盤點主流智能汽車電子架構(gòu)

盤點主流智能汽車電子架構(gòu)本文對幾家主流智能汽車的架構(gòu)設(shè)計概念進行了技術(shù)分析，并對幾種智能汽車的架構(gòu)設(shè)計概念進行了評價。1.智能汽車電子架構(gòu)研究現(xiàn)狀傳統(tǒng)分布式汽車電子電氣架構(gòu)的設(shè)計思想為硬件定義規(guī)格，硬件架構(gòu)采用CAN總線網(wǎng)絡(luò)和分布式功能單元，單功能單控制器，軟硬件不能解耦，專用傳感，專用控制器，專用算法。傳統(tǒng)汽車電子電氣架構(gòu)面對汽車“四化”的挑戰(zhàn)和需求難以支撐，汽車行業(yè)主要企業(yè)都給出了自己的解決方案，對未來智能汽車的電子電氣架構(gòu)進行了思考，提出了新型的汽車電子電氣架構(gòu)概念。（1）博世博世作為整車Tirel供應(yīng)商的重要代表，提出了未來智能汽車電子電氣架構(gòu)的演進方向（圖1）。從整個演進過程分為6個階段：分布式功能模塊、功能模塊合并、多域控制器架構(gòu)、功能域逐漸融合階段、域融合終極階段汽車大腦，最后遠景云端計算階段。博世汽車電子電器架構(gòu)的演進概念清晰指明了未來汽車電子電氣架構(gòu)算力會逐漸集中化，最終會發(fā)展到云端計算。當(dāng)前架構(gòu)主流處于功能模塊合并階段，正在朝多域控制器架構(gòu)方向發(fā)展。

time手Domainorientedcentrali2ation{DCU&)*Standardzationofbesiccontroller?time手Domainorientedcentrali2ation{DCU&)*Standardzationofbesiccontroller?VISION辛Transferoformb^ddsdlfunctjonsintoth■&cloudVehicleComputer*Fusion□(allDCUsinonecentralizedvehiclecomputer圖1博世汽車電子電氣架構(gòu)演進路線圖2）聯(lián)合電子聯(lián)合汽車電子有限公司面向未來智能汽車，設(shè)計開發(fā)了擴展型域控制器平臺，將于2020年實現(xiàn)量產(chǎn)。聯(lián)合電子設(shè)想未來汽車電子電氣架構(gòu)分為三層（如圖2），頂層為云服務(wù)平臺，中層為計算與控制，下層標(biāo)準(zhǔn)化的執(zhí)行器和傳感器。中層計算與控制包括五個功能域的主控和以太網(wǎng)主干網(wǎng)、車載無線通訊共七個架構(gòu)主要構(gòu)成元素。聯(lián)合電子面向未來智能汽車的架構(gòu)思路為集中式域控制器架構(gòu)。faSift?F述爲(wèi)左通出&黑缶注螳控制蟲聯(lián)曲前暹記乘fSHUW怦皚自$護羽扯陣馬■遐避員擁抽菲于V2X的妄全自動尊脫— -皿洞主T弗苴主拽cCAMfaSift?F述爲(wèi)左通出&黑缶注螳控制蟲聯(lián)曲前暹記乘fSHUW怦皚自$護羽扯陣馬■遐避員擁抽菲于V2X的妄全自動尊脫— -皿洞主T弗苴主拽cCAM(2CAH口口口CertraiOspteiy口CW1城主樓Danp^信息娛樂城 車昂域動力總成坡 底盤域 輔助『自動駕駛城圖2：聯(lián)合電子未來汽車電子電氣架構(gòu)（3）安波福安波福提出了智能汽車架構(gòu)的概念以適應(yīng)自動駕駛的需求。針對未來的智能汽車電子電氣架構(gòu)，安波福提出了“大腦”與“神經(jīng)”結(jié)合的方案（如圖3）。其主要由三個部分組成，一是中央計算集群，二是標(biāo)準(zhǔn)電源和數(shù)據(jù)主干網(wǎng)絡(luò)，三是電源數(shù)據(jù)中心。安波福的智能汽車架構(gòu)關(guān)注三大特性，一個是靈活性，二個是生命周期內(nèi)持續(xù)更新性，三是系統(tǒng)架構(gòu)相對容錯性和健壯性。4*"umirvmaldoeAcrr^GHtdZ0wwiwlkiiri^r■*" ?住4*"umirvmaldoeAcrr^GHtdZ0wwiwlkiiri^r■*" ?住UNIFIEDPOWERANDDATABACKBONESimi3iifiiidrmodkildr.andautCHTmAblfrhaflM￡iMhrt血gy『de呦nforradundMnfflwiKteviaduaMiimgi圖3安波福智能汽車架構(gòu)（4）豐田豐田面對智能網(wǎng)聯(lián)的新需求，豐田汽車設(shè)計了基于中央+地方（Central&ZoneConcept）概念的電子架構(gòu)（如圖4）,主要包括三部分：汽車大腦或中控ECUs負責(zé)計算和信息處理；跨區(qū)域通訊網(wǎng)絡(luò)以車載以太網(wǎng)為主干網(wǎng)提供高帶寬通訊能力；跨區(qū)域控制器作為某區(qū)域的輸入輸出主控單元，構(gòu)建汽車中央計算單元的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。ZenaDcxxAACrossdomainZoneECUsaszonespecifici/OmasterswhichactasanneuralnetworkforcentralECUsCrossZoneCorrmnunicationHighbandwidthcommunication'k；ZaneRcjtRightVehideCamputer/CentraIECUsascentralcalculationunits(brains)andinformationproviderZcneDriver■■ZonaDewFL'k；ZaneRcjtRightVehideCamputer/CentraIECUsascentralcalculationunits(brains)andinformationproviderZcneDriver■■ZonaDewFLZaneCoarRLL',k~1■-I\ZOfflTRktMZuiaRos*PasDangerCoinpfln?ni圖4豐田中央/地方概念的電子架構(gòu)5）特斯拉特斯拉最大的特點了是實現(xiàn)了“軟件定義汽車”，汽車向移動的智能終端進化。公開消息了解，特斯拉Model3的電子電氣架構(gòu)只有三大域：中央計算模塊（CCM）、左車身控制模塊（BCMLH）和右車身

控制模塊（BCMRH）。其中中央計算模塊（CCM）整合了信息娛樂系統(tǒng)（IVI）、輔助駕駛系統(tǒng)（ADAS/Autopilot）和車內(nèi)外通信三部分。特斯拉的電子架構(gòu)通過中央計算模塊（CCM）對不同的區(qū)域控制單元及其部件進行統(tǒng)一管理，對傳統(tǒng)汽車電子架構(gòu)進行了全方位的創(chuàng)新，實現(xiàn)了“軟件定義汽車”，加快了汽車產(chǎn)品迭代速度。該架構(gòu)的好處顯而易見：算力集中化、服務(wù)附加值提升、內(nèi)部拓撲結(jié)構(gòu)簡化。（6）華為世界智能網(wǎng)聯(lián)汽車大會上（2019），華為輪值董事長徐直軍再次解讀了華為汽車業(yè)務(wù)，也再次解讀了華為面向未來汽車的“計算+通訊”CC架構(gòu)（如圖5）。華為提出的CC架構(gòu)采用分布式網(wǎng)絡(luò)+域控制器的架構(gòu)，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。該架構(gòu)可做到軟件可升級、硬件可更換、傳感器可拓展。分布式網(wǎng)關(guān)計算■通信（丸架構(gòu)分布式網(wǎng)關(guān)計算■通信（丸架構(gòu)｝韜能座艙*整車控制*智能駕辱CDCIVDCIMDC圖5華為L4級的自動駕駛汽車架構(gòu)分析以上6家智能汽車電子電氣架構(gòu)，可以分類為3種：博世和聯(lián)合電子為基于功能域控制器的集中化架構(gòu)；豐田和特斯拉為基于區(qū)域控制器和中央計算的架構(gòu)；安波福和華為基于環(huán)形主干網(wǎng)和多計算中心的架構(gòu)。2.智能汽車電子架構(gòu)分析對智能汽車進行需求定義是架構(gòu)開發(fā)的第一步，為了科學(xué)合理的進行架構(gòu)設(shè)計，需從客戶需求、發(fā)展趨勢、目標(biāo)市場、法規(guī)需求等方面收集并分析。從幾方面分析未來智能汽車電子架構(gòu)基本需求包括高計算性能、高通訊帶寬、高功能安全性、高網(wǎng)絡(luò)安全性、軟件持續(xù)升級更新能力等。站在整車廠角度，還需具備有效的變形管理，實現(xiàn)相同架構(gòu)平臺下車型譜系間硬件配置靈活多樣，具有很好的沿用性和平臺公用性。以CAN總線網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的架構(gòu)已支撐汽車電子架構(gòu)平臺10年的功能需求，汽車網(wǎng)絡(luò)為了適應(yīng)智能汽車的發(fā)展需要正面臨著技術(shù)的革新（表1）。

序號醍構(gòu)需求備注說明雪堂齊收粥主朝國］駕哽方口堀*巨功霰車誦育￡牛等圾，買現(xiàn)不同尋級的顧遁有禪2哥博柱能智能容需娶吐理更毎的贊據(jù)，執(zhí)行更豐雜的靜藝一需雯特姝換件他速器一如匿除識別，題學(xué)*圖形顯示彎口3圈翻5數(shù)據(jù)瞎?fàn)?wèi)尢n罡職瓶-戲光雷遲等騷拓1八汽車電王袈構(gòu)需娶更屈的1髄醉，更ff!的第延時。4全柱囹能邸:霍翌更離的戈韭丹主性籃換霍更養(yǎng)対關(guān)鍵部件國能冗為分°5礎(chǔ)安主柱瑪能汽芽劉腰棄網(wǎng)舉學(xué)、快啟曙育畐囪的要求，要求散雇烯躍窖冗親.伕蠱報交壹持加密傳珂&e跨朗功能協(xié)週載厘為備￡間需要甦印訓(xùn)可.如自動駕旺廚守審運前相關(guān)刪耐叵L報窸斥證切堤協(xié)同旳買fl蚪亠7我忖持養(yǎng)更新升圾為了呼服務(wù)，增強吝戶粘性’鹹蘇拒廚忡甜屆00龍］隆，亞持王瑚朝酋般升圾更新aE有爬廁蠻闿聞甲壟購舉育很好的擴唐氐靈活程可覽護牲.活而半同楹憑簸薔的車製謂郭整瑩架碉縛忻■￡靈附便$表1：智能汽車電子架構(gòu)的主要需求匯總表有效的電子電氣架構(gòu)開發(fā)評估體系是確保架構(gòu)開發(fā)更加科學(xué)合理的重要手段。對于架構(gòu)的評估，一般從三個大的層面分析：首先架構(gòu)能否滿足用戶使用需求及未來可能的需求變化；其次架構(gòu)能否實現(xiàn)車型開發(fā)成本最優(yōu)；再次是兼顧用戶需求、開發(fā)成本最優(yōu)的同時，能否滿足汽車本身性能配置。本文從以下7個方面評估了上述幾種面向智能汽車的電子架構(gòu)（表2）。表2智能汽車電子電氣架構(gòu)評估表

豐田華為丘吞滿呂贛喙阪待何能或轂飆？2是色買羅叱遵?優(yōu)他薛撿幵戲朮頤槪統(tǒng)ECU珮堆此方向演逬，硬件戰(zhàn)本鋤儺化稈膳孌高帀變低■*算門氐中到幾"T主要計算單元.蔭單元內(nèi)玫件避整?準(zhǔn)匕調(diào)申幵發(fā)貞翻會昶。顯期ECU曲黑爲(wèi)冬，算方生屮■算R豐田華為丘吞滿呂贛喙阪待何能或轂飆？2是色買羅叱遵?優(yōu)他薛撿幵戲朮頤槪統(tǒng)ECU珮堆此方向演逬，硬件戰(zhàn)本鋤儺化稈膳孌高帀變低■*算門氐中到幾"T主要計算單元.蔭單元內(nèi)玫件避整?準(zhǔn)匕調(diào)申幵發(fā)貞翻會昶。顯期ECU曲黑爲(wèi)冬，算方生屮■算R更垃衾屮劃幾T主妾計萍單元，憐烷化*戶利于圈氐ECU茲頁帰會丨ECU顓）8化方冋演在逹件成車吉隨標(biāo)娃降顧件碗.相比傳箱閉ECU孫；出ff度變胃而變低.幵.艮輛將更多足取件瓠陶氏幵發(fā)曲g i開發(fā)底軋M巫:■盪頂融娩昭寫茁迦巫白細雖W栗挪1定希SJ目礙卿5求」満定汽車商卞求"貝育超前的蹄術(shù)和也_旦無評淞冃性徘卓渥；歸對愀汽車獲是一^革新，對帶統(tǒng)翩沖的沿用性芒；梨鋼支持翩靱「靱5瞬求，琵：頒袁持磁霹丸勰氏圭需求.匪哩支持園支特未來幾年用F蘇.同0寸廈:未來気車用戶需丸具有較強的技術(shù)先誑統(tǒng)啟劉見曲丈閉分可旦S3用，具有較］在，架糧可以沿冃較K吋間.怛?qū)υ俳y(tǒng)CAM翌的険k先進牲，果構(gòu)也可3&用；總覘為呈砒曲射卿動較丸糜遙an的較底時間；架闞臣帚T性妥脳.處I沿幣性差；口臺幵握恵'型.壺持爲(wèi)邃擴長，用性扳魚。 ；牟型譜系旬魚弔性礎(chǔ)a4、電子電氣具有鯛墮曲\希呻’承卜J卞"京"時 s；衆(zhòng)艇潮，相關(guān)網(wǎng)塔技術(shù)不審耀，底此霸槪嵌術(shù)已尉嘛包翻蠟I黑出魯切啜豐警粵囂鑿2丨后昨潞膽iS番W未標(biāo)亂，架技楓舷艇札 ；:鳶鷲站g‘可mt"I礙訴誦畤.1曲叱 :T5.電子電頂豈謎用瀕融&電予電h軍*?是苦貝有靈活牲想貫展桂乎7：是色藝恵至確也1民夏乳跖卒隨瞬擔(dān)湫禎整車央牙鋼基于功能域捋制器集0化的架構(gòu)基于區(qū)域捋制器和中央計算的架構(gòu)|基于環(huán)形主干網(wǎng)和毎計15申心衆(zhòng)構(gòu)不滿足網(wǎng)裁硒路呈其就4駢冗余酗浦求,本丈認為惑満足自瓦割L3浜｝爭週舷需孤；基于麵綁s沖央計na刪鶴溺足I基于囪控制和衛(wèi)央計算a理臥不滿足兩j網(wǎng)瞬輸魏希去健硬頌麵需］歸話瞬”關(guān)陡硬I鋤s滿本高，車文］求.井目鬭器、擠廳辯o計算單元］認為滿足自動駕馭L3W級廈下報需求a :厚黴擴展腫就總滿足不醋圾1自動理豎需求。I I梨柜設(shè)計工具圧葡.嗣設(shè)t惴護1方碼集的艇醉痂配査找學(xué)蜥刼障毆*換僚沼槪設(shè)岳康劭可陽悚址買際車昭系礎(chǔ)□罪性，程荼構(gòu)ESR決宦了宗些單麻故障乓空引起殺磁竟穽全應(yīng)皐°果網(wǎng)君您了車駆應(yīng)用層軼些捋鎮(zhèn)汁圾更新亠無庶前此架柯田啟計工庶.藥悶迫i十址護相兀較難a架柯相對賦設(shè)備不完気買醞毎境的巨穿性解決方垂需建研究。架闞藝盤三車輛應(yīng)冃具齢持熾升買頁祈，無或輒璽鈕計二貝.謝就汁堆薩熱W1^詡賦矚實際殺艇□罪性解決萬案需妾6開究。卿庭曲了網(wǎng)觀剛師涂設(shè)計,車瀚應(yīng)電層你杵持嬪丹袈史新.伺麟、執(zhí)t亍器和運算單元可逓活i衍懲罠執(zhí)行器和商單元可滋靈活配邑i傳醐、抑亍觀0^算單元可逓活配置.可図話應(yīng)不同配賈理車”迪:可以適應(yīng)和配爾整車”增就車輛配買靈:配置.可瞬應(yīng)不同配豐國整車’?減軍幅蠻蘭靈適戸粳° !活方僮° !毎車辰配白靈活方槎°1可歿器■乍-執(zhí)廳器需叢味対成接A相關(guān)；石珪拒is^intfiRgeai卜|孚芾ts■■顧炮曲31耳閃3七la.*朮占戒:t:標(biāo)睦化傳歸和抑丁黔口-取就近整入網(wǎng)昭JtS控制話.陋&用撲為也到臥整車：ztU.—S—gp—fSTL—一*一”■=? ;網(wǎng)閣砂H斷旬單.媒底虞硫肆肓首懇雜