我不知道大家有沒有用過古老的汽車,古老的汽車,一般是三把鎖,一把車門一把後行李箱還有一把油箱鎖。而後來汽車越來越先進,就有了中控鎖這個概念,車上所有的鎖,都由一個總控鎖控制,包括,車門,油箱蓋,行李箱。
當然還有些廉價的汽車油箱鎖並沒有並入到中控鎖這個系統裏面,依然保留單獨按鍵,日系的電子電器總歸離高級不止差一點。
車上的鎖慢慢減少的案例就是一個很典型,由分布式(鎖)變成域集中控制(鎖)的一個前進演化路程。消費者層面獲得的體驗很直白清晰,就是車子更高級了,隨身需要帶的鑰匙變少了,開閉油箱,行李箱和車門更方便,不用一個一個檢查。這個案例是相似功能域控制的融合。
而我參與的燃油車開發中,有一個計畫讓我印象深刻,它把發動機控制器和變速箱控制器,做了整合,統稱為動力總成控制單元。好處是,計畫中,我們不再分發動機標定和變速箱標定,而是一起標定,而且因為底層邏輯和軟體是完全一樣的,所以找問題,解決問題,效率高很多。不存在,雞同鴨講,然後再需要鵝來轉譯的情況。當然也不存在跟愛信表面笑嘻嘻,心裏MMP的情況。這個案例中,是相似功能域的融合,把ECU+TCU融合成PCU.(powertrain control unit)
還有一個例子,就是我們過去汽車升降窗靠的是升降窗操作鍵控制,但是現在很多國產品牌已經可以基本實作用語音來實作對於車窗升降的控制,這裏的升級就不僅僅是,域控制的整合,而是跨域的整合。因為首先是語音模組接收我們的指令,然後講資訊分析發給車窗控制模組來實作控制。這就是跨域(車窗+語音)控制的整合。
以上三個案例是消費者和工程師們,在汽車電子電器架構前進演化的過程中的收益。而過去幾十年乃至未來幾十年,我們可以預測到的,汽車電子電器架構的前進演化,將是改善消費體驗最大底層邏輯。
所以這期,我想談談自己臨時抱佛腳,對於汽車電子電器架構認知。汽車智慧化完全依賴於汽車電子電器架構EEA(Electrical/Electronic Architecture)的升級和前進演化,而電子電器架構的核心就是汽車藏在身上各個地方的ECU。
ECU也稱為汽車電腦,車載電腦。早期成熟的EEA方案就是以功能為導向的設計方案,把每個元器件的功能和它相關的傳感器及執行器組合成一個整體。例如玻璃升降控制系統,由中央電腦,門上的控制台和馬達組成。每個系統都需要中央電腦、傳感器、執行器來進行組建。但這種方式的缺點就是費用高,因為各個部件隨著功能的增多而增加,且部件之間都需要進行數據交換,導線也會增加。
1994年,奧迪A8使用了5個ECU,用於控制發動機工作。2010年,奧迪A8上面使用了超過100個ECU,用在了動力系統、底盤控制、智慧駕駛、娛樂系統、安全系統上。現在的智慧汽車,車載電子電器越來越多,需要滿足的各項功能越來越多,少的用七八十個ECU,多的甚至有兩百個ECU來執行各項功能。
越來越多的ECU帶來了方便,也帶來了麻煩,首先車身的線速越來越多,同時每個ECU之間的通訊變得越來越頻繁。而公共通訊道路CAN頻寬則接近了天花板.同時每個ECU都是一個風險點,一個ECU的失效,會導致與之有通訊的ECU一起失效。
所以越豪華的汽車越容易出現各種各樣的電子電器故障,各種跑馬燈在儀表盤上閃爍。而去處理這些問題,也會讓不同領域的工程師彼此陷入大量的扯皮時間中。
所以把ECU整合起來勢在必行,整合ECU的第二階段就是我提到了域控制,DCU,把關聯性強的功能整合到一個域控制器。常規的車企,采用的是這種比較穩妥的方案,比如動力系統一個域,底盤系統一個域,娛樂系統一個域,駕駛輔助一個域。
就像我公眾號之前寫的,【量產第一個底盤域控制器解析】,裏面那台車,把後輪轉向,CDC電調避震器,空氣懸架,電控防傾桿,電控轉向,全部整合到一個DCU裏面,所有的底盤電控部件,不再單獨計算分析,而是一起感知把資訊送到底盤域控制中心,再有底盤域控制中心對一系列底盤電控制項發出指令。消費者獲得好好處就是,底盤各電控部件,由早期的各自為戰,或者淺嘗輒止的合作變成水乳交融的深度合作。讓底盤各個獨立電控單元工作像我們身體手腳一樣流暢自如。車子變得更加聰明,各項動態變化更迅速自然。
而被業界稱為智慧化電動化標桿,被數位科技博主吹爆的特斯拉,它在model 3采用的就是目前稱之為先進的,域結構。特斯拉的域控制器整合成了左域控制器、前域控制器、右域控制器和中央計算單元,三個VIU,一個OIB。 比如左域控制器就能控制車輛左邊的一些電氣系統,左邊車窗、車門、部份底盤、部份動力系統等。其域結構的方式,大幅減少了線束長度,降低了材料、人工成本。除此之外,還減少了車體重量,電線電阻,有效減少能量損耗,從而提高了新能源車的續航。
以特斯拉為例,Model S還是原本的EEA布局,一共有3000公尺長的線束,采用了域控制器為核心後,Model3只剩下1500公尺。特斯拉的方式跟大眾 通用這些車企的思路不同,特斯拉更加極端縮減了物料成本,把不同領域的功能整合到一個域控制裏面。
不管是通用大眾PSA還是特斯拉,實際上都在域集中這個階段,而第三階段中央整合式才是汽車行業的長期目標,而到了這個階段,我們真的可以說,智慧汽車從電子控制的角度跟我們手上手機沒有實質性的區別。整台車只有一個中央處理單元,正如整台手機只有一個CPU。
嵐圖在近日的科技日中,也釋出了,自己的SOA電子電氣架構,簡單來說,這套SOA電子電氣架構做到了特斯拉同同級,國內第一的水平,理論上無限接近於第三階段的中央整合式。
嵐圖的SOA電子電氣架構,目前階段跟特斯拉Model3是一樣的,嵐圖下一台車追光,一共有4個區域控制器VIU,它將傳統車上21個控制進行了整合。相當於,秦統一六國,車同軌,書同文,將大幅減少各個功能模組之間的扯皮時間,所以可以做到快速滿足使用者的需求。
每個VIU帶有10個驅動介面,可驅動最高300W的執行器,這意味著我們可以擴充套件更多的外擴裝置,比如肌電、腦機等裝置,實作更好的拓展和連線。第三,4個VIU可以即時監測車輛狀態,比如很多車輛會出現虧電或者功耗的問題,我們VIU可以即時監測車輛所有問題,實作功耗降低,給顧客裏程續航得到大幅提升
傳統的分離式架構讓OTA叠代速度非常慢。當整套軟體需要協同40-50個供應商時,你就會了解到這個進度會有多慢,需要不斷解決多少BUG,所以我們當時下定決心,要做整合,要自主開發。這其中的過程有很多的問題和困難,但是我們一個一個想辦法克服,透過這樣的方式,才能真正給客戶帶來快速叠代、快速改善的用車體驗。這套架構首先是嵐圖向智慧化、科技型使用者企業轉型重要節點,我們花了大量的時間、精力、人員做這樣的開發,最終目標是讓客戶滿意。
上面都是官方說辭,對於消費者來說,嵐圖SOA電子電氣架構的好處:
1:叠代更快,因為大家都是書同文,車同軌,交流更快速,天天用新車
2:可以減少購車成本,不管是線束還是控制器減少,長遠來看有利於降本
3:功耗更可控,因為ECU變少了,能耗控制更精準,利於續航提升。
4:跨域功能打通,所以智慧座艙更具有想象力,你說我要飆車,它底盤秒硬,動力雞血,車窗關閉,主動聲浪響起。
5:提供套用層開源,你自己寫程式,自己玩自己的車
6:車內智慧裝置的自行增減,基於模組化設計,消費者可以高度客製汽內智慧裝置。
對工程師來說,域控制和中央整合式的好處:
1:員工不要那麽多了,特別是涉及到系統互動的方向的
2:跟供應商扯皮,不會雞同鴨講了,都基於一個底層邏輯開發,協商同步會議也沒有那麽多了
3:半成品出車了信心更足,反正OTA很方便
4:軟體定義汽車的時代,對於軟體工程師的需求將大量增加