朱玉龙,资深电动汽车三电系统和汽车电子工程师,目前从事新能源汽车电子化工作,10年以上的新能源汽车专业从业经验,在电池系统、充电系统和电子电气架构方面有较深的认识和实践,著有《汽车电子硬件设计》,开设《汽车电子设计》公众号。
在目前已经公开的表态中,大众集团推进得最为迅速,也是让人感受到其非常雄心勃勃的战略。
如下图所示,从传统的一辆MQB车辆架构有近70个ECU,数量削减到3-5个核心的高性能车载计算平台(HPC),在这几个核心的HPC里面,主要的应用层软件都需要从传统的外包模式转向内部开发——在传统的开发中,是以ECU为形式划分,由200个供应商来负责实现,这将使得依托于大众体系的供应链中的许多环节变得多余而慢慢消亡。我们通俗的说法是汽车现在越来越由软件定义,从本质的看法来说,实现功能的软件的形式、作用、质量有效地决定了驾驶于拥有车辆的体验。如果大众集团的做法行得通,那么这样的做法将会迅速在欧洲和美国的汽车企业里面流行起来,所有有雄心的车企都希望牢牢控制决定产品个性化的核心技术。
图1大众的转化是分为两个主要的点——车内的VW.os和大众的车辆云【1】
这里涉及到一个发展拐点的问题,网络架构的演化之前比较慢,主要的原因一方面是集中域控制的进展牵涉到很多的资源,并且迭代需要根据车型的更迭一步步进行,而电动汽车动力总成的迭代速度,使得“游戏规则”出现了一些变化,仅仅提供一定的续航和动力性并不够,还需要足够快的体验的支撑,才能在面向智能化的这波浪潮里面,足够快的打出牌来。
图2BMW给出的未来EEA架构下车辆的主要技术要点【2】
●计算平台:车载计算平台是软件和硬件高度集成的一部分。
图3HCP的软件架构
■硬件上,会采用混合架构,传统主控制器主要还是基于32位Tricore,PowerPC以及850等架构的微处理器,主要作为冗余和兼容的部分。对于AI和计算力消耗较多的自动驾驶及交互应用,需提供GPP通用处理器、硬件加速器(HWA)和嵌入式的可编程逻辑阵列(eFPGA),域控制器最大的提升还是在芯片算力的提升,这也使得芯片厂家和车企的直接沟通,也在这个层级需要和软件联合考虑。
图4硬件的混合架构【2】
●面向服务的数据架构:
●面向Zone的网络架构:
围绕着计算平台,在整车里面重新整合划分网络架构体系。从目前的各家规划来看,并不是从70个ECU变为3个ECU,而是需要开发新的软件功能的主要节点变为3-5个,其余的基于原有信号通信的ECU进化结束了。
图5Zone架构下原有的ECU的功能被极大的削减了【3】
●网络车载支持后台:
这块使用IT技术应对车辆面向服务的功能支持。
●网络通信:
100BaseT1与1000BaseT1的标准化使得以太网已作为主干网络的首选,而且整车需要增加冗余设计;2.基于AVB/TSN以太网通信规范将成为网络核心底层协议;确定性网络数据调度设计,保证控制系统时延要求;
1.自动驾驶HCPAD:根据L3-L4的不同的需求来确定到底需要几个HCPAD
2.基础HCP:这个就是我们能想象到的原有车身控制、热管理控制、通信控制等等一系列原有分散在各个基础ECU的总控制,通过交互的来实现对于整个车辆功能的总控制
备注:有关于2和3之间的功能分配,每家车企有差异,也有把这两个直接放在一起,整合成一个完整的HCP的企业。
图6HCP的演化也在域控制器上面有很大的空间
全新开发模式对我们的影响
对我们来说,在没有出现一个成熟、可用的全套方案以前:
●中国车企很难短期内跟上这种节奏的变化,这需要大量资源投入和工程资源储备,也需要试错。传统的Tier1能给你的东西变得比较有限,而且非常贵,因为很多的成本没办法通过均摊降低。
●在整个供应链条上,原有的就业会受到很大的冲击。这次借着汽车周期的下行,各个领先的企业都开始调整自己的业务重点和人力资源,都是看到了这个趋势的变化。而且这种淘汰是永久性的,也很难再利用自己熟悉的汽车和零部件的行业找到应用之地,这是汽车行业的腾笼换鸟。
●这样的变化,会在豪华车上面首先发生,并迅速扩展到新车上面,我觉得这种变化可能会来得很快,因为一旦熟门熟路了以后,消费者适应起来调整也会很迅速。
小结:
参考文件:
1)VWChristianSengerDigitalCar&Services
2)BMWHighPerformanceComputingArchitecturesForAutomotive