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隨著汽車電子電氣架構(gòu)由分布式向集中式演進(jìn)，功能域架構(gòu)如今已迎來屬于它的時(shí)代，發(fā)展勢頭強(qiáng)勁，與此同時(shí)，新一代架構(gòu)也已開始嶄露頭角，并加速蓄勢。
區(qū)域架構(gòu)發(fā)展勢頭已起
汽車電子電氣架構(gòu)的演進(jìn)是個(gè)按需發(fā)展且循序漸進(jìn)的過程。近日，安波福亞太區(qū)連接與安全業(yè)務(wù)部總監(jiān)倪志剛在接受蓋世汽車采訪時(shí)表示，從控制器角度來看，汽車電子電氣架構(gòu)大概經(jīng)歷了三個(gè)代次的演變過程。
其中，第一代是單一功能控制器架構(gòu)。在這一架構(gòu)中，一個(gè)功能對應(yīng)一個(gè)控制器。舉例來說，車上的燈光對應(yīng)有一個(gè)控制器，門對應(yīng)有一個(gè)控制器，PEPS(無鑰匙系統(tǒng))對應(yīng)有一個(gè)控制器。這是10-20年前的一個(gè)狀態(tài)。
第二代是功能域架構(gòu)。在這一架構(gòu)中，原來的單一功能控制器按照功能類別集成在一個(gè)控制器中。目前比較普遍的功能域架構(gòu)設(shè)計(jì)是將整車功能劃分為五大功能域：動(dòng)力域、底盤域、車身域、智駕域以及智艙域。這一架構(gòu)自5年前至今快速發(fā)展。
第三代是中央計(jì)算+區(qū)域架構(gòu)。這一架構(gòu)將功能域進(jìn)一步集中化，將其中的邏輯拉在一起，變成中央計(jì)算單元，也可以稱之為“大腦”，至于具體分為幾個(gè)“大腦”，只是這一架構(gòu)下不同的表現(xiàn)形式和狀態(tài)。與此同時(shí)，這一架構(gòu)將原來功能域中的控制器i/o(輸入/輸出)及驅(qū)動(dòng)按照空間位置分在不同區(qū)域中，形成區(qū)域控制器，至于具體分成幾個(gè)區(qū)域控制器，則是按照具體車型的i/o節(jié)點(diǎn)、需要布置的驅(qū)動(dòng)數(shù)量，以及相應(yīng)的成本去做平衡及分布。
需要注意的是，這三代架構(gòu)并非界限分明地孤島式發(fā)展。倪志剛指出，這三個(gè)階段是混合在一起的，“例如很多國內(nèi)主機(jī)廠已經(jīng)把PPS、車身、燈、門這些控制集成在一個(gè)控制器中。再比如，在自動(dòng)駕駛這個(gè)區(qū)域，原來行車跟泊車的控制是分開的，現(xiàn)在行泊一體域控制器開始流行起來。在諸如此類的布局中，有些主機(jī)廠做得快一些，有的做得慢一些，呈現(xiàn)出來的是混合在一起的一個(gè)過渡過程。”
不過在這一過渡過程中，功能域架構(gòu)當(dāng)下發(fā)展形勢相對火爆。據(jù)蓋世汽車了解，目前有大批廠商推出功能域控制器，尤其是智艙及智駕域控制器，且已有相當(dāng)一部分廠商的產(chǎn)品已量產(chǎn)上車。
倪志剛認(rèn)為，現(xiàn)在行業(yè)主流的架構(gòu)是功能域架構(gòu)，其實(shí)已經(jīng)爆發(fā)了，“幾乎所有主流主機(jī)廠已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了功能域的集成。最近這一兩年，我感覺國內(nèi)主機(jī)廠在這方面已經(jīng)走到了國外主機(jī)廠的前面。舉例來說，很多國內(nèi)前沿主機(jī)廠已經(jīng)將以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)與車身域控制器集成在一起，而從國外主機(jī)廠來看，最早要到2024年才有這樣的項(xiàng)目。”
相較于功能域架構(gòu)，區(qū)域架構(gòu)如今發(fā)展勢頭已起，但大規(guī)模發(fā)展的時(shí)間則要晚一些。“就區(qū)域架構(gòu)而言，國內(nèi)比較前沿的主機(jī)廠已經(jīng)有項(xiàng)目會在2022年年底量產(chǎn)，預(yù)計(jì)在2023-2025年會有大規(guī)模的應(yīng)用。”在倪志剛看來，國內(nèi)主機(jī)廠在這方面投入較大，同樣有可能“跑”到國外很多主機(jī)廠前面。
集中式計(jì)算和分布式連接成關(guān)鍵要點(diǎn)
軟硬件成熟度的提升，使得汽車電子電氣架構(gòu)有條件由功能域架構(gòu)走向區(qū)域架構(gòu)，而要做好這一架構(gòu)，集中式計(jì)算以及分布式連接是關(guān)鍵要點(diǎn)。
如今，汽車要實(shí)現(xiàn)越來越多的功能，而這并非功能域控制器所能完成，需要有非常多的跨域的新的應(yīng)用與應(yīng)用場景的出現(xiàn)，這對軟件開發(fā)服務(wù)化的要求就越來越高。倪志剛表示，針對此，好的做法就是把計(jì)算都放到一起，這樣就可以通過片內(nèi)通訊的方式更好地去調(diào)用，而不需要通過總線外掛的形式去調(diào)用。
據(jù)他介紹，當(dāng)前階段，市場主流是三個(gè)“大腦”的方案，但包括傳統(tǒng)主機(jī)廠在內(nèi)的一些主機(jī)廠已經(jīng)開始雙“大腦”方案的開發(fā)，而在不久的將來，一個(gè)“大腦”的方案一定會出來。以特斯拉為例，當(dāng)前其采用的是兩個(gè)“大腦”的方案：一個(gè)車機(jī)加一個(gè)FSD，再往后看，車機(jī)和FSD以及自動(dòng)駕駛可能會并在一起去做。
集中式計(jì)算的趨勢愈加明確，不過問題的關(guān)鍵是，要將計(jì)算的邏輯放到少數(shù)幾個(gè)甚至一個(gè)“大腦”中，并非易事。倪志剛指出，雖然有AUTOSAR，包括Adaptive AUTOSAR的軟件支持，有新的芯片支持，但去做多域融合難度仍然非常大：一方面，相關(guān)企業(yè)要對相關(guān)功能以及要合并的模塊要非常了解；另一方面，他們要有相應(yīng)的軟件算法團(tuán)隊(duì)去做這樣的項(xiàng)目。
“從主機(jī)廠的角度來看，就應(yīng)用軟件而言，很多控制器算法并不是很難，但要把算法抽上來，傳統(tǒng)的原來以功能為主導(dǎo)的域控制器供應(yīng)商未必肯放相應(yīng)的算法，而即便主機(jī)廠掌握了算法，由于其中很多算法是強(qiáng)標(biāo)定的，就意味著除了算法團(tuán)隊(duì)，主機(jī)廠還要有標(biāo)定團(tuán)隊(duì)。”
倪志剛表示：“整車有非常多的功能，有非常多i/o，不可能都插在少數(shù)幾個(gè)控制器上面，如果有幾千個(gè)i/o插在上面，就變成‘刺猬’了，要在此基礎(chǔ)上再加新的功能也不現(xiàn)實(shí)。那么，怎么把幾千個(gè)這樣的‘刺’拔掉？可以選擇把線按區(qū)域裝到一個(gè)盒子里去，去優(yōu)化線束，去降低線束安裝的復(fù)雜程度，這是做區(qū)域控制器的初衷。”
據(jù)悉，在一項(xiàng)針對某家整車制造商的研究中，安波福發(fā)現(xiàn)，使用區(qū)域控制器可以整合9個(gè)ECU，并少用數(shù)百根單獨(dú)電線，從而使車輛的重量減少了8.5千克。而每減輕一磅的重量，不但有助于減少二氧化碳的排放，還可以延長電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程。此外，由于區(qū)域控制器將車輛的基本電氣結(jié)構(gòu)劃分為更易于管理的組成部分，更容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化線束組裝。
當(dāng)然，在做區(qū)域控制器的過程中，還要做諸多考量，例如成本方面的考量。“如果你不去把一些小的控制器吃掉，還平白增加區(qū)域控制器，省下的線束的成本，是抵不了你增加這種控制器的成本，尤其在你的功能并不是很多或者你的車子并非非常昂貴的情況下。”倪志剛補(bǔ)充道。
新一代架構(gòu)下的實(shí)踐思路
綜合以上，就區(qū)域架構(gòu)而言，集中式計(jì)算與分布式連接的重要性已毋庸置疑，與此同時(shí)可以確定的是，相關(guān)企業(yè)在這兩個(gè)板塊仍面臨諸多挑戰(zhàn)。那么，如何來應(yīng)對這些挑戰(zhàn)？在安波福的具體實(shí)踐中，我們似乎可以找到一些思路。
據(jù)悉，早在2020年初，安波福就發(fā)布了全新SVA(Smart Vehicle Architecture)智能汽車架構(gòu)。據(jù)倪志剛介紹，在前面所提到的三代架構(gòu)中，安波福SVA智能汽車架構(gòu)對應(yīng)的就是區(qū)域架構(gòu)。
安波福在相關(guān)資料中指出，SVA代表了一種整體車輛級架構(gòu)方案，但整車制造商可以逐步搭建這一架構(gòu)。第一步或者說“基石”通常是使用功能域控制器向上集成和擴(kuò)展當(dāng)前分布在整個(gè)車輛中的計(jì)算設(shè)備，特別是對于諸如主動(dòng)安全或信息娛樂之類的領(lǐng)域。下一步主要是應(yīng)用區(qū)域控制將物理復(fù)雜性分解為更易于管理的區(qū)域，同時(shí)進(jìn)一步提高分布式ECU的向上集成度。然后，整車制造商便可擁有具有抽象化功能并可動(dòng)態(tài)分配計(jì)算力的服務(wù)型架構(gòu)。
有了這些組件，整車制造商便具備了SVA的基本構(gòu)成要素，并將能夠借助面向未來的可持續(xù)軟件定義架構(gòu)充分發(fā)揮其性能，以實(shí)現(xiàn)高級功能和高度自動(dòng)化。
除了集中式計(jì)算這一要點(diǎn)，相關(guān)企業(yè)還面對分布式連接的問題。事實(shí)上，區(qū)域控制器的出現(xiàn)，本質(zhì)上就是為了解決連接問題。
據(jù)倪志剛透露，安波福提供這一方案的方式非常靈活，除了提供整體方案，還可以縱著拆或者橫著拆去做相關(guān)的業(yè)務(wù)。
“所謂的縱著拆，是說我們可以單賣中央計(jì)算平臺，例如車輛中央控制器（CVC）以及開放服務(wù)器平臺（OSP）。安波福在國內(nèi)有這樣的量產(chǎn)項(xiàng)目在開發(fā)，在相應(yīng)的方案中就集成了VCU(整車控制)、BCM的PEPS、燈光、車身控制等，同時(shí)還集成了L2的ADAS功能。也就是說，安波福量產(chǎn)開發(fā)的中央大腦CVC已經(jīng)把三個(gè)域的邏輯集中在一起，是一個(gè)異構(gòu)的多域的集成式的計(jì)算平臺。同時(shí)我們的區(qū)域控制器也可以拆開來賣，例如去給主機(jī)廠做架構(gòu)設(shè)計(jì)，去做中間件等等，我們也在做這類業(yè)務(wù)的嘗試。”
據(jù)蓋世汽車了解，安波福在功能域控制器方面早有布局，具體有做ADAS、影音娛樂、車身互聯(lián)對應(yīng)的域控制器，目前在國內(nèi)有很多的量產(chǎn)的項(xiàng)目。這方面的背景使得安波福在做跨域計(jì)算融合方面有一定優(yōu)勢。不僅如此，安波福在電氣板塊也深耕已久，這也為其在新一代架構(gòu)方面的布局提供了助力。
倪志剛表示，在整個(gè)電子電氣架構(gòu)的演進(jìn)過程中，像安波福這樣“大腦”比較全，同時(shí)電氣也比較全的公司，是非常少的，甚至可以說安波福是一家。“在很多項(xiàng)目中，我們可以跟我們的電氣分配系統(tǒng)事業(yè)部一起進(jìn)行開發(fā)，同時(shí)我們又有做接插件的能力，我們可以用新型的線束和接插件去適應(yīng)區(qū)域架構(gòu)，去適應(yīng)自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)，這是我們跟別的企業(yè)的不同，也是優(yōu)勢。”
具體來看，此前整車線束很長，有可能達(dá)到5公里甚至更長，生產(chǎn)非常復(fù)雜，也非常耗費(fèi)人工，在區(qū)域化之后，整車線束的平均長度減短，可能只有2米左右，這有利于線束生產(chǎn)自動(dòng)化的提升。當(dāng)然，在這一過程中，新的線束種類、自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備以及生產(chǎn)工藝非常重要，這也是安波福將其線束方面的能力稱為優(yōu)勢的原因所在。
除此之外，倪志剛還提到另一個(gè)重要的思路，也即未來區(qū)域控制器會更多和新型的線束技術(shù)結(jié)合在一起形成一個(gè)模塊，去推動(dòng)Tier1提升自動(dòng)化生產(chǎn)，助推主機(jī)廠自動(dòng)化安裝。“新的線束自動(dòng)化的生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)工藝原來主機(jī)廠主要瓶頸之一就是線束的安裝，這個(gè)工藝很難做自動(dòng)化，需要人鉆到白車身里面去把卡扣一個(gè)個(gè)地卡在白車身中，安裝起來非常費(fèi)時(shí)費(fèi)力。而在新的架構(gòu)中，我們可以把線束與區(qū)域控制器做一些預(yù)安裝，將區(qū)域控制器與相關(guān)的一些線束做成模塊化的產(chǎn)品供給主機(jī)廠。安波福與一些全球前沿的電動(dòng)車公司正在做這類預(yù)研項(xiàng)目。”
(原標(biāo)題：功能域架構(gòu)火爆之后，區(qū)域架構(gòu)或在2023-2025年迎大規(guī)模應(yīng)用)
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