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    1. 侵權投訴

      特斯拉帶來汽車行業第四次變革,新一代汽車電子架構誰主沉浮?

      2020-11-14 08:22 ? 次閱讀

      電子發燒友報道(文/程文智)特斯拉作為汽車行業的新秀,這幾年的表現可圈可點,不僅帶來了新能源汽車市場的爆發,也讓汽車的電子電氣架構發生大革新,開啟了汽車電子電氣架構的大革命。

      其實在2017年的Model 3發布之前,大部分的車企使用的汽車電子電氣架構(EEA,Electrical/Electronic Architecture)是德爾福在2007年提出來的“功能域”架構,該架構同一個域的零部件可能分布在整車四周,需要通過不斷往返整車之間的線束來進行通信。而Model 3推出了“區域Zone”的概念,使用中域、左域與右域來取代傳統的德爾福的功能域,從而可以減少線束的使用,讓通信更加方便。

      也正是因為特斯拉的敢為人先,走在大部分車企的前面進行變革,它在資本市場很受投資者的青睞,據最新的統計顯示,特斯拉的市值已經成為全球第一,幾乎是排名第二的豐田汽車的兩倍。


      特斯拉帶來的變革

      在汽車制造的歷史上,曾經有過三次重要的轉變,一是福特在1913年創造的T型車流水線生產方式,結束了依靠手工打造汽車的歷史,使大規模生產汽車成為現實,讓普通人都能買得起汽車;二是在20世紀50年代誕生的豐田精益式生產成為標桿,這個生產方式的核心是及時性和自動化,大幅提升了效率和效益;三是20世紀70年底,大眾帶來的平臺化概念,改變了汽車制造的思維。以前流水線生產主要依靠的是零部件的標準化,一個流水線只能生產一個車型,平臺化之后,在一個平臺上可以產生多個車型,通過尺寸的變化衍生出更多產品。現在,平臺化競爭已經進入了模塊化平臺階段。

      而現階段,新一代平臺最為關鍵的競爭是汽車的電子電氣架構。因為隨著汽車電子化、智能化和互聯化趨勢越來越明顯,加上自動駕駛技術越來越多地應用到汽車上,車上的ECU數量越來越多,有的車輛上甚至有超過100個不同的ECU,使用傳統德爾福提出的架構,不僅阻礙了新功能的上市步伐,而且托管在各個ECU中的數據非常難以獲取,也就是說傳統的分布式電子電氣架構受到了前所未有的挑戰。

      特別是新能源汽車的三電系統增加了汽車電子電氣架構的復雜程度,加上智能座艙和自動駕駛等功能的發展,產生了OTA更新,需要大量的數據處理和信號傳輸,這對算力和車輛安全提出了新的挑戰,原來的電子電子架構成為了技術發展的桎梏。

      直到2017年Model 3的出現,這個局面才開始改變。在特斯拉掀開汽車電子電氣架構變革的序幕后,安波福(從德爾福拆分而來)提出 smartar-chitecture(智能架構),將汽車內部的大量模塊,整合為發動機模塊、信息娛樂模塊以及自動駕駛與主動安全模塊三類。安波福提出了汽車內部建立“神經”(傳輸網絡架構)和“大腦”(計算平臺)的概念。與此同時,博世、采埃孚、大陸等也先后提出要從分布式向集中式轉變的新一代電子電氣架構。這種變化展示了軟件算法對電子電氣架構帶來的影響。

      圖:汽車電子電氣架構的演進方向。


      目前,對電子電氣架構的劃分主要是采用博世的6段劃分方式。博世集團把電子電氣架構演進趨勢大致分為分布式的電子電氣架構、域集中化的電子電氣架構、車集中化的電子電氣架構三種。博世用六個階段來描述電子電氣架構的發展趨勢,從簡單到復雜依次為:模塊化、集成化、集中化、域融合、車載電腦和車-云計算。這種劃分的核心思想是電子控制單元(ECU)從分布到集中。



      而以特斯拉為代表的智能電動車造車新勢力,在一開始就期望打破分布式的設計思維,考慮全面智能化。例如特斯拉在Model 3上重新劃分了“域”的概念,搭載車載電腦,直接跨入車載電腦和區域導向架構。

      這改變了傳統“單純功能累積”的方式,以幾個大單元為單位將其從屬功能整合在區域內,進行模塊化和集中化,最終實現系統模塊數量級的減少,“域”的概念由此而生。

      可以將幾十個甚至上百個ECU控制單元,減少到3-5個“域”控制系統,即車身系統、娛樂系統、底盤與安全系統、動力系統,和高級輔助駕駛系統等五個大“域”。不同“域”之間安全隔離的同時,也可以根據需求進行通信和互操作,變成了可共享的資源和算力,在其上層可以有一個統一的“操作軟件”。

      電子電氣架構的改變,是真正底層的革命。其帶來最重要的改變,就是智能汽車可以實現OTA(Over-the-Air)升級,目前全球只有特斯拉、理想、小鵬、蔚來可以實現整車OTA。



      另一個改變就是造車成本下降。傳統汽車需要依靠龐雜的線束來為ECU們傳輸電信號,線束由于長度過長且“太軟”,組裝必須要由人工來完成。要知道,傳統汽車中線束通常是第三重且昂貴的部件,最大重量為50kg,總長度達5km。

      在新的電子電氣架構下,由于ECU數量減少和打破壁壘,因此線束長度大大減少(特斯拉Model S 3km,Model 3僅1.5km),最大的好處就是提高生產效率及降低人工成本,線束組裝甚至可以由機械手臂來完成,甚至特殊情況下線路可以打印在車身上,自動化率進一步提升。

      在新的“域”架構及中央計算架構下,應用軟件和服務的投資價值顯著提升。現階段,一輛汽車里85%的價值來自單個零部件,但未來硬件抽象化后,軟件將成為核心實力。

      新一代電子電氣架構的玩家有哪些?

      從全球來看,進入了博世“集中化階段”的智能汽車,有特斯拉Model3、大眾ID.3、通用凱迪拉克CT5等,大多數車企的新一代電子電氣架構正處于集成化階段想集中化階段過渡的節點。不過現在,很多車企都在加速進行第四階段的電子電氣架構研發。

      就目前來看,不少車企都傾向于三域EEA,即車輛控制域、智能駕駛域和智能座艙域。其中,車輛控制域基本將原動力域、底盤域和車身域等傳統車輛域進行了整合(整合更多是系統層面的概念,并不一定是硬件層面合并,因此并不是說這個域中其他ECU就不存在,或者就減少了);智能駕駛域和智能座艙域則專注實現汽車的智能化和網聯化。涉及的零部件主要有4類,車控域控制器(VDC,Vehicle Domain Controller)、智能駕駛域控制器(ADC,ADASAD Domain Controller)、智能座艙域控制器(CDC,Cockpit Domain Controller)以及若干高性能網關,其中:

      VDC作為Private DCU,負責整車控制,實時性安全性要求高;

      ADC作為Public DCU,負責自動駕駛相關感知、規劃、決策相關功能的實現;

      CDC作為Public DCU,負責HMI交互和智能座艙相關(甚至整合T-Box)功能的實現;

      三域EEA算是非常徹底的域集中式EEA。

      目前的玩家有以下幾家:

      大眾MEB平臺的E3架構

      大眾的MEB平臺(首款車ID.3)的E3架構,即由3個車輛應用服務器(ICAS,即In-Car Application Server)組成的域集中式EEA,具體包括:車輛控制服務器ICAS1、智能駕駛服務器ICAS2和信息娛樂服務器ICAS3。通過ICAS這種大型域控制器,逐步得將本域的其他ECU的軟件功能(如智能傳感器Smart Sensor的一些功能Applications,以及基礎軟件Basic Services)逐步向ICAS中轉移,直到其他ECU(本域的傳感器和執行系統)慢慢被合并。

      E3的骨干網采用車載以太網實現。車控域控制器需要更多DMIPS算力,因此除了提供MCU(Micro Controller Unit)外,還有一個多核ARM作為MPU(Micro Processor Unit)。

      不過E3現在還存在著一些問題,根據去年12月份德國媒體Manager Magazin的一則報道,顯示出大眾E3電子架構還有待進一步完善。事情是,ID.3在生產期間無法完成順利完成軟件的自動升級。而工程師很可能難以在短期內找出問題所在,只能選擇人工手動升級軟件。原本被賦予智能科技屬性的ID.3將展示出大眾集團兩年來的成果,現在它也讓眾人看到痛點。

      寶馬iNEXT車型的三域架構

      寶馬iNEXT車型的EEA也包括3個域控制器,分別是BDC(body Domain Controller,對應VDC),SAS(即ADC)以及MGU(Media Graphics Unit,對應CDC)。

      寶馬ADC的hPAD版本,主要由 1xMCU(TC397)+ 2xCPUIntel Denveton)+ 2xSOC(Mobileye EyeQ5,1個軟硬件一體,1個開放)。

      寶馬ADC的uPAD版本,主要由 1xMCU + 1xCPU(Intel Xeon)+ 3xSOC(Mobileye EyeQ5,1個軟硬件一體,2個開放)。



      就在11月11日,寶馬在其NEXTGen未來峰會上,正式發布了iNEXT的量產車型 寶馬iX,新車將于明年晚些時候正式上市。

      新車定位為中大型純電SUV,搭載第五代eDrive電驅動系統,WLTP標準下續航里程超過600公里。雙電機驅動系統可帶來超過370kW的最大輸出功率,零至百公里加速不到5秒,百公里能耗低于21kWh。

      寶馬稱,新車在電子電氣架構、自動駕駛功能、顯示和操控系統以及內部裝備全方位創新,同時也是寶馬集團首款采用5G技術的車型。

      據介紹,新車采用了寶馬集團全新一代數字化架構和感應器系統,數據處理能力是目前車輛的20 倍。

      華為的CC架構

      華為的“計算+通信”(CC)架構比較特殊,把智能網聯也囊括了,應該是IoT視角的中心計算(云)+通信(管)+邊緣計算(端)這種思路。

      華為提出的CC架構,用分布式網絡+域控制器的架構,將車輛分為三大部分:駕駛、座艙和整車控制,并推出了三大平臺:mdc智能駕駛平臺、cdc智能座艙平臺和vdc整車控制平臺。華為通過提供芯片+操作系統,將上述三大平臺的每一個平臺都打造成一個生態系統。

      按照官方的說法,在mdc智能駕駛平臺上,昇騰芯片+智能操作系統是基礎,通過傳感器生態、智能駕駛應用生態和執行部件生態,將來實現智能駕駛。在傳感器生態上,華為將自研激光雷達和毫米波雷達;在智能駕駛應用生態上,華為將希望合作伙伴基于mdc,開發算法和應用;在執行部件生態上,華為希望打造接口標準,讓mdc與執行部件更容易配合。

      偉世通的三域EEA方案

      偉世通的三域EEA方案(概念),也是三個域控制器,Body Super Core即為VDC,ADAS Super Core即為ADC,Cockpit Super Core即為CDC。

      偉世通公司是一家全球性科技公司,為全球主要汽車制造商設計、研發并制造座艙電子產品和智能網聯汽車解決方案。 它2000年從福特汽車分離出來,在2014年到2015年進行了資產重組,剝離了汽車內飾、汽車空調業務,同時在2014年完成了對江森自控電子業務收購;2015年7月,Sachin Lawande加盟偉世通公司,并擔任首席執行官。他在加盟偉世通以后,進行了公司文化梳理和愿景重新定位,對組織架構進行了調整。隨后三年里,偉世通推出了座艙域控制器、信息娛樂系統、自動駕駛域控制器。


      結語

      長期以來,中國是新能源汽車的銷售大國。2017-2019年中國新能源汽車銷量幾乎均占全球銷量的一半。而疫情影響下,2020年上半年歐洲的新能源汽車銷量成為第一,銷售占比達到43.5%。在各國政府制定的新能源汽車相關產業政策扶持研發的基礎上,新能源汽車在全球范圍內已進入快速發展期。

      圖:2017年~2020H1年全球新能源車銷量市場占比。


      新能源汽車普遍比汽油車的電子設備更多,多媒體信息資源也更加豐富,對新一代的電子電氣架構需求更明顯。可以預見的是新一代的電子電氣架構將越來越多地出現在新出產的汽車中,而這一塊,目前國內廠商幾乎與國際廠商處于同一起跑線上,大家的機會都差不多,未來誰將脫穎而出都各憑本事了。

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      特斯拉柏林電池廠預計將于2022年投產

      此次天賜材料德國落子,很可能是為了進一步就近配套特斯拉德國柏林超級工廠,該工廠此前規劃年產能100G....
      的頭像 高工鋰電 發表于 03-26 15:50 ? 249次 閱讀
      特斯拉柏林電池廠預計將于2022年投產

      馬斯克正在加快將虛擬貨幣與實物的貿易節奏

      特斯拉在年度報告中稱,已購買了15億美元的比特幣,這一消息使比特幣的價格當天就上漲了20%。彼時,特....
      的頭像 半導體投資聯盟 發表于 03-26 15:44 ? 444次 閱讀
      馬斯克正在加快將虛擬貨幣與實物的貿易節奏

      全極耳成數量級的降低電池內阻和產熱速率

      全極耳(無極耳)技術能夠成數量級的降低電池內阻和發熱速率,在解決高能量密度電芯的散熱問題上具有絕對的....
      的頭像 高工鋰電 發表于 03-26 15:36 ? 330次 閱讀
      全極耳成數量級的降低電池內阻和產熱速率

      探究車企為什么要建設快充網絡?

      引 言 前幾日我的一位朋友給我一篇命題作文,就是他要全力以赴的領域,為什么車企要進入快充網絡的建設。....
      的頭像 汽車電子設計 發表于 03-26 14:50 ? 225次 閱讀
      探究車企為什么要建設快充網絡?

      智利為購買華為5G設備敞開大門

      據報道,在華為被排除在部分國家的5G網絡之外的情況下,智利為其購買華為5G設備敞開了大門。
      的頭像 我快閉嘴 發表于 03-25 17:03 ? 1282次 閱讀
      智利為購買華為5G設備敞開大門

      使用特斯拉全自動駕駛系統就是像一場冒險?

      自去年 10 月起,特斯拉的「全自動駕駛」(FSD)的 Autopilot 更新 Beta 版已開始....
      的頭像 機器人大講堂 發表于 03-25 15:28 ? 404次 閱讀
      使用特斯拉全自動駕駛系統就是像一場冒險?

      小米公布人事變動:周受資離任后加盟字節跳動 盧偉冰接任國際部總裁

      據報道,昨日,特斯拉公司對外事務副總裁陶琳發布微博表示,在售的Model Y價格將會上調8000元人....
      的頭像 lhl545545 發表于 03-25 11:02 ? 892次 閱讀
      小米公布人事變動:周受資離任后加盟字節跳動 盧偉冰接任國際部總裁

      為何新能源汽車股均出現了大幅下跌?

      在過去一年時間,新能源汽車股包括特斯拉、蔚來、小鵬、理想、比亞迪等均出現了較大的增長,其中特斯拉年內....
      的頭像 汽車工程師 發表于 03-25 10:23 ? 896次 閱讀
      為何新能源汽車股均出現了大幅下跌?

      電池主材料價格將飆升 特斯拉開始漲價

      高盛分析師在致給投資者的報告中警告稱,對電動汽車電池不斷增長的需求將導致主要材料的價格飆升。這反過來....
      的頭像 發表于 03-25 10:22 ? 1325次 閱讀
      電池主材料價格將飆升  特斯拉開始漲價

      傳英特爾2021全年營收或達720億美元

      據報道,由于尺寸限制,特斯拉的Semi電動半掛卡車可能無法進入澳大利亞市場。
      的頭像 我快閉嘴 發表于 03-24 16:06 ? 1555次 閱讀
      傳英特爾2021全年營收或達720億美元

      2020年全球電動汽車銷量猛增39% 汽車芯片短缺將導致中國減產30萬輛汽車

      3月24日,國際調研機構Canalys的最新研究顯示,2020年全球電動汽車(EV)銷量同比猛增39....
      的頭像 章鷹 發表于 03-24 11:15 ? 2809次 閱讀
      2020年全球電動汽車銷量猛增39%  汽車芯片短缺將導致中國減產30萬輛汽車

      新聞:馬斯克不會向美提供中國客戶數據 瑞薩火災或加劇汽車芯片荒

      信息安全的重要性我們就不多談了,且不說那些什么棱鏡門之類的事件拋開不說,數據泄露事件就經常見諸報端。....
      的頭像 inr999 發表于 03-22 14:55 ? 6821次 閱讀
      新聞:馬斯克不會向美提供中國客戶數據 瑞薩火災或加劇汽車芯片荒

      國家政策利好,換電模式在中國開始復蘇

      隨后,特斯拉全球副總裁陶琳作出回應,她公開表示:“我們一直堅信充電模式是大規模民用電動車最好的補能方....
      的頭像 DeepTech深科技 發表于 03-22 14:30 ? 754次 閱讀
      國家政策利好,換電模式在中國開始復蘇

      “該充電還是換電”特斯拉和蔚來吵起來了

      不久前的315晚會,被網友們評為“最有資格上315”的特斯拉,沒能登臺露臉。只能說,在讓大家失望這件....
      的頭像 工程師鄧生 發表于 03-22 13:52 ? 539次 閱讀
      “該充電還是換電”特斯拉和蔚來吵起來了

      什么是特斯拉線圈,如何制作特斯拉線圈?

      什么是特斯拉線圈 特斯拉線圈工作原理如何制作特斯拉線圈? ...
      發表于 03-16 08:07 ? 0次 閱讀
      什么是特斯拉線圈,如何制作特斯拉線圈?

      特斯拉換擋器及雨刮器原理圖

      發表于 03-04 14:42 ? 429次 閱讀
      特斯拉換擋器及雨刮器原理圖

      【華南首展】2020慕尼黑華南電子展觀展全攻略之特色活動

      展會介紹 慕尼黑華南電子展(electronica South China)是繼慕尼黑上海電子展(electronica China)之后,慕尼黑電子展這一品牌...
      發表于 10-13 17:03 ? 3440次 閱讀
      【華南首展】2020慕尼黑華南電子展觀展全攻略之特色活動

      特斯拉電動汽車不下電,除了哨兵模式和寵物模式外還有哪些應用場景

      如題。 特斯拉推出哨兵和寵物模式后,想討論下在不下電的情況下,還能有哪些應用場景? ...
      發表于 06-09 11:27 ? 698次 閱讀
      特斯拉電動汽車不下電,除了哨兵模式和寵物模式外還有哪些應用場景

      特斯拉電機做的小的原因在哪里

      特斯拉電機做的小的原因主要是 【1】電機轉速高并配合單級減速箱 大家知道電機    功率= 轉速*轉矩  。...
      發表于 10-17 08:00 ? 1326次 閱讀
      特斯拉電機做的小的原因在哪里

      特斯拉線圈問題,電弧一靠近就消失

      原來有電弧但是只要一靠近就消失了,原來在面包板測驗都好好的 現在突然電弧也沒了燈也點不亮了(就是不運作了)(也沒有那個...
      發表于 08-27 22:45 ? 1351次 閱讀
      特斯拉線圈問題,電弧一靠近就消失

      特斯拉自燃事件解析

      4月21日,上海某小區地下停車場停放的一輛特斯拉Model S發生自燃,從網上公布的監控畫面中看到,整個自燃過程從冒白煙到發生爆...
      發表于 04-28 10:44 ? 1178次 閱讀
      特斯拉自燃事件解析

      特斯拉在以下情況下會發生自燃

      頻頻占據汽車頭條的特斯拉最近又攤上事了,6月15日,曾在著名美國政治劇《白宮風云》中扮演國家安全顧問的好萊塢女星Mary McC...
      發表于 04-04 06:20 ? 1051次 閱讀
      特斯拉在以下情況下會發生自燃

      我的特斯拉線圈

      發表于 01-27 08:56 ? 1997次 閱讀
      我的特斯拉線圈
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