我不知道大家有没有用过古老的汽车,古老的汽车,一般是三把锁,一把车门一把后行李箱还有一把油箱锁。而后来汽车越来越先进,就有了中控锁这个概念,车上所有的锁,都由一个总控锁控制,包括,车门,油箱盖,行李箱。
当然还有些廉价的汽车油箱锁并没有并入到中控锁这个系统里面,依然保留单独按键,日系的电子电器总归离高级不止差一点。
车上的锁慢慢减少的案例就是一个很典型,由分布式(锁)变成域集中控制(锁)的一个进化路程。消费者层面获得的体验很直白清晰,就是车子更高级了,随身需要带的钥匙变少了,开闭油箱,行李箱和车门更方便,不用一个一个检查。这个案例是相似功能域控制的融合。
而我参与的燃油车开发中,有一个项目让我印象深刻,它把发动机控制器和变速箱控制器,做了集成,统称为动力总成控制单元。好处是,项目中,我们不再分发动机标定和变速箱标定,而是一起标定,而且因为底层逻辑和软件是完全一样的,所以找问题,解决问题,效率高很多。不存在,鸡同鸭讲,然后再需要鹅来翻译的情况。当然也不存在跟爱信表面笑嘻嘻,心里MMP的情况。这个案例中,是相似功能域的融合,把ECU+TCU融合成PCU.(powertrain control unit)
还有一个例子,就是我们过去汽车升降窗靠的是升降窗操作键控制,但是现在很多国产品牌已经可以基本实现用语音来实现对于车窗升降的控制,这里的升级就不仅仅是,域控制的集成,而是跨域的集成。因为首先是语音模块接收我们的指令,然后讲信息分析发给车窗控制模块来实现控制。这就是跨域(车窗+语音)控制的集成。
以上三个案例是消费者和工程师们,在汽车电子电器架构进化的过程中的收益。而过去几十年乃至未来几十年,我们可以预测到的,汽车电子电器架构的进化,将是改善消费体验最大底层逻辑。
所以这期,我想谈谈自己临时抱佛脚,对于汽车电子电器架构认知。汽车智能化完全依赖于汽车电子电器架构EEA(Electrical/Electronic Architecture)的升级和进化,而电子电器架构的核心就是汽车藏在身上各个地方的ECU。
ECU也称为汽车电脑,车载电脑。早期成熟的EEA方案就是以功能为导向的设计方案,把每个元器件的功能和它相关的传感器及执行器组合成一个整体。例如玻璃升降控制系统,由中央电脑,门上的控制面板和电动机组成。每个系统都需要中央电脑、传感器、执行器来进行组建。但这种方式的缺点就是费用高,因为各个部件随着功能的增多而增加,且部件之间都需要进行数据交换,导线也会增加。
1994年,奥迪A8使用了5个ECU,用于控制发动机工作。2010年,奥迪A8上面使用了超过100个ECU,用在了动力系统、底盘控制、智能驾驶、娱乐系统、安全系统上。现在的智能汽车,车载电子电器越来越多,需要满足的各项功能越来越多,少的用七八十个ECU,多的甚至有两百个ECU来执行各项功能。
越来越多的ECU带来了方便,也带来了麻烦,首先车身的线速越来越多,同时每个ECU之间的通讯变得越来越频繁。而公共通讯道路CAN带宽则接近了天花板.同时每个ECU都是一个风险点,一个ECU的失效,会导致与之有通讯的ECU一起失效。
所以越豪华的汽车越容易出现各种各样的电子电器故障,各种跑马灯在仪表盘上闪烁。而去处理这些问题,也会让不同领域的工程师彼此陷入大量的扯皮时间中。
所以把ECU整合起来势在必行,整合ECU的第二阶段就是我提到了域控制,DCU,把关联性强的功能整合到一个域控制器。常规的车企,采用的是这种比较稳妥的方案,比如动力系统一个域,底盘系统一个域,娱乐系统一个域,驾驶辅助一个域。
就像我公众号之前写的,【量产首个底盘域控制器解析】,里面那台车,把后轮转向,CDC电调避震器,空气悬架,电控防倾杆,电控转向,全部整合到一个DCU里面,所有的底盘电控部件,不再单独计算分析,而是一起感知把信息送到底盘域控制中心,再有底盘域控制中心对一系列底盘电控件发出指令。消费者获得好好处就是,底盘各电控部件,由早期的各自为战,或者浅尝辄止的合作变成水乳交融的深度合作。让底盘各个独立电控单元工作像我们身体手脚一样流畅自如。车子变得更加聪明,各项动态变化更迅速自然。
而被业界称为智能化电动化标杆,被数码科技博主吹爆的特斯拉,它在model 3采用的就是目前称之为先进的,域结构。特斯拉的域控制器整合成了左域控制器、前域控制器、右域控制器和中央计算单元,三个VIU,一个OIB。 比如左域控制器就能控制车辆左边的一些电气系统,左边车窗、车门、部分底盘、部分动力系统等。其域结构的方式,大幅减少了线束长度,降低了材料、人工成本。除此之外,还减少了车体重量,电线电阻,有效减少能量损耗,从而提高了新能源车的续航。
以特斯拉为例,Model S还是原本的EEA布局,一共有3000米长的线束,采用了域控制器为核心后,Model3只剩下1500米。特斯拉的方式跟大众 通用这些车企的思路不同,特斯拉更加极端缩减了物料成本,把不同领域的功能整合到一个域控制里面。
不管是通用大众PSA还是特斯拉,实际上都在域集中这个阶段,而第三阶段中央集成式才是汽车行业的长期目标,而到了这个阶段,我们真的可以说,智能汽车从电子控制的角度跟我们手上手机没有实质性的区别。整台车只有一个中央处理单元,正如整台手机只有一个CPU。
岚图在近日的科技日中,也发布了,自己的SOA电子电气架构,简单来说,这套SOA电子电气架构做到了特斯拉同同级,国内第一的水平,理论上无限接近于第三阶段的中央集成式。
岚图的SOA电子电气架构,目前阶段跟特斯拉Model3是一样的,岚图下一台车追光,一共有4个区域控制器VIU,它将传统车上21个控制进行了集成。相当于,秦统一六国,车同轨,书同文,将大幅减少各个功能模块之间的扯皮时间,所以可以做到快速满足用户的需求。
每个VIU带有10个驱动接口,可驱动最高300W的执行器,这意味着我们可以扩展更多的外扩设备,比如肌电、脑机等设备,实现更好的拓展和连接。第三,4个VIU可以实时监测车辆状态,比如很多车辆会出现亏电或者功耗的问题,我们VIU可以实时监测车辆所有问题,实现功耗降低,给顾客里程续航得到大幅提升
传统的分离式架构让OTA迭代速度非常慢。当整套软件需要协同40-50个供应商时,你就会了解到这个进度会有多慢,需要不断解决多少BUG,所以我们当时下定决心,要做集成,要自主开发。这其中的过程有很多的问题和困难,但是我们一个一个想办法克服,通过这样的方式,才能真正给客户带来快速迭代、快速改善的用车体验。这套架构首先是岚图向智能化、科技型用户企业转型重要节点,我们花了大量的时间、精力、人员做这样的开发,最终目标是让客户满意。
上面都是官方说辞,对于消费者来说,岚图SOA电子电气架构的好处:
1:迭代更快,因为大家都是书同文,车同轨,交流更快速,天天用新车
2:可以减少购车成本,不管是线束还是控制器减少,长远来看有利于降本
3:功耗更可控,因为ECU变少了,能耗控制更精准,利于续航提升。
4:跨域功能打通,所以智能座舱更具有想象力,你说我要飙车,它底盘秒硬,动力鸡血,车窗关闭,主动声浪响起。
5:提供应用层开源,你自己写程序,自己玩自己的车
6:车内智能设备的自行增减,基于模块化设计,消费者可以高度定制汽内智能设备。
对工程师来说,域控制和中央集成式的好处:
1:员工不要那么多了,特别是涉及到系统交互的方向的
2:跟供应商扯皮,不会鸡同鸭讲了,都基于一个底层逻辑开发,协商同步会议也没有那么多了
3:半成品出车了信心更足,反正OTA很方便
4:软件定义汽车的时代,对于软件工程师的需求将大量增加