电子电气架构进化时:域控制器走上历史主舞台



整车 OTA、自动驾驶、智能网联,这些是智能化的大方向,与之对应的是,当下的电子电气架构已经无法承载这样的需求,新的变化已经在悄然发生:接下来,域控制器这个词将会不断的出现在大家面前。


文章开始前,我们首先要厘清两个概念:ECU((Electronic Control Unit,电子控制单元)和 DCU(Domain Controller Unit,域控制器)。


在汽车发展进程中,ECU 是一个非常重要的东西,在现在的大部分汽车中,其被广泛应用于车辆发动机、变速箱等各底层执行零部件中,起到决策功能,一台车上,会有 7、80 甚至是上百个 ECU,基于此的架构也就被称为分布式架构。


而如此多的 ECU 带来的结果就是线束布置复杂、车重增加,整车成本很高,同时软硬件耦合度很深,一辆车上可能有数十家、上百家供应商参与其中,可能某些部分供应商还不是一家,这就导致产品验证周期延长,不利于做更多的软件集成开发甚至是自行功能定义等工作。


So,在这种趋势下,DCU 就诞生了。首先要说的是,大家不要神话这个东西。域控制器相较于传统 ECU 并没有很大改变,更像是一种集成,将整车上百个 ECU「浓缩」到 5 个 DCU,目前主流思路是分为五个域:自动驾驶域、动力域、底盘域、座舱域和车身域。


拿自动驾驶域控制器来说,一个很好的例子就是此前奥迪 A8 的 zFAS 域控制器。上面就集成了很多芯片,其中 Mobileye 的 EyeQ3 负责识别,比如交通标识、行人检测、车道线识别等;英伟达的 Nvidia Tegra K1 用于图像处理;Altera Cyclone 来进行传感器数据预处理;英飞凌 Aurix 用于提供安全防护。这个域控制器在当时来说,可以说是非常先进,代表了传统企业的前沿甚至是最高水平。




不过在彼时,域控制器极其昂贵,而 zFAS 也更像是奥迪进行技术验证的产物。但是现在,我们看到的一个趋势是:汽车架构真正迎来新的变革,正在由分布式向域集中式转变,行业即将迎来「域控制器」时代。


自主品牌电子电气架构转型加快

域控制器呼之欲出


在北京车展期间,奇瑞新能源发布了@LIFE 平台,基于这个平台,发布了其新一代自主知识产权的电子架构技术,2020 年是其关键之年,@LIFE 平台将从传统 CAN 总线分布式电子架构,向域控制器+以太网+CAN 融合式电子架构转变。


再进一步,我们能够看到,车端智能化这边,奇瑞新能源这样写道:「与中兴通讯合作开发中国第一个基于国产芯片(地平线征程 2)」自主研发、量产级自动驾驶域控制器(支持 OTA 升级)。




而在瑞虎 8 这款车型上,量产搭载了 Hypervisor 架构瑞萨 M3 座舱域控制器。显然,在变革这条路上,奇瑞动作很快,走的很激进。


北京车展前夕,领克也正式发布其专属纯电架构,名曰「SEA 浩瀚」。在讲到架构方面,领克着重强调了其硬件软件化。已知的是,「SEA OS 整车智能开发系统,以从三域融合到中央集成的电子电气架构为基础,通过硬件软件化、软件算法、云计算以及应用场景,形成一套完整的开发系统。其核心芯片元器件,未来都将自主研发,目前已经实现的 API 接口超过 4000 个,可实现全场景、全生命周期的 FOTA。」


而在这套架构之上,已经有超过 7 个品牌,总计超过 16 款新车型启动研发,布局不同的细分市场。吉利控股集团总裁、吉利汽车集团 CEO、总裁安聪慧表示「按照现有规划,2021 年开始,多款基于浩瀚架构的新车型将陆续投放市场。2021 年将成为吉利的科技转型与智能电动汽车发展的全速之年。」




今年 7 月,长城正式发布了柠檬平台,兼容多种动力形式(纯电、内燃机、混动、燃料电池),这个不是重点,重要的还是让我们看到了来自电子电气架构的蜕变,也走上了域集中式的道路,将电子电气架构分为四大域:影音域、驾驶辅助域、车身域、驾控域。


而在新势力中,这种变化同样在进行中。今年 4 月,小鹏汽车在 P7 上下放了基于 NVIDIA DRIVETM AGX Xavier 的自动驾驶域控制器,目标自然是实现更强的自动驾驶能力,小鹏汽车后续车型也将继续搭载 NVIDIA 的 AI 自动驾驶计算平台;今年 9 月,类似的一幕再次上演,理想汽车、NVIDIA 及 德赛西威达成合作,理想将会在 2022 年推出的全尺寸增程式智能 SUV 上搭载基于 Orin 系统级芯片(算力 200TOPS)的自动驾驶域控制器。




至于领头羊蔚来,内部肯定有相关的布局和规划,只是暂时未与人说罢了。除此之外,哪吒汽车也表示,未来将会采用全新电子电气架构,新的架构会以以太网为主干,分为四大域控制器:智能座舱域控制器、自动驾驶域控制器、动力域控制器以及 AI 域控制器。


国外巨头逐渐跟进


当然,国外巨头同样也在积极参与到这场变革中。


觉醒最早,同时也是最早开始这样做的是大众,刚刚说的 zFAS 域控制器就是大众奥迪搞的。为了加速电动化转型,大众发布了 MEB 纯电专属平台,ID3 作为首款量产纯电车型,将搭载名为 E3 的跨域融合式架构。




2019 年 5 月,通用发布新一代电子电气架构,支持整车 OTA,数据传输速度 4.5 TB/小时,这比他们现行的 Global A 架构高 5 倍。同时,这套新的架构,也通过系统集成的方式减少了控制器的数量,具有更好的扩展性和更高的性能。已知更多的信息是,于两年后量产的通用凯迪拉克首款纯电 Liriq 将会采用供应商博世的座舱域控制器。


顺着博世往下说。根据资料显示,在今年 4 月,博世已经获得首个本地座舱域控制项目,将在 2021 年第四季度实现量产;2022 年 Q1 首个全球座舱域控制器项目量产。


今年 6 月,奔驰和英伟达达成合作,双方将会基于英伟达自动驾驶平台打造新的车载计算架构,共同开发 AI 和自动驾驶汽车应用,包括 SAE L2 级和 L3 级的功能以及自动泊车功能(最高可达 L4 级),并将新架构部署在下一代梅赛德斯-奔驰汽车上,时间节点定在2024 年。




类似的案例不胜枚举,这里就不再多说,你能够明显感知到,不管是主机厂,还是供应商,大家都在往域控制器的方向来转。今年会是域控制器开始规模应用的元年。


背后的原因是什么?


我想,这个小标题一出现,大家脑海中就出现了那三个字:「特斯拉」。


细心的朋友可能会发现,在我刚才说到的这些车企中,唯独没有提到的就是领先者特斯拉。当大家还在从分布式向集中式过渡,完成向多域的跨越,而特斯拉已经走到了下一步,跨域融合,不再根据功能划分各个域,而是以区域进行划分(自动驾驶及娱乐域控制模块 Autopilot & Infotainment Control Module、右车身控制器 BCM RH 和左车身控制器 BCM LH),领先同行一个身位。




之前在和法雷奥中国 CTO 顾剑民聊的时候,他这样说道「特斯拉对于行业的最大贡献不是电动车、不是电池,不是电动化,而是架构,首推了集成式的架构,首推了 OTA,而在这个架构之上我们可以做很多东西。」我很认同这个观点。


诚然,特斯拉对于行业的推动作用非常大。但是,这也只是原因之一。


随着智能驾驶、智能网联的逐渐的渗透,对于汽车的算力、处理能力等各方面都提出了更高的要求。简单的,以我们的手机举一个例子,以前的照片可能只需要几十 KB 的空间,但是随着手机像素、照片分辨率越来越高,一张照片随随便便就上了几 MB,这就需要手机有更大内存,现在都是 64G、128G 起步,同时随着所需要处理的数据越来越多,对应的手机芯片的算力也越来越高。放在车上,也是一样的道理。


此前一直沿用的分布式架构无法满足这种日益增长的需求,ECU 的算力不能协同,从而造成很大的浪费,同时分布式架构中的上百个 ECU 供应商各异,导致无法进行统一的维护升级,同时增加了软件开发难度。


就以自动驾驶来说,随着传感器数量越来越多,数据处理和协同需求也会越来越高,同时这也是车载 ECU 数量增加的主要原因,此时就需要更强大的集中式架构替代分布式架构,这也是为什么理想、小鹏均采用域控制器的原因。




除此之外,当然还有来自主机厂们 降本增效方面的迫切需求 。域控制器的出现,减少了布线,降低了整车成本,同时降低了软件开发难度,缩短了整车集成验证的周期。此外,带来了更好的空中软件更新(OTA)能力。


借助着这一能力,主机厂们可以通过车联网络诊断车辆问题,直接通过远程 OTA 完成修复,对于主机厂来说,又是一个降低成本的好方法。同时,主机厂可以为用户带来更好的用户体验,通过 OTA 更新,带来整车性能、互联上的提升,在整个车辆生命周期内与车主保有良好互动。


甚至于,可以基于此寻找新的变现渠道和机会。特斯拉已经这么做了,像此前的花钱提升加速、开启座椅加热功能、解锁 FSD 功能,都是类似的操作。重点是,特斯拉还因此赚钱了。而后来者奔驰也明确表示想要将 OTA 远程无线升级、订阅服务成为其布局重点。




小结


我们能够看到的是,域控制器的出现,也让主机厂、供应商们的关系出现了微妙的变化。汽车软硬件解耦的速度正在加速,软件的价值正在上升,主机厂们越来越重视软件研发能力,像大众、上汽等企业已经在着力打造自己的软件研发团队,要把最核心的东西攥在自己手上,原有的供应商格局被打破,行业规则正在重塑,主机厂们和供应商们的关系也进入新的调整期。


在电子电气架构上,今年出现的这些新趋势性的东西已经足以让我兴奋,到了明年,我们将会看到越来越多搭载域控制器的车型出现。基于这种域集中式架构,主机厂会想出什么新的玩法?和供应商们又会有怎样的合作新模式出现?我很期待。


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