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全球三大集中式电子架构 特斯拉、大众、领克汽车“殊途共归”

发布日期:2020-12-17

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记者丨83号德系品质控

责编丨听雪煮火锅

来源 | 新车新技术 (微信号cartek2014)


11月29日,2020年车市*后的盛宴,广州车展正式闭幕。

车展结束前,某车企高管向《新车新技术》感慨说:“旧时代正在落幕,新时代已经开启。过去几年汽车行业发生的变化,比过去100年加起来的还要多。”


是啊,奔驰发明汽车,特斯拉重新定义汽车。特斯拉开创的汽车由交通工具向移动智能终端的技术革命,正在剧烈地冲击着传统汽车工业的护城河。

尤其是在今年,疫情带来的经济危机给传统汽车巨头造成重创,特斯拉等代表的智能电动车却大大受欢迎。全球各地资本市场上,特斯拉、蔚来股价屡创新高,特斯拉以不到50万台的销量规模,市值超越千万台体量的丰田汽车跃居全球车企第一。就连成立没几年的蔚来汽车,在微不足道的3万台销售规模之上,市值超过了拥有梅赛德斯-奔驰的戴姆勒集团。

唱衰传统车企的舆论,从未如此喧嚣。不过吉利汽车集团副总裁林杰指出:“不要低估传统车企转型的决心和能量。”


在《新车新技术》看来,今年的广州车展,称得上是一个重要的分水岭——传统车企阵营的核心玩家开始登场。缺席北京车展的大众ID.4系列车型首次亮相,领克汽车也拿出了SEA浩瀚架构和该架构下首款概念车领克ZERO。

大众与领克,代表着全球和中国***的传统车企,开始与特斯拉正面交锋。

 

特斯拉热销背后的集中式电子架构
 
如果问车主为什么买特斯拉,十有八九会回答前卫的设计、自动驾驶和OTA。有位特斯拉车主很精辟地总结说,特斯拉经常会通过OTA下放一些并没有什么实质性用处,但却能让用户们尖叫的功能。这是智能汽车独有的魅力,就像智能手机,可以通过系统和软件升级,不断提供给用户新的功能和体验。


传统车企往往是做不到的,下线即定型是传统汽车的特性,而这背后的关键,在于特斯拉开创的集中式电子架构——EEA架构。

从大众开始推行MQB到丰田发布TNGA,再到领克的CMA,架构化造车已经成为影响产品优劣、技术先进的要素。但值得注意的是,早前的MQB、TNGA等模块化架构,是以硬件为主导,车企在架构中的重点是硬件模块的设计。

和EE架构相比,模块化架构通常采取的是高度分散的分布式电子架构(CMA相对是一个例外,它的集成度远超MQB和TNGA)。汽车内部有着上百个独立的ECU,比如控制发动机的E(engine)CU、控制变速箱的TCU,甚至于升窗器都是一个独立的ECU控制。这种布局的好处是每一个ECU控制一个独立的功能模块,工作原理简单,稳定可靠。


缺点是彼此之间没有信息的交互,不够智能,上百个低算力ECU各自负责自己的功能,这些ECU来自于不同的供应商,底层软件和代码迥异,车企没有权限对各模块ECU进行维护和升级,算力低下加上无法协同,传统汽车通常不太具备功能扩展性和高度智能化的能力。

集中式电子架构恰好相反,它把上百个低算力的ECU精简为数个高算力的ECU,相当于用几部苹果手机替代上百部诺基亚来实现对整车的控制。它可以在生命周期内实现更灵活的功能更新迭代,更强的信息交互处理能力,理论上也更加安全。同时,它还大幅减少了汽车内线束的长度,缩减了整车的重量和成本。


随着自动驾驶、电动汽车、汽车软件的发展,汽车上的软件代码行数越来越多。博世汽车曾预测,搭载L2级别自动驾驶的汽车代码量大约在1亿行,而在L3自动驾驶阶段,汽车的代码量有望超过2亿~3亿行,L5自动驾驶车辆代码量将达到10亿行。

行业的共识是,以往分布式电子架构的算力至多能够应对L2级别自动驾驶,要达到L3级别以上自动驾驶能力,必须实施电子架构由分布式向集中式的转化。

软件代码的增多也预示着软件将在汽车上占据越来越重要的地位,这也是所谓汽车由硬件主导转变为“软件定义汽车”,“软件重构汽车生态”的来由。

特斯拉是集中式电子架构的先行者,这为它带来了巨大的产品竞争优势。今年2月,日本汽车工程师在拆解特斯拉Model3后提出,即便丰田这样全球**的传统车企,在电子架构上比起特斯拉至少要落后6年。


但是永远不要低估大象转身的能力。去年的法兰克福车展上,德国车企已经展示了加速了向智能化与电动化的转型。去年10月东京车展上,丰田汽车更是史无前例地一台展车都没有亮相——它展示的是对未来出行场景的思考和解决方案。
 

特斯拉、领克和大众“科技树”不尽一致,但殊途同归
 
在已经发布的模块化架构中,有三家*为先进:已经经历市场验证的特斯拉,大众投入重金并刚刚发布新车的MEB和代表中国智造的领克SEA浩瀚架构,这三大架构不约而同在电子架构上选择了集中式电子架构。


在Model 3上,特斯拉将电子架构分成了三部分:CCM(中央计算模块)、BCM LH(左车身控制模块)、BCM RH(右车身控制模块)。

中央计算模块(CCM)直接整合了驾驶辅助系统(ADAS)和信息娱乐系统(IVI)两大域,以及外部连接和车内通信系统域功能;左车身控制模块(BCM_LH)和右车身控制模块(BCM_RH)分别负责剩下的车身与便利系统(Body&Convenience)、底盘与安全系统(chassis and safety)和部分动力系统(powertrain)的功能。




大众MEB和领克SEA则根据功能将电子架构分成了三个部分。浩瀚SEA将原来各自为战的ECU整合成三个功能域,分别为座舱(包括娱乐系统、空调、座椅等)、运动和能量(底盘、动力等)以及自动驾驶,由各自的高算力ECU进行控制。

MEB和浩瀚SEA略有细微的不同,它的三个高算力ECU分别叫ICAS1、ICAS2和ICAS3(ICAS:In Car application Server),这其中ICAS1其主要是负责车内应用服务(车身控制、电动系统、高压驱动、灯具系统、舒适系统等);ICAS2主要用于支持高级自动驾驶功能;ICAS3主要负责娱乐系统(导航系统、仪表系统、HUB、智能座舱等)。


尽管在细节上有所不同,但领克、特斯拉、大众在电气架构上的理念殊途同归,这种集中式电子架构将为汽车带来翻天覆地的改变。

首先是刚刚说到的整车级的FOTA。集中式电子架构所采用的的ECU算力更强,升级冗余大,并且在FOTA时只需要在对应的ECU进行升级。

其次无论是高阶自动驾驶还是智能座舱,高算力ECU都并不可少,并且车内功能需要更多的协同,早前通过CAN总线连接起来数百个低算力ECU不仅算力不足,CAN总线较低的传输速度也很难实现功能的交互和协同。
 

这种高算力和协同,是未来汽车实现全面OTA和AI不可或缺的重要元素。以领克的SEA浩瀚架构为例,它将**搭载英特尔子公司Mobileye的EyeQ5H芯片,其算力达到了当前产品的十倍。高算力的自动驾驶芯片意味着,SEA具备在自动驾驶功能上持续升级的可能性,打个简单的比方,第一批购买领克SEA架构产品的用户,他们的座驾可以实现从短时间脱手脱脚的自动驾驶向长时间自动驾驶的进化。
 
在配置层面,高算力芯片也保证了产品持续进化的可能性。在高算力芯片的加持下,SEA架构中AI的自学习将帮助产品越来越符合个体用户的使用习惯和喜好,而不用像当前汽车产品,在开发时以满足大部分人的喜好为标准。并且高算力芯片和高算力的Flexray总线还能够帮助SEA架构在配置上实现持续升级和实现个性化订制的可能性。SEA架构下的产品配置完全可能实现如同手机APP一样,根据每一个用户喜好和需求,通过FOTA进行订制,这也是当前分布式电子架构很难实现的功能。
 

此外,在集中式电子架构下,汽车的线束有望大幅缩减。在过去的分布式架构下,上百个ECU都需要用线束连接起来,这也使得线束成为整车中*复杂的系统之一。而采用集中式电子架构后,线束的长度有望大幅缩减。以特斯拉为例,在采用分布式架构的Model S上,整车的线束长达3000m,在采用集中式架构的Model 3上线束长度被缩减到了1500m,在外媒的报道中,采用新技术的Model Y限速长度更是缩减到了100m左右。


尽管领克的浩瀚SEA目前还没有公布线束长度,但从浩瀚架构的轻量化中我们也可以看出一些端倪。采用钢铝混合车身的浩瀚SEA,其车身整体重量媲美全铝车身,这其中不仅仅是有着领克优异的设计理念,线束的缩短所带来的的重量降低,也对浩瀚SEA的轻量化带来极大的助益。

对于浩瀚SEA或者MEB这样的电动车架构而言,线束的减少和轻量化,不仅仅意味着更轻的车身、更大的车内空间,还有更长的续航里程。


当然,相对于特斯拉在集中式架构上已经走了近10年,并且一定时间长度的市场验证,相对而言大众汽车ID系列才刚刚发售,领克SEA浩瀚架构下的首款车还在路上。从这个角度出发,特斯拉仍然**于大众和领克。

但正如德国一位TIER.1级别的供应商所说,传统车企并不缺乏对趋势的洞见,只是因为它的体量太大,每一步重大决策会相对保守,不会像初创公司那般激进。一旦它们决定转身,凭它们资金、技术等储备,完全可以用资源来弥补时间窗口和能力的短缺。而且传统车企在汽车性能开发、精益生产、品质可靠性等方面的优势,不是新造车公司能够快速超越的。


随着大众ID系列的下线,随着领克ZERO CONCEPT的发布,随着华为等中国科技公司的入局,面向未来的较量才刚刚开始。




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