電氣架構由分散式走向集中式,行業已經出現跨域融合的情況,比如,車身域、動力域、底盤域融合為中央控制域。
這樣,經典五域就變成現在常說的三域:中央控制域,自動駕駛域,智慧座艙域。
東軟睿馳總經理曹斌告訴汽車商業評論,目前不少車企已經在推三個域控的量產,一些激進的車企已經把其中兩個進行整合,最快明年就會進行量產;把三個域控完全整合在一塊,走向中央計算式電子電氣架構,目前看時間點可能會在2025年左右,激進的主機廠可能在2024年左右。
上汽零束軟體分公司基礎軟體平臺專家曾傑男在“2021行業首屆智慧汽車域控制器創新峰會”上透露,零束目前處在全棧1.0階段,主要是做域集中和部分域融合,會在今年年底進行量產;全棧3.0方案會走到整車計算中心再加區域控制器階段,會在2023年量產。
長城汽車智慧駕駛架構總監董作民在同場峰會上表示,長城在域控制器的想法,“不光在車端打造域控制器,滿足自動駕駛的需求,更多是域控制器需要和雲端進行很好的協作”。
他認為,不管是特斯拉2018-2019年發生碰撞的事故,還是造車新勢力的車發生的一些碰撞事故,都說明“感知系統或是規控演算法肯定是出現了問題”。而要對不同感測器感知功能的演算法以及模型演算法進行提升,必須與雲平臺進行好的互動。
兩個關鍵域:中央控制域,自動駕駛域
8月26日,東軟睿馳在上海釋出了兩款新一代面向SOA的標準化域控制器產品,一款是面向自動駕駛領域的行泊一體域控制器,一款是面向整車的通用域控制器。
東軟睿馳自動駕駛行泊一體域控制器透過泊車與行車功能的整合以及感測器的共用,可實現L2+的增強感知能力,在降低研發成本的同時,提高安全性和使用者體驗。
該行泊一體域控制器產品支援5路高畫質攝像頭、5路毫米波雷達、12路超聲波雷達接入,攝像頭最高支援800萬畫素,提供28項L2/L2+級別自動駕駛功能。
因為同時做行車和泊車,複用了多種類的感測器,另外從佈置上也減少了線束,這款行泊一體域控制器相比傳統1V1R(前視多功能攝像頭×1+毫米波雷達×1 )+APA(自動泊車系統)的技術方案,成本節省20%~30%。
將ADAS功能和整車駕駛功能集中在一個軟體上、一個控制器裡去實現,將感測器統一接到一個裝置上,軟體在一個平臺上去跑,不斷在這個平臺上進行組合和增強——這是車企向自動駕駛系統更加智慧化方向發展同時又能夠掌控其獨特性的根本起點。
此外,針對整車廠商正面臨硬體平臺可拓展性低、開發週期長以及成本控制等方面的難題,東軟睿馳推出了通用域控制器。它具備豐富的介面協議、高算力硬體平臺,可支援閘道器、車身域、動力域等獨立控制器或融合控制器的應用,幫助車企實現原型的快速開發,降低研發成本投入,提高功能開發效率。
按照東軟睿馳的說法,用標準化域控制器,“投入十來個人可能兩三個月就能開發出一個基本功能,讓它運轉起來”,而用傳統的方法,可能需要幾十人乃至上百人花費大半年到一年的時間才能完成。
中央控制域能解決車內IT基礎設施的問題,包括乙太網閘道器以及整車級服務的執行環境,自動駕駛域能實現輔助駕駛/自動駕駛功能的集中化。這兩個域控制器的引入對於汽車電子電氣架構的轉型升級至關重要,可能會最先引入。
未來的域控制器生態
“各個車企都在向域控制器的電子架構在發展,同時也在做軟體定義汽車方面的軟體架構的變化,這兩個變化其實是相輔相成的,因為只有域控制器標準化,車企在軟體投入應用開發方面才更容易去做,並且能夠保障未來軟體不斷的迭代。”曹斌告訴汽車商業評論。
標準化域控制器產品及面向服務的軟體架構(Service-Oriented Architecture, SOA)將共同加快汽車產業向智慧化快速發展。
東軟睿馳副總經理、自動駕駛業務線總監劉威告訴汽車商業評論,目前行業內能做域控制器的企業主要有兩類角色:第一類是Tier1,第二類是有能力的車企。
第一類,L3以下的域控制器,是以Tier1為主,個別車廠可能會參與裡邊的一些應用開發,但是整個硬體、基礎軟體包括上層的軟體架構,包括底層的感知、演算法都是Tier1來做,車廠只是參與上邊的控制應用的開發。
第二類,L3或者L3以上的域控制器,走向三個域的整合,這種情況下車企也會參與,尤其是主流的一些有能力的車企,它們可能會主導這個事情,比如從晶片的選型甚至到整個硬體的構成,它們會深度地參與。
隨著域控化的發展,大多數車企都會參與到上層軟體應用開發以後,整個行業的分層形態也將會發生一些變化。“會有一些公用的基礎平臺和中介軟體的平臺,使得大家可以不再在很多基礎工程層面上反反覆覆地開發磨合,不再把大量的工作量、大量的人力腦力浪費在基礎工作裡邊,而是更多地應用在創新和差異性部分的開發。”曹斌表示。
今年6月,AUTOSEMO(中國汽車基礎軟體生態委員會)釋出了SOA軟體技術規範的1.0版,下半年還會對其進一步升級,將著重進一步明確域控制器中的基礎軟體以及中介軟體的軟體框架。
域控化讓汽車行業生態已經發生變化,不再是單純的車企和Tier1之間的關係,軟體服務商、軟體架構諮詢和設計以及通用軟體平臺的供應商也將更多地湧現出來。
AI晶片公司、軟體供應商、Tier1系統整合商、整車廠等多方力量都加入到域控制器的升級中來。整體上看,汽車域控制器市場呈現出控制器供應商和主機廠、域控制器供應商和晶片廠商緊密合作開發的趨勢。
根據ICVTank的資料,全球ADAS域控制器市場規模在2019年為0.4億美元,但在2021年將迎來大規模增長,將達到4.5億美元,到2025年需求量可能達到700萬套,市場總規模約為19.8億美元;全球智慧座艙域控制器2019年出貨量為40萬套,2021年同樣將迎來爆發,將達到240萬套,2025年有望攀升至1300萬套。
對於所有參與者來說,這是一場不容錯過的盛宴。