汽車智能化的發展對下一代E/E架構發展提出了高計算性能、高通訊帶寬、高安全性、軟件持續升級更新等多方面的需求。
蓋世汽車研究院高級分析師韓亦可表示,業界通常將EE架構的升級歸納為三大層面:硬件架構從分布式向域控制/中央集中式方向發展,軟件架構從高度耦合向分層解耦方向發展,通信架構由LIN/CAN 總線向以太網方向發展。此外,在EE架構演進路線下,域控制器的價值進一步凸顯,而座艙域與智駕域是現階段承載整車智能體驗的關鍵所在,其重要性與可行性促使廠商將其作為核心破局點。
蓋世汽車研究院高級分析師
以下為演講內容整理:
汽車E/E架構進化和變革
E/E架構相當于汽車的“神經系統”,連接車輛的各個部分,支撐著智能化功能的實現。智能化發展對下一代E/E架構的發展提出了更高的要求,比如功能/網絡安全性、通訊帶寬,以及軟件持續更新的能力等。
E/E架構的升級主要體現在硬件、軟件、通信架構三個方面。
硬件架構:汽車E/E架構由分布式向域控制/中央集中式發展。傳統分布式E/E架構主要由相互獨立的ECU構成,每個ECU控制單個功能,ECU之間協同困難;現在大部分車企正在做域集中式E/E架構,典型的功能域—五域劃分, 整車由4-5個高性能DCU控制,在功能域的基礎上進一步降本增效,增強協同性,走向跨域融合;未來E/E架構進一步向中央計算平臺+區域控制器結構發展,最后到車云計算的終極階段。
在這個發展過程中,一方面,整車控制器和線束大量減少;另一方面,有利于提升算力利用率,減少算力設計總需求;利于數據統一交互,實現整車功能協同。
軟件架構:引入SOA,推動分層解耦、模塊化、服務化。AutoSAR架構應用提供了接口標準化定義、模塊化設計。面對下一代E/E架構開始應用AdaptiveAutoSAR架構,比傳統的classicAutoSAR架構提升了軟實時性,具備操作系統可移植及可靈活在線升級的優勢。另一方面,應用SOA服務架構,進一步對嵌入式應用軟件接口進行了標準化,實現軟硬件解耦,允許硬件能力的充分服務化。在這樣的基礎上,傳統封閉式、相對固化的軟件系統逐漸發展為開放式、可復用的軟件生態。
通信架構:由LIN/CAN 總線向高帶寬的以太網發展。智能化的發展帶動了汽車數據內容和傳輸速度呈指數級增長,傳統的LIN/CAN總線可能無法滿足大數據傳輸需求,由于以太網具有高帶寬、低延時的特點,可以進一步滿足自動駕駛時代的數據傳輸需求,現在已經應用在信息娛樂、ADAS網關,后續將進一步發展為車載網絡新骨干。在此基礎上,也可有效降低線束重量,降低安裝、測試成本。
E/E架構的升級變革,最早實踐的是特斯拉2017年上市model3,其通過自研硬件架構+軟件平臺,保證了整車架構的穩定性和功能的擴展性,同時簡化了車輛線束、降低成本,提升了效率,也初步實現了軟件定義汽車。
車企E/E架構布局發展
現階段各個主機廠量產的E/E架構方案主要包括三類:功能域、跨域融合、中央計算平臺+區域控制器。小鵬在G9車型上率先落地了X-EEA3.0架構,即中央計算+區域控制,處于相對領先階段。部分車企主要處于功能域+分布式ECU的混合式架構階段,也有些車企正在向跨域融合進行過渡。
圖源:嘉賓演講材料
E/E架構演進過程中有經典的五大功能域劃分,在動力域、底盤域、車身域方面,主要涉及控制指令計算以及通訊資源,算力要求相對較低,但涉及供應商較多,帶有較深的傳統整零關系烙印,尤其是對于國內的廠商來說,更容易著手的是智駕域和座艙域的新賽道布局,而且座艙域與智駕域是現階段承載整車智能體驗的關鍵所在,因此成為現階段競爭焦點,也是破局點。
從2022年的數據來看,智駕和座艙域控制器的滲透率約為6%-8%,整個域控制器賽道仍處于硬件換代升級、軟件融合集成階段,國內廠商的積極布局與產品迭代,推動著域控制器規模化及本土化進程。
在域控制器領域,從“艙泊一體” “行泊一體”,再到“艙駕融合”,正在由易至難逐步推進方案迭代。“艙泊一體”是在座艙算力有富余時,集成一些基礎的APA、AVM等泊車功能,在后續泊車功能升級會受到局限性。“行泊一體”通常分為輕量級的和高階版行泊一體域控制器,高階版通常算力較高,提供記憶泊車和NOA領航輔助駕駛功能,在今明兩年,高階版行泊一體域控制器也會走向規模化的量產上車。“艙泊一體”“行泊一體”兩類方案因為可以在算力和硬件上進行復用,節約成本,所以受到市場認可。下一步要做的就是“艙駕融合”,從應用層級上來說,包括物理形式上域控制器合二為一,也有更深層的單芯片開發方案,但單芯片方案目前面臨著硬件、技術成熟度和工程開發、組織架構等多方面挑戰。現階段國內OEM和Tier1的艙駕融合方案主要基于多SoC芯片打造;而基于單SoC芯片的方案仍在開發中。我們也可以看到,在電子架構邁向中央計算的過程中,主控芯片處于產業鏈核心地位。英偉達、高通、黑芝麻等已陸續發布大算力艙駕一體芯片,預計2025年左右實現量產,為“單SoC芯片艙駕融合”方案的落地提供有力支撐。
軟件方面,越來越多的車企調整戰略,以期提升軟件實力。在綜合考慮業務體量、研發實力、成本等因素的基礎上,又或在不同發展階段,采取 “自研”或“外包”策略,并建立合作生態圈。對于軟件實力的不同發展階段,可能采用多個策略去過渡,比如在軟件實力較弱時多采取合作策略,后續待自身內部實力加強后,再進行核心領域的自研,重點是策略的清晰明確。
針對EE架構升級下的座艙及智駕域控制器、軟件算法等關鍵賽道,深度布局、自研布局成為以新勢力為代表的多家主機廠重點發展方向,但其核心是通過優秀的自研和集成能力,打造自主可控的體系,構建品牌差異化的核心競爭力。
趨勢與展望
未來主流的多域計算平臺路線為“中央計算+區域控制器” ,多家主機廠開始布局該技術路徑的EE架構,也有廠商從其他域融合技術路線切入,比如底盤域+動力域+車身域三域融合、車身域+座艙域融合等,近兩年來,國內外Tier1紛紛發布其多域計算平臺產品,加速跨域計算平臺的探索。
從傳統式架構到為了滿足智能化發展需求的E/E架構的探索,OEM不僅僅負責定義產品和系統集成,還參與部分軟件的開發;此外,OEM與C端粘性顯著增強,在車輛全生命周期內鏈接用戶。整體上圍繞安全、數據、用戶三大維度,對主機廠提出了更高的要求。
傳統架構時代,廠商主要負責產品的集成、生產、交付,系統間的交互和協作較少。但在往中央計算平臺時代演進下,需要快速組建新的協同開發網絡 ,以功能劃分的組織架構將被打破。在硬件整合、軟件分層解耦趨勢下,開發團隊的調整不可避免,高效協同的開發需求推動組織架構的進一步調整,同時企業對于軟件研發人才需求與投入也將迅速增大。
架構升級讓軟件定義汽車成為可能,同時拓展了主機廠的盈利模式。近兩年很多廠商在付費訂閱方面進行了嘗試,其中數據變現、內容變現的進展節奏相對來說較緩慢。但這個過程中不可否認的是我們看到了用戶對智能汽車通過軟件技術創造價值與體驗感知逐漸明顯,因此,對車企而言,不斷推出新的高質量服務內容,利用軟件改善用戶體驗仍是盈利模式兌現的首要環節。
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