關(guān)于汽車電子電氣架構(gòu)演進(jìn),行業(yè)內(nèi)討論最多的是博世提出的電子電氣架構(gòu)發(fā)展六階段,如圖所示。博世將整車EEA 劃分為六個(gè)階段:模塊化(Modular)、集成化(Integration)、域集中(Domain Centralization)、域融合(Domain Fusion)、整車中央計(jì)算平臺(tái)(Vehicle Computer)、車-云計(jì)算(Vehicle Cloud Computing)階段。該演進(jìn)概念清晰指明了未來(lái)汽車電子電氣架構(gòu)算力會(huì)逐漸集中化,最終會(huì)發(fā)展到云端計(jì)算。當(dāng)前主流架構(gòu)處于功能域控制器集中階段,正在朝多域控制器融合架構(gòu)方向發(fā)展。
博世EEA 發(fā)展六階段 安波福提出智能電氣架構(gòu)(SVC),采用中央計(jì)算機(jī)及帶有標(biāo)準(zhǔn)化接口和互聯(lián)網(wǎng)安全網(wǎng)關(guān),統(tǒng)一供電和數(shù)據(jù)主干網(wǎng),通過(guò)雙環(huán)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)冗余網(wǎng)絡(luò)。而動(dòng)力數(shù)據(jù)中心(PDC)可以為周圍的電子系統(tǒng)分配電源,收集并分發(fā)大量原始傳感器數(shù)據(jù)到中央計(jì)算機(jī),在中央計(jì)算機(jī)中對(duì)它們進(jìn)行處理以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛命令。
區(qū)域控制器為傳感器提供接口,管理電源,并提供區(qū)域算力。作為中央計(jì)算平臺(tái)的開(kāi)放式服務(wù)器平臺(tái)可動(dòng)態(tài)分配算力資源,保證汽車即使在關(guān)鍵部位發(fā)生故障的情況下也能安全行駛,從而保證汽車的安全冗余。 為了適應(yīng)市場(chǎng)對(duì)電動(dòng)化的需求,實(shí)現(xiàn)從分布式向集中式電子電氣架構(gòu)轉(zhuǎn)變。國(guó)內(nèi)外整車企業(yè)已開(kāi)始建立適合未來(lái)的車輛電子電氣架構(gòu)和汽車軟件架構(gòu),使其可以在不同的車輛計(jì)劃、開(kāi)發(fā)單位和組織之間進(jìn)行協(xié)調(diào),從而提高開(kāi)發(fā)的靈活性和創(chuàng)新性,減少開(kāi)發(fā)時(shí)間與風(fēng)險(xiǎn)。
國(guó)外整車企業(yè)如特斯拉和大眾已實(shí)現(xiàn)整車集成至4 個(gè)主控ECU,實(shí)現(xiàn)整車域控制器軟件開(kāi)發(fā),實(shí)現(xiàn)軟硬件解耦設(shè)計(jì),并多次通過(guò)OTA 升級(jí)整車功能。 特斯拉Model S、Model X 再到Model 3 /Y 的電子電氣架構(gòu)演變,推動(dòng)力是商業(yè)模式及技術(shù)路徑的變革,充分體現(xiàn)了軟件定義車輛的技術(shù)創(chuàng)新。
特斯拉Model 3 ECU 圖示 目前最有名的是特斯拉Model 3 采用的架構(gòu),如上圖。Model 3 車載中央電腦和區(qū)域控制器架構(gòu),采用Autopilot(自動(dòng)駕駛)+IVI(信息娛樂(lè)系統(tǒng))+T-BOX(遠(yuǎn)程信息處理器)三合一計(jì)算平臺(tái),將三塊控制板集成到同一殼體中,新引入BCM-F/L/R 三個(gè)區(qū)域控制器,實(shí)現(xiàn)ECU 整合并對(duì)執(zhí)行器供電。徹底拋棄了功能域的概念,實(shí)現(xiàn)集中式電子電氣架構(gòu)和區(qū)域控制器方案,通過(guò)中央計(jì)算模塊(CCM)對(duì)不同的區(qū)域ECU 及其部件進(jìn)行統(tǒng)一管理,并通過(guò)CAN((控制器局域網(wǎng)))進(jìn)行通信,并實(shí)現(xiàn)了高度集成,高度模塊化,對(duì)傳統(tǒng)汽車電子架構(gòu)進(jìn)行了全方位的創(chuàng)新,實(shí)現(xiàn)了“軟件定義汽車”,加快了汽車產(chǎn)品迭代速度。實(shí)現(xiàn)了算力集中化、服務(wù)附加值提升、內(nèi)部拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化。特斯拉的準(zhǔn)中央計(jì)算EEA 已帶來(lái)了線束革命,Model S/Model X 整車線束的長(zhǎng)度是3 公里,Model 3 整車線束的長(zhǎng)度縮短到了1.5 公里,ModelY 進(jìn)一步縮短到1 公里左右。
特斯拉的集中控制功能集成在三個(gè)域控制器中,中央計(jì)算模塊直接整合了智能駕駛與信息娛樂(lè)域控制模塊,以及外部連接和車內(nèi)通信系統(tǒng)域功能,架構(gòu)方案較之前車型簡(jiǎn)化,即: AICM(智能駕駛與信息娛樂(lè)域控制模塊):連接各類自動(dòng)駕駛傳感器,綜合執(zhí)行邏輯計(jì)算功能,以及完成人機(jī)交互; FBCM(前車身控制模塊)/智能配電模塊:負(fù)責(zé)12V 的電池、電源分配和熱管理的功能; LBCM(左車身控制模塊)和RBCM(右車身控制模塊):分別負(fù)責(zé)剩下的車身與便利系統(tǒng)、底盤與安全系統(tǒng)和部分動(dòng)力系統(tǒng)的功能。
德國(guó)曼恩商用車(MAN)的中央計(jì)算式電子電氣架構(gòu),以集中化為特征,采用了一個(gè)中央控制單元,部署了所有與策略相關(guān)的功能,因此車輛的ECU 也相應(yīng)地減少。剩余的ECU也不再包含任何策略相關(guān)功能,因此新功能的集成發(fā)生在功能架構(gòu)級(jí)別,不影響ECU 和CAN通信。另外該EEA 引入了標(biāo)準(zhǔn)化的I/O 模塊,如果車輛新增功能,僅需安裝附加的I/O 模塊以及相關(guān)的執(zhí)行器和ECU。這也為將來(lái)的車輛功能和系統(tǒng)提供了良好的可擴(kuò)展性,并使該架構(gòu)與時(shí)俱進(jìn)。
大眾為了適應(yīng)市場(chǎng)對(duì)電動(dòng)化的需求,推出了MEB 平臺(tái),實(shí)現(xiàn)從分布式向域融合電子電氣架構(gòu)轉(zhuǎn)變。MEB 電子電氣架構(gòu)分為整車控制器(ICAS1)、智能駕駛(ICAS2)和智能座艙(ICAS3)三大域控制器。ICAS1 實(shí)現(xiàn)整車所有控制類功能集成,如高壓能量管理、低壓電源管理、扭矩控制、車身電子控制、網(wǎng)關(guān)、存儲(chǔ)等功能;另外ICAS1 連接診斷接口和T-BOX,實(shí)現(xiàn)信息安全設(shè)計(jì),并作為OTA 主控ECU 實(shí)現(xiàn)整車并行刷寫。
ICAS2 作為智能駕駛運(yùn)算中心,通過(guò)以太網(wǎng)接收ICAS1 的雷達(dá)和攝像頭信息,實(shí)現(xiàn)運(yùn)算處理,并實(shí)現(xiàn)對(duì)于制動(dòng)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的請(qǐng)求。ICAS3 采用一機(jī)多屏控制方式,通過(guò)以太網(wǎng)接收ICAS1 和ICAS2 的需求。另外大眾推出自身VW.OS,并采用Adaptive AUTOSAR(又稱AUTOSAR AP,AUTOSAR 自適應(yīng)平臺(tái))和SOA 實(shí)現(xiàn)不同應(yīng)用的集成。 沃爾沃的區(qū)域電子電氣架構(gòu)包括Core System(核心系統(tǒng))和Mechatronic Rim(機(jī)電區(qū)域),如下圖所示。沃爾沃的VIU(Vehicle Integration Unit,整車集成單元)對(duì)應(yīng)不同整車區(qū)域的感知、控制與執(zhí)行。沃爾沃的VCU(Vehicle Computation Unit,整車計(jì)算單元/整車控制器)對(duì)應(yīng)車載中央計(jì)算機(jī),提供整車智能化所需的算力與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。
沃爾沃EEA 架構(gòu)示意圖 奧迪將采取中央集群計(jì)算方案(Central Computing Cluster )。如下圖所示,整車劃分為:驅(qū)動(dòng)域、能源域、橫縱向控制域、駕駛輔助域、座艙域、車身舒適域、信息安全域;不同的域之間通過(guò)高速以太網(wǎng)來(lái)進(jìn)行信息交互,域內(nèi)采用CANLIN 等進(jìn)行實(shí)時(shí)低速通信;新架構(gòu)分為傳感器與執(zhí)行器層和承載不同功能的域?qū)?;車輛的中央計(jì)算單元會(huì)與企業(yè)的后臺(tái)相連接,奧迪的后臺(tái)會(huì)與HERE 后臺(tái)相連,接進(jìn)行數(shù)據(jù)共享。
奧迪EEA 架構(gòu)示意圖
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