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未来电子电气架构中心域操控器技能解析
2022-04-30 17:32:43       来源:乐鱼官网

  现在轿车的电子电气架构逐渐在更新,越来越多的ECU进行整合,从本来的分布式阶段逐渐演进到域操控器和中心核算架构。在架构演进进程中,支撑这一革新的底层芯片也在逐渐开展,越来越多的主机厂重视的是一整套的处理计划,而不是独立的芯片处理独自的区域。面向未来电子电气架构中心区域进行全场景布局的芯片厂商,将具有更显着的竞赛优势。

  博世以为轿车电子电气架构演化途径为分布式、域会集、中心会集式。电子电气架构逐渐成为轿车产品的一个中心技能,曩昔轿车上的操控器彼此独立,软件为嵌入式,整车做终究的集成即可,跟着分布式架构朝着域操控器,主机厂自己把握中心操控体系,不然就会失掉对轿车产品的操控权。

  特斯拉Model3敞开了电子架构的改变,完结了中心域操控架构的雏形,被职业以为在电子电气架构方面抢先传统车企6年以上。大部分车企的跨域电子电气架构在2023年量产,比方本年量产的小鹏G9;一些传统车企电子架构仍处于功用域前期,呈现“分布式ECU+域操控器”的过渡形状,向“中心核算单元+区域操控器”将可能耗时3-10年。咱们来看看干流的主机厂和tier1的电子电气架构开展进程。

  群众轿车MQB渠道在2012年研制出来,到现在现已11年了,该渠道售卖的车型超越3600W台,MQB渠道的电子电气架构便是分布式,在渠道晋级为MEB的渠道时,ID系列选用了E3架构。现在群众的ID系列的电子电气架构还处于E3 1.1版,在本年的PPE渠道上搭载E3 1.2版别,从途径规划来看在2025年才干进化到E3 2.0版。

  E3架构即由3个车辆运用服务器(ICAS,即In-Car Application )组成的新式会集式EE架构,详细包含:车辆操控服务器(ICAS1)、智能驾驭服务器(ICAS2)和智能座舱域(ICAS3);其间智能驾驭域ICAS2还在开发进程中,量产车型上搭载的依然是分布式架构计划。

  归纳来看,群众仍是比较步步为营,一步一步进行渐进式的架构推进,并没有直接选用中心式架构,由此看的出来群众是那种稳中求胜的选手。

  小鹏的电子电气架构最近这几年的演进十分不错,在G3选用的电子架构仍是传统的架构时,在P7就晋级为功用域操控器,而且该电子电气架构在那个时刻节点都是十分抢先的。

  小鹏P7的搭载的第二代电子电气架构, ECU数量削减了60%,分层域控,也便是功用域操控器和中心域操控器并存,域操控器掩盖多重功用,保存了部分传统的ECU。大部分车身功用迁移到域操控器,中心处理器可以完结外表、中控导航和智能车身操控的大部分功用,而且集成中心网。

  在刚刚量产的G9车型中,小鹏的电子电气架构现已迭代到X-EEA 3.0版别了,成为首款可以支撑 XPILOT 4.0的智能辅佐驾驭体系的量产车。

  经过上图可以看到X-EEA 3.0硬件架构方面,选用了中心超算+区域操控的硬件架构,中心超算包含车控、座舱、智驾3个域操控器,区域操控器分为左右操控器,将更多操控件分区,类似于特斯拉的架构,选用就近分配的准则,分区接收相应功用,大幅减缩线 特斯拉的电子电气架构

  特斯拉在电子电气架构方面是先驱者,2012年的model S有较为显着的功用域,包含动力域 PowerTrain、底盘域 Chassis、车身域 ,ADAS模块横跨了动力和底盘域。

  Model X 的部分操控器呈现跨网段的特征,有比较显着的多域操控器MDC趋势。比方中心车身操控器 Central Body Control Module 横跨了底盘 Chassis、车身低速容错 Body FT 以及车身 Body。2017年特斯拉推出的model 3突破了功用域的结构,完结中心核算+区域操控器的结构。

  Model 3 标志着特斯拉从域操控器的阶段直接进入多域操控器阶段。单个操控器可以对接到传统含义下不同功用的传感器,经过一块 ECU 来接入不同的传感器得到的数据,对其进行剖析,终究宣告操控的指令。

  Model 3 四大操控器AICM(辅佐驾驭及文娱操控模块)、BCM RH(右车身操控器)、BCM LH(左车身操控器)以及 BCM FH(前车身操控器)操控着整辆车简直一切的功用。

  特斯拉三代车的电子电气架构演进的实质原因,是不断把车辆功用的操控权收回到自主开发的进程,model3的主动驾驭模块、文娱操控模块、其他区域操控器、热管理都是自己进行开发规划,完结了要害中心模块把握在自己手里,避免被他人卡脖子,即便刹车体系运用博世的ibooster,特斯拉也参加一脚,把自己的软件加入到这个模块里边,经过软件更新完结刹车间隔变短。

  大部分企业规划的跨域交融的电子电气架构在2022年和2023年量产,基本上逐渐开端域操控器,削减分布式ECU。2025年部分车企落地中心核算+区域操控器的电子电气架构,然后完结软硬件进一步的集成化,让车厂关于软件的操控权往收回。

  头部主机厂发布的下一代电子电气架构,将完结车辆功用域的进一步集成:“五域”(主动驾驭域+动力域+底盘域+座舱域+车身域)逐渐向集成度更高的“三域”(主动驾驭域+智能座舱域+车控域+若干网关)跨进,即:除智驾域、座舱域外,将底盘、动力传动以及车身三大功用域直接整组成一个“整车操控域(Vehicle Domain Controller,VDC)”。

  在这个进程中,越来越多的主机厂重视的是一整套的处理计划,而不是独立的芯片处理独自的区域。除了主机厂外,Tier 1和芯片厂商也在深化探究跨域交融和中心核算架构的演进,在产品、架构和处理计划上与主机厂节奏坚持一致。

  从产品形状改变、工业链格式演化状况来看:座舱域>

  主动驾驭域>

  车身底盘动力域

  因为现在座舱域在硬件上与底层的操控和算法做了物理阻隔,可以看到主机厂在座舱方面的测验最为急进,最典型的代表便是车内大屏与液晶外表盘的浸透率快速进步。

  而车身动力域因为安全性要求最高,而且和底层操控深度耦合,因而无论是产品形状仍是工业链的格式,相对改变都较小。而主动驾驭域因为对算力要求远超早年,因而工业链逐渐添加了新的供货商。

  而这几个域里边,驾驭辅佐/主动驾驭域、智能座舱域为轿车未来中心,因为这些域是直接相关用户体会感触的,是现在进步空间最大的。

  可以看到有许多科技公司和传统的车载芯片公司,都在竭尽全力进行智能座舱域操控器芯片的布局。

  1.海外传统轿车芯片厂商,主打中低端商场:NXP、德州仪器、瑞萨电子等;

  跟着智能座舱时代的到来,除了常见的“一芯多屏”功用,关于座舱主芯片的算力,架构、外设都有更高的要求,特别是安全层面,这样才干更好地维护用户在智能座舱的数据安全和稳定性。

  X9系列处理器集成了高功用CPU、GPU、AI加速器,以及视频处理器,可以满意新一代轿车电子座舱运用对强壮的核算才能、丰厚的多媒体功用等日益添加的需求。可支撑一芯多屏,一起掩盖全液晶外表、中控文娱导航、副驾文娱、昂首显现、电子后视镜、DMS驾驭员监测体系、OMS乘客监测体系、虚拟空调面板、360环视+APA主动泊车辅佐、DVR行车记载仪、语音体系等一切座舱功用,支撑舱泊一体。

  一起,X9系列处理器集成了PCIe3.0、USB3.0、千兆以太网、CAN-FD,可以以较小造价无缝联接运用于车载体系。该款处理器还选用了包含Cortex-R5双核锁步形式的安全岛,能运用于对安全功用要求苛刻的场景。

  智能座舱的主控芯片关于安全性越来越高,特别是要带动外表屏,这部分关于安全方面的功用安全至少要到达ASIL-B的功用安全,在安卓中控死机的状况下,仍旧能保证外表的正常运转。

  - 车规级ISP,高达1Gpixel/s图画处理才能,支撑800万像素摄像头输入

  值得一提的是,X9SP在无需运用Hypervisor的状况下,即可支撑两个操作体系的独立运转,大大下降了开发难度,进步了体系资源的运转功率。在功用明显进步的一起,X9SP和前一代产品X9HP坚持了硬件Pin-To-Pin兼容和软件兼容,一个月即可从X9HP滑润晋级至X9SP,仅需9个月左右就可完结车型快速量产,最大程度优化开发本钱,并一起大大下降研制投入。

  从功用、安全认证等方针来看,芯驰座舱产品现已到达世界一流水平,是国内立异式车芯厂商中座舱芯片量产进展最快的企业之一,具有几十个重磅定点车型。上汽、奇瑞、长安等车企旗下搭载芯驰智能座舱X9系列芯片的车型已量产上市;一起,芯驰与斑马智行联合发布智能座舱生态化渠道,推进舱行泊一体落地。

  高通骁龙8155是由消费芯片“魔改”而来的芯片,选用1+3+4的8中心规划,其间大核主频为 2.96GHz,三个高功用中心主频为 2.42GHz,四个低功耗小核主频为 1.8GHz。芯片的AI算力可以到达8TOPS,可以完结蓝牙5.0、WI-FI6等衔接才能。

  高通8155的功用比较强,不过因为根据手机芯片改善而来,其实质是经用的消费电子芯片,在电路规划之初没有考虑ECC这类轿车芯片需求的功用。假如因为搅扰或内部数据传输总线随机的过错,其车内显现屏就无法正常作业或许不完整,表现为显现花屏、闪屏或许黑屏。不过,虽然在某些安全性、经用性上没有传统轿车芯片那么高,在新势力车企及一些高端车型上,高通8155仍深受喜爱。现在,威马W6、WEY摩卡、吉祥星越L等车型都搭载了SA8155P芯片。

  智能驾驭正在逐渐回归理性,不再盲目跟风寻求高算力。此前比亚迪董事长王传福说到:“无人驾驭都是扯淡,弄个虚头巴脑的东西,那都是忽悠,它便是一场皇帝的新装。”在他看来,未来的首要方向仍是高档辅佐驾驭,需求驾驭员扶着方向盘,特别路况的无人驾驭运用场景现在还很少。ADAS算法、高阶辅佐驾驭在本钱威胁下被神化了,商场会渐渐回归理性。

  根据 TI 的双 TDA4VM 的 NOA 行泊一体化计划选用了两颗 TDA4VM,单芯片 C7x/MMA 可以完结 8TOPS 算力,总算力 16TOPS 。该计划接入了 11 个摄像头、5 个毫米波雷达12 个超声波雷达,即 11V5R12USS 行泊一体化处理计划。其体系框图如上图所示,TDA4VM_A 接入了四个全景摄像头和两个前向摄像头。TDA4VM_B 接入了四个侧视摄像头和一个前向摄像头。

  行车方面可完结盲区检测(BSD)、开门预警 (DOW)、车道违背预警 (LCW)、前向磕碰预警 (FCW)、智能远光灯操控 (IHC)、前方穿行预警 (FCTA)、后方穿行预警 (RCTA)、后方磕碰预警 (RCW)、自习惯巡航 (ACC)、车道坚持辅佐 (LKA)、手动变道 (PLC)、交通拥堵辅佐 (TJA)、高速辅佐驾驭 (HWA)、主动紧迫制动 (AEB)、交互式高速公路主动驾驭 (HWP)、交互式高速公路拥堵主动驾驭 (TJP)、主动辅佐导航驾驭 (NOA) 等功用;

  泊车方面可完结全景功用 (AVM)、主动泊车辅佐 (APA)、遥控泊车辅佐 (RPA)、家庭区域回忆泊车 (HAVP) 等功用。

  芯驰推出的L2+单芯片量产处理计划V9P,CPU功用70KDMIPS,GPU达200GFLOPS,全体AI功用20TOPS,在单个芯片上即可完结AEB(主动紧迫刹车)、ACC(自习惯巡航)、LKA(车道坚持)等干流L2+ ADAS的各项功用和辅佐泊车、回忆泊车功用,并能集成行车记载仪和高清360环视。V9P内置独立安全岛,无需外置MCU便可完结真实的单芯片行泊一体计划,有用地节省体系本钱。

  -车规级ISP模块,高达1Gpixel/s图画处理才能,支撑800万像素摄像头输入

  面向量产的APA处理计划(全主动泊车辅佐体系)。该计划选用4个鱼眼摄像头和12个超声波雷达完结APA功用,根据CV算法,完结对车位的辨认和障碍物检测,结合超声波雷达,习惯多种车位和工况。

  在L2+及以上高阶智能驾驭范畴,天准科技、东软睿驰等Tier 1厂商也在推进国产化的域操控器落地计划。

  天准推出了根据地平线高配域操控器计划,面向城市NOA和回忆泊车、主动泊车、360环视等高阶主动驾驭场景;以及根据地平线中配域操控器计划,面向高速NOA和回忆泊车、主动泊车、360环视等主动驾驭场景。两款产品已于2022年8月完结悉数功用的一次性点亮,并于2023年3月份完结悉数的DV测验并顺畅经过,将在2023年下半年完结PV测验到达量产状况。

  东软睿驰主动驾驭域操控器X-Box4.0是根据SDV开发形式下的全新L2+等级域操控器规范品。东软睿驰根据芯驰X9系列以及地平线系列人工智能芯片,完结了我国主动驾驭工业自主化芯片、算法、软件、硬件在研制和量产运用链条方面的全面打通。

  跟着主机厂电子电气架构的不断演进,在会集式域操控器架构的中心主芯片挑选上,抱负状况下,主机厂更乐意挑选同一家车规级SoC芯片厂商,供给链更简略,配合度更严密,软硬件的适配性更好,可以快速做一些功用的交融规划与开发。从这个视点来说,做中心域控车规芯片全场景布局的厂商在未来将更具有竞赛优势。

  以芯驰为例,因为在智舱、智驾、网关和MCU操控类芯片均有布局,作为芯片厂商芯驰首先推出了面向未来中心核算的架构SCCA2.0,给主机厂供给底层参阅。

  高功用中心核算单元:选用高功用X9、V9处理器作为敞开式核算中心,并集成G9和E3用于高牢靠运算,CPU总算力到达300KDMIPS,作为未来轿车的大脑,完结智能座舱、主动驾驭、整车的车身操控,并供给高速网络交互和存储同享服务等功用,未来芯驰将继续晋级,把上述功用逐渐集成到一颗芯片上。

  高牢靠智能车控单元:选用G9处理器和E3 MCU构成的高功用智能车控单元(Vehicle HPC)作为底盘域+动力域的集成操控器,完结底盘和动力的交融以及智能操控。

  4个区域操控器:以高功用高牢靠的E3多核MCU为中心,完结在车内四个物理区域内的数据交互和各项操控功用。

  6个中心单元之间选用10G/1Gbps高功用车载以太网完结互联,并选用冗余架构,既保证了低推迟高流量的数据交换,又能保证安全性。

  SCCA2.0是一个满意敞开的体系,既可以全套选用芯驰的全场景芯片计划,也可以兼容其他的芯片产品,灵敏匹配,全面赋能车企。

  中心核算,需求将本来不同的域操控器交融在一起,它不只仅是堆砌算力那么简略,而是需求在硬件和软件上,渐进式的不断打通和磨合,因而中心核算不会一蹴即至,它需求芯片厂商和车厂、Tier1以落地量产为方针,一起探索前行。

  在传统分布式架构时期,首要由少量几家世界巨子把握职业话语权,期望在电子电气架构革新的进程中,更多的我国厂商能积极参加,为职业的开展做出更多奉献。

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  频率与伺服驱动器和负载转速 /

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