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发布时间:2024-03-17 19:28:47 来源:zoty中欧体育 作者:中欧体育最新地址
  什么是电子电气架构?在2007年由德尔福(DELPHI)首先提出E/E架构的概念,具体就是在功能需求、法规和设计要求等特定约束下,把里的传感器、中央处理器、电子电气分配系统、软件硬件通过技术手段整
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  什么是电子电气架构?在2007年由德尔福(DELPHI)首先提出E/E架构的概念,具体就是在功能需求、法规和设计要求等特定约束下,把里的传感器、中央处理器、电子电气分配系统、软件硬件通过技术手段整合在一起;通过这种结构,将动力总成、传动系统、信息娱乐系统等信息转化为实际的电源分配的物理布局、信号网络、数据网络、诊断、电源管理等电子电气解决方案。

  关于汽车电子电气架构演进, 行业内讨论最多的是博世提出的电子电气架构发展六阶段,如下图所示。博世将整车 EEA 划分为六个阶段:模块化(Modular) 、 集成化(Integration)、域集中(Domain Centralization) 、 域融合(Domain Fusion) 、 整车中央计算平台(VehicleComputer) 、 车-云计算(Vehicle Cloud Computing)阶段。该演进概念清晰指明了未来汽车电子电气架构算力会逐渐集中化, 最终会发展到云端计算。当前主流架构处于功能域集中阶段, 正在朝多域融合架构方向发展。

  为了适应市场对电动化的需求, 实现从分布式向集中式电子电气架构转变。国内外整车企业已开始建立适合未来的车辆电子电气架构和汽车软件架构, 使其可以在不同的车辆计划、开发单位和组织之间进行协调, 从而提高开发的灵活性和创新性, 减少开发时间与风险。国外整车企业如特斯拉和大众已实现整车集成至 4 个主控 ECU, 实现整车域软件开发,实现软硬件解耦设计, 并多次通过 OTA 升级整车功能。

  特斯拉 Model S、 Model X 再到 Model 3 /Y 的电子电气架构演变, 推动力是商业模式及技术路径的变革, 充分体现了软件定义车辆的技术创新。

  目前最有名的是特斯拉 Model 3 采用的架构, 如上图。Model 3 车载中央电脑和区域架构, 采用 Autopilot(自动驾驶) +IVI(信息娱乐系统) +T-BOX(远程信息处理器)三合一计算平台, 将三块控制板集成到同一壳体中, 新引入 BCM-F/L/R 三个区域, 实现 ECU 整合并对执行器供电。彻底抛弃了功能域的概念, 实现集中式电子电气架构和区域方案, 通过中央计算模块(CCM) 对不同的区域 ECU 及其部件进行统一管理,并通过CAN((局域网) ) 进行通信, 并实现了高度集成, 高度模块化, 对传统汽车电子架构进行了全方位的创新, 实现了“软件定义汽车”, 加快了汽车产品迭代速度。实现了算力集中化、 服务附加值提升、 内部拓扑结构简化。特斯拉的准中央计算 EEA 已带来了线束,Model S/Model X 整车线 公里, Model 3 整车线 公里, ModelY 进一步缩短到 1 公里左右。

  特斯拉的集中控制功能集成在三个域中, 中央计算模块直接整合了智能驾驶与信息娱乐域控制模块, 以及外部连接和车内通信系统域功能, 架构方案较之前车型简化, 即:AICM(智能驾驶与信息娱乐域控制模块):连接各类自动驾驶传感器, 综合执行逻辑计算功能, 以及完机交互;FBCM(前车身控制模块) /智能配电模块:负责 12V 的电池、 电源分配和热管理的功能;LBCM(左车身控制模块) 和 RBCM(右车身控制模块):分别负责剩下的车身与便利系统、 底盘与安全系统和部分动力系统的功能。

  大众为了适应市场对电动化的需求, 推出了 MEB 平台, 实现从分布式向域融合电子电气架构转变。MEB 电子电气架构分为整车(ICAS1) 、 智能驾驶(ICAS2) 和智能座舱(ICAS3) 三大域。ICAS1 实现整车所有控制类功能集成, 如高压能量管理、 低压电源管理、 扭矩控制、 车身电子控制、 网关、 存储等功能;另外 ICAS1 连接诊断接口和 T-BOX,实现信息安全设计, 并作为 OTA 主控 ECU 实现整车并行刷写。ICAS2 作为智能驾驶运算中心, 通过以太网接收 ICAS1 的雷达和摄像头信息, 实现运算处理, 并实现对于制动和转向系统的请求。ICAS3 采用一机多屏控制方式, 通过以太网接收 ICAS1 和 ICAS2 的需求。另外大众推出自身 VW.OS, 并采用 Adaptive AUTOSAR(又称 AUTOSAR AP, AUTOSAR 自适应平台) 和 SOA 实现不同应用的集成。

  沃尔沃的区域电子电气架构包括 Core System(核心系统) 和 Mechatronic Rim(机电区域) , 如下图 所示。沃尔沃的 VIU(Vehicle Integration Unit, 整车集成单元) 对应不同整车区域的感知、 控制与执行。沃尔沃的 VCU(Vehicle Computation Unit, 整车计算单元/整车) 对应车载中央计算机, 提供整车智能化所需的算力与数据存储。

  奥迪将采取中央集群计算方案(Central Computing Cluster ) 。 如下图所示, 整车划分为: 驱动域、 能源域、 横纵向控制域、 驾驶辅助域、 座舱域、 车身舒适域、 信息安全域;不同的域之间通过高速以太网来进行信息交互, 域内采用 CANLIN 等进行实时低速通信;新架构分为传感器与执行器层和承载不同功能的域层; 车辆的中央计算单元会与企业的后台相连接, 奥迪的后台会与 HERE 后台相连, 接进行数据共享。

  目前, 国内主流汽车企业三化融合车型的电子电气架构方案已从完全分布式控制, 进入域集中式控制。 国内造车新势力普遍直接采用功能域控到域融合的过渡方案, 域融合方案普遍集中在智能驾驶和智能座舱。

  势力三强中小鹏汽车在电子电气架构方面走得比较领先,随着车型从 G3、P7和P5,迭代到 G9 的这套X-EEA3.0电子电气架构,已经进入到中央集中式电子电气架构。凭借领先一代的架构,搭载更高算力SOC芯片及更高算力利用率,小鹏G9或成首款支持 XPILOT 4.0 智能辅助驾驶系统的量产车。

  分层域控——功能域( 智驾域、车身域、动力域等模块)与中央域并存;

  因此 CAN 总线和以太网总线并存,大数据/实时互均得以保证;以太网节点少,对网关要求低。

  因此CAN总线和以太网总线并存,大数据/实时互均得以保证;以太网节点少,对网关要求低。小鹏第二代电子电气架构实现传统ECU数量减少约60%,硬件资源实现高度集成,大部分的车身功能迁移至域,中央处理器可实现支持仪表、信息娱乐系统以及智能车身相关控制的大部分功能,同时集成中央网关,兼容 V2X 的协议,支持车与车的局域网的通信,支持车与云端的互联,车与远程数字终端的连接功能。小鹏汽车的智能驾驶域,集成了高速NGP、城市GNP及泊车功能。小鹏辅助驾驶采用激光雷达视觉融合方案,与特斯拉的纯视觉方案不同,这就导致两者硬件架构不同,对于通讯带宽、计算能力的要求也不一样。

  小鹏汽车将其X-EEA3.0电子电气架构称为“让智能汽车在未来永不落伍的秘密”。根据公司披露的首搭于 G9的电子电气架构的信息,未来 G9可以升级和优化的潜力较大。

  X-EEA 3.0硬件架构方面,采用中央超算(C-DCU)+区域控制(Z-DCU)的硬件架构,中央超算包含车控、智驾、座舱3个域,区域为左右域,将更多控制件分区,根据就近配置的原则,分区接管相应功能,大幅缩减线束。

  得益于小鹏汽车的全栈自研能力,新架构做到了硬件和软件的深度集成,不仅实现软硬件解耦,也实现软件分层解耦,可使得系统软件平台、基础软件平台、智能应用平台分层迭代,把车辆的底层软件和基础软件与智能、科技、性能相关的应用软件脱离开,在开发新功能时,只需要对最上层的应用软件进行研究和迭代就可以,缩短了研发周期和技术壁垒, 用户也能够享受到车的快速迭代。

  系统软件平台:基于外购代码做部分定制开发,随整车基础软件平台冻结而冻结, 可复用于不同车型;

  基础软件平台:多个整车基础功能软件均形成标准服务接口且在车辆量产前冻结, 可复用于不同车型;

  X-EEA 3.0 数据架构方面,域设置内存分区,升级运行互不干涉,便用车边升级,30分钟可升级完成。

  通信架构方面, X-EEA3.0 在国内首次实现了以千兆以太网为主干的通信架构,同时支持多通讯协议,让车辆在数据传输方面更快速。从G9 搭载的新一代电子电气架构可以看出,小鹏在骨干网络的建设和面向 SOA 的方向起步较早。

  X-EEA 3.0 电力架构方面, 可实现场景式精准配电,可根据驾驶、第三空间等不同用车场景按需配电,比如在路边等人时,可以只对空调、座椅调节、音乐等功能供电,其他部分断电,这样就能实现节能耗节省,提高续航里程。车辆定期自诊断,主动发现问题,引导维修,以科技手段赋能售后。

  极氪汽车已量产(车型:极氪 001) 的电子电气架构是功能域集中式架构 ,由四大功能域主控承担整车级别的各域功能逻辑软件部署中心的角色, 将绝大多数传感器和执行器的控制逻辑与整车功能应用进行分离, 大部分普通 ECU 作为纯粹的传感和执行控制单元, 功能域内跨子系统和子系统内部的逻辑接互在域控内部即可完成, 跨域信息交互通过 Flexray(高速容错网络协议) 和以太网为主干网的双网实现。ECU 实现功能业务应用和执行器控制逻辑的解耦, 功能接口模块化、 标准化、 开放化。在电子硬件集成度上, 域控集成了大量的简单 I/O 驱动 ,复杂的执行器和传感器作为独立的电子单元通过CAN/LIN/A2B/LVDS 等网络连接在各自的域控上, 一定程度上缩减了 ECU 数量、 降低了整车成本。

  华为基于自身的 ICT 技术为积累, 推出华为 CCA 架构为基础的全栈式解决方案 。其中底层的基础是“计算+通信”为核心的 CCA 架构, 用以太环网作为车载通信主干网络, 实现了“功能域”+“区域”的集成。以太环网+VIU 区域构建车内通信架构。整车网络架构设置 3-5 个 VIU, 相应的传感器、 执行器甚至部分 ECU 就近接入, 实现电源供给、 电子保险丝、 I/O 口隔离等功能。VIU 之间通过高速以太网的环形网络进行连接, 确保整车网络高效率和高可靠。在整车通信架构之上, 设置智能座舱域 CDC、 智能驾驶域 MDC 和整车控制VDC, 共同完成信息娱乐、 自动驾驶、 整车及底盘域的控制。

  总体而言, 国内整车企业电子电气架构整体方案与国外传统整车企业方案相当, 都处在功能域控或功能域控到域融合的过渡阶段。 不过, 国内方案相对比在行业内处于领先地位的特斯拉架构方案, 大概有 3~5 年的的差距,这些差距主要体现在:

  a. 功能软件设计模型方面, 国内整车企业自主设计车载核心功能较少, 缺少开发和验证能力积累。

  b. 架构设计的模型库方面, 尤其是在智能驾驶功能方面, 国外主流整车企业在开发智能驾驶功能时均基于较为完善的功能模型库进行设计和验证, 以确保智能驾驶的可靠性和安全性。而国内各整车企业在智能驾驶功能模型的开发领域还处于空白阶段, 大部分需要依靠国外供应商或者第三方技术支持才能开展智能驾驶设计工作。另外, 智能驾驶的场景数据库也是目前国内整车企业的储备软肋。

  c. 底层软件方面, 市场底层软件多为国外产品, 我国产品的应用范围少、 用量少, 很难发展完善;

  e. 汽车电子基础软件方面, 国外汽车行业已较成熟(日本汽车软件标准化组织 JASPAR和欧洲 AUTOSAR 体系) , 而国内属于发展初期。另外, 汽车电子底层软件主要依赖国外零部件供应商。

  f. 网络架构设计方。


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