國內(nèi)主流主機(jī)廠的下一代電子電氣架構(gòu)匯總

在車輛的電子電氣架構(gòu)方面，特斯拉是引領(lǐng)者也是全面變革者，早在2012年 Model S有較為明顯的功能域劃分，包括動力域、底盤域、車身域， ADAS模塊，到2017 年特斯拉又在Model3 突破了功能域的框架，實(shí)現(xiàn)了中央計算+區(qū)域控制器框架。

這兩年，國內(nèi)各個主機(jī)廠也在各家的技術(shù)日公開了自家的下一代電子電氣架構(gòu)。到目前為止，基本上國內(nèi)主流主機(jī)廠的下一代電子電氣架構(gòu)都公布了，今天正好來對其做個梳理。

01.

小鵬

從小鵬成立至今，電子電氣架構(gòu)經(jīng)歷過三代的迭代，如圖1所示首先2018年G3上是傳統(tǒng)的分布式架構(gòu)，到2021年P(guān)7上是域控架構(gòu)，如圖2所示，在G3的分布式架構(gòu)基礎(chǔ)上，進(jìn)行跨域整合，分層域控。分層域控是指功能域控制器（ 智駕域控制器、車身域控制器）與中央域控制器并存，跨域整合是在分布式架構(gòu)的基礎(chǔ)上將部分控制器功能進(jìn)行整合，混合設(shè)計是指傳統(tǒng)的面向信號的交互和面向服務(wù)的交互并存。

▲圖1 小鵬電子電氣架構(gòu)迭代

▲圖2小鵬P7的域控架構(gòu)

小鵬最新的電子電氣架構(gòu)名叫X-EEA3.0，如圖3所示，已經(jīng)在不久前的發(fā)布的G9上搭載了。在硬件架構(gòu)方面，采用了中央超算(C-DCU)加區(qū)域控制的架構(gòu)，其中中央超算負(fù)責(zé)車控、智駕、座艙三大功能，區(qū)域控制器分為左右兩個，將更多控制件分區(qū)，并且根據(jù)就近配置原則，分區(qū)接管相應(yīng)功能，大幅縮減線束。

在域控內(nèi)部，對各個功能進(jìn)行的內(nèi)存分區(qū)，軟件升級互不干涉，30分鐘內(nèi)可以完成升級，并且可以做到無感升級，可以邊開邊升級。

在通信架構(gòu)方面， X-EEA3.0采用千兆以太網(wǎng)為主干的通信架構(gòu)，支持以大量數(shù)據(jù)傳輸為基礎(chǔ)的高級別自動駕駛、智能座艙、OTA 等智能功能。同時支持多通訊協(xié)議。

在電力架構(gòu)方面，可實(shí)現(xiàn)場景式精準(zhǔn)配電，可根據(jù)不同用車場景按需配電， 比如在路邊等人時，可以只對空調(diào)、座椅調(diào)節(jié)、音樂等功能供電，其他部分?jǐn)嚯?，這樣就能節(jié)能耗，提高續(xù)航里程。車輛定期自診斷，主動發(fā)現(xiàn)問題，引導(dǎo)維修，以科技手段賦能售后。

▲圖3 小鵬X-EEA3.0架構(gòu)

02.

蔚來

關(guān)于蔚來的電子電氣架構(gòu)信息，只在上次的演講上聽到過他們下一代的一些信息，下一代蔚來的選擇是區(qū)域控制器架構(gòu)，整個系統(tǒng)由中央計算單元、四個區(qū)域控制器和高速以太網(wǎng)構(gòu)建基本骨架，通過三者的協(xié)同，構(gòu)建自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)系統(tǒng)，并且提供廣泛的智能互聯(lián)功能。

由于蔚來資料管的很嚴(yán)，資料的原圖就不能展示了，貼個類似的圖，環(huán)形拓?fù)洌С諪ail-operational的雙冗余系統(tǒng)，具有良好擴(kuò)展性。

▲圖4 蔚來的下一代電子電氣架構(gòu)(示意圖)

其中中央計算單元在性能上擁有1000TOPS以上的算力，主頻大于1GHz。結(jié)合之前英偉達(dá)的官網(wǎng)信息，中央計算單元的主控是英偉達(dá)的Orin芯片，而且是由現(xiàn)有的Adam超算平臺迭代過來的。

▲圖5英偉達(dá)官方平臺信息

因?yàn)樵谧钚碌腅S7上將搭載蔚來的Aquila 蔚來超感系統(tǒng)。該系統(tǒng)中有一個Adam超算平臺。該平臺的由四個 DRIVE Orin 系統(tǒng)級芯片（SoC）構(gòu)成，所提供的超過 1000 TOPS 的算力，前兩個系統(tǒng)級芯片負(fù)責(zé)處理車輛傳感器組每秒產(chǎn)生的 8 千兆字節(jié)數(shù)據(jù)。第三個 Orin 作為備份，確保系統(tǒng)能夠在任何情況下安全運(yùn)行。第四個 Orin 支持本地訓(xùn)練，通過車隊(duì)學(xué)習(xí)改進(jìn)車輛并根據(jù)個人用戶的喜好實(shí)現(xiàn)駕駛體驗(yàn)的個性化。

圖5蔚來的adam超算平臺

Adam超算平臺可以驅(qū)動各種智能功能并留出足夠的裕量用于在未來通過 OTA 增加新功能。

對于區(qū)域控制器而言，其是一個支持中央計算平臺的汽車小腦系統(tǒng)，其功能是：

1.分布式邊緣計算框架；

2.車控仲裁中心；

3.面向服務(wù)通信的信息通信網(wǎng)絡(luò)；

4.區(qū)域集中式數(shù)據(jù)中心；

5.整車配電樞紐；

6.獲取智能傳感器的數(shù)據(jù)和控制智能執(zhí)行器的行為；

為了實(shí)現(xiàn)上述的功能，以及實(shí)現(xiàn)上面提到的平臺化、高內(nèi)聚低耦合、高重用性、靈活部署的特性，軟件必須是面向服務(wù)的架構(gòu)、廣泛的采用中間件(SOME/IP、DDS等)。

這就需要對現(xiàn)有的軟件架構(gòu)進(jìn)行重構(gòu)，首先是引入遠(yuǎn)程調(diào)用方式(RPC)，這也是SOA思想的核心，第二需要對傳統(tǒng)常用的是本地調(diào)用方式(LPC)進(jìn)行重構(gòu)(這種方式是函數(shù)的本地調(diào)用、沒有統(tǒng)一的機(jī)制和標(biāo)準(zhǔn)),比如統(tǒng)一RPC與LPC的接口，讓LPC模擬Method、Request/Responce、Fire/Forget、Event等通信方式，實(shí)現(xiàn)服務(wù)對下層無感調(diào)用。

另外由于區(qū)域控制器的資源有限，為了實(shí)現(xiàn)跨域功能融合、跨域功能隔離。蔚來的方法是在區(qū)域控制器上采用AMP多核架構(gòu)，AMP 模式的 RTOS 在各個 CPU 上均運(yùn)行一個操作系統(tǒng)實(shí)例，這些操作實(shí)例不一定完全相同。

這樣方式具有不需要MMU、運(yùn)行開銷小，支持不同功能安全等級的系統(tǒng)融合的特性，但是也帶來了一些挑戰(zhàn)，比如核心的負(fù)載沒有統(tǒng)一的管理、多核通信機(jī)制開銷、不同核心之間的啟動時序難以管理等。這種工程技術(shù)問題隨著經(jīng)驗(yàn)和時間的積累，肯定是沒問題的，況且蔚來已有自研域控制的經(jīng)驗(yàn)積累，

▲圖6 蔚來ES8上自研底盤域控制器

03.

理想

理想的電子電氣架構(gòu)發(fā)展分三步走，從分布式架構(gòu)開始，過渡到域控架構(gòu)，再到重要中央計算單元架構(gòu)，如圖8所示。

分布式架構(gòu)主要應(yīng)用在理想ONE，主要圍繞NOA自動駕駛控制器和 HU智能座艙控制器展開。

▲圖8理想EEA發(fā)展

域控制器架構(gòu)將搭載在L9車型上，整車分為三個控制域：中央控制域控制器、自動駕駛域控制器、智能座艙域控制器。中央控制域控制器(如圖9所示)包含動力、車身、部分底盤的功能，主要融合了車身控制器和中央網(wǎng)關(guān)，主控芯片為恩智浦最新的S32G車規(guī)級芯片，并且部硬件、系統(tǒng)、軟件的均為理想研發(fā)。

▲圖9 L9的中央域控制器

另外自動駕駛控制域是基于主流的的英偉達(dá)Orion來構(gòu)建的，并且使用了兩片orin芯片，智能座艙域控制器是基于高通的8155構(gòu)建的，也使用了兩片。

理想的域控架構(gòu)之后的下一代就是中央計算平臺+區(qū)域控制器架構(gòu)，并且會加入800V快充技術(shù)。中央計算平臺(CCU)與特斯拉FSD的思路一樣，將智能座艙控制和自動駕駛控制，以及車輛控制融合到一個控制器中，但是目前還不清楚是各個功能分離成不同的PCB板，還是全部融合到一塊PCB板上。

CCU的功能架構(gòu)如圖10所示，CCU將車輛控制、自動駕駛、智能座艙多域融合，硬件資源共享，數(shù)據(jù)實(shí)時共享。在硬件上采用各領(lǐng)域內(nèi)最先進(jìn)的芯片，并通過高帶寬低時延Switch級聯(lián)，實(shí)現(xiàn)算力擴(kuò)展和多域融合；軟件方面具有高安全，硬實(shí)時OS, 中間件及應(yīng)用運(yùn)行環(huán)境，軟件的性能參數(shù)如圖11所示，具有延時低、高算力等特點(diǎn)。

▲圖10CCU的內(nèi)部功能架構(gòu)

▲圖11CCU內(nèi)部軟件的性能參數(shù)

區(qū)域控制器主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和能源網(wǎng)關(guān)的功能，實(shí)現(xiàn)減少線束、能源智能化管理、控制器軟件化，以及實(shí)現(xiàn)SOA，軟硬件解耦、控制IO虛擬化、服務(wù)化。通過若干個區(qū)域控制器和CCU實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)架構(gòu)。

▲圖12區(qū)域控制器內(nèi)部簡圖

區(qū)域控制器的內(nèi)部硬件簡圖如圖8所示。從圖12來看區(qū)域控制器應(yīng)該是基于域控架構(gòu)中使用的NXP S32G的迭代，具有高低邊開關(guān)、E-fuse等控制，在通信方面有8路CAN、6路Lin和2路以太網(wǎng)。

PCIe網(wǎng)關(guān)可以滿足滿足算力芯片之間的實(shí)時大數(shù)據(jù)交互；解決高帶寬、低延時的痛點(diǎn)需求，實(shí)現(xiàn)任意端到端之間的數(shù)據(jù)傳輸帶寬在20Gb/s以上，并且具備物理隔離。

TSN網(wǎng)關(guān)具備CAN/CANFD/LIN到以太網(wǎng)的雙向協(xié)議轉(zhuǎn)換功能，可以實(shí)現(xiàn)TSN協(xié)議中的NC/EE/BE不同優(yōu)先級數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)發(fā)和數(shù)據(jù)交換。

除了架構(gòu)的升級外，在OS自研，軟件自研方面，理想也有布局。為了實(shí)現(xiàn)對客戶的需求進(jìn)行快速響應(yīng)，并且可以進(jìn)行算力資源優(yōu)化來提升用戶體驗(yàn)，另外也是為了抓住軟件定義汽車時代的汽車靈魂。

▲圖13 理想的軟件自研規(guī)劃

03.

廣汽埃安

廣汽埃安的下一代電子電氣架構(gòu)名叫星靈電子電氣架構(gòu)，由中央計算機(jī)、智能駕駛計算機(jī)、信息娛樂計算機(jī)三個核心計算機(jī)群組，以及四個區(qū)域控制器組成，集成了千兆以太網(wǎng)、 5G和信息安全、功能安全等技術(shù)。

▲圖14廣汽的星靈電子電氣架構(gòu)

從圖14可以看出，中央運(yùn)算單元主要負(fù)責(zé)動力控制和車身控制，其主控芯片為NXP S32G39，座艙域控制器采用的是高通的8155/8295芯片，智駕域控制器采用的是華為的昇騰 610高性能芯片，算力最高可達(dá) 400TOPS。分布于車身前后左右的 4個區(qū)域控制器主要負(fù)責(zé)供電以及執(zhí)行中央控制單元的指令，中央計算單元與四個區(qū)域控制器之間采用以太網(wǎng)連接。

▲圖15 三大域控制器

在軟件結(jié)構(gòu)方面，星靈架構(gòu)采用了 SOA 軟件架構(gòu)以取代傳統(tǒng)軟件架構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)組件服務(wù)化、原子化和標(biāo)準(zhǔn)化，新增應(yīng)用模塊即可實(shí)現(xiàn)新場景。

04.

長城

在2020年，長城汽車開發(fā)了GEEP3.0的域控架構(gòu)，涵蓋車身控制、動力底盤、智能座艙、智能駕駛4個域控制器，并且目前已經(jīng)應(yīng)用到各個車型上了。

▲圖16長城汽車的EEA架構(gòu)發(fā)展

GEEP 3.0之后是GEEP 4.0，GEEP 4.0將整車軟、硬件高度整合，其由中央計算、智能座艙及高階自動駕駛 3個計算平臺，外加 3個區(qū)域控制器（左、右、前）。

▲圖17GEEP4.0

該架構(gòu)采用SOA設(shè)計理念，開放標(biāo)準(zhǔn)API接口，實(shí)現(xiàn)功能可擴(kuò)展，全面滿足用戶智能化需求。另外可以支持整車級的OTA升級能力，包含動力底盤系統(tǒng)、影音娛樂系統(tǒng)、車身系統(tǒng)、智能駕駛系統(tǒng)等。

▲圖18GEEP4.0的SOA架構(gòu)設(shè)計概念

GEEP5.0由一個中央大腦（ one brain）以及五個區(qū)域控制器組成，計劃2024 年面世。將實(shí)現(xiàn) 100%SOA 化，完成整車標(biāo)準(zhǔn)化軟件平臺的搭建。

▲圖19GEEP5.0架構(gòu)

05.

比亞迪

比亞迪最新的E3.0平臺上將采用其最新的域控制器架構(gòu)，其中包括智能動力域、智能車控域、智能座艙域和智能駕駛域四大域控。

▲圖20比亞迪的智能域控架構(gòu)

智能動力域控制器是指八合一總成的控制器，其整合了整車控制器、電池管理器、電機(jī)控制器、車載充電器等。

▲圖21比亞迪的智能動力域

在智能座艙域，比亞迪自主研發(fā)了軟硬件解耦的車用操作系統(tǒng)BYD OS，能夠?qū)崿F(xiàn)硬件即插即用，軟件跨平臺通用；使智能電動汽車常用常新。

▲圖22 BYD OS

06.

上汽零束

全棧1.0電子電氣架構(gòu)搭載在目前上汽旗下高端純電智能車品牌智己、飛凡車型上，全棧1.0架構(gòu)共有三個域控制器，即中央計算(車控及數(shù)據(jù)融合)、智能駕駛、智能座艙，同時還保留了較多的分布式模塊。

2021年零束啟動全棧3.0架構(gòu)的研發(fā)，進(jìn)行進(jìn)一步的集中化，其兩個高性能計算單元，即 HPC1和 HPC2來實(shí)現(xiàn)智能駕駛、智能座艙、智能計算、智能駕駛備份功能，再加 4個區(qū)域控制器， 實(shí)現(xiàn)各自不同區(qū)域的相關(guān)功能。

底層狹義操作系統(tǒng)由異構(gòu)升級為同構(gòu)；骨干通信帶寬擴(kuò)容至千兆甚至萬兆；支持云、管、端智能車網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)體系，并且可以加速智能車自學(xué)習(xí)、 自成長和自進(jìn)化。

▲圖23上汽零束全棧1.0和全棧3.0

07.

總結(jié)

以上梳理了國內(nèi)新勢力與傳統(tǒng)主機(jī)廠最新的電子電氣架構(gòu)，基本都是中央計算單元+區(qū)域控制器的架構(gòu)，但是自信看一下，可以發(fā)現(xiàn)，新勢力的步子邁的比較大，而傳統(tǒng)主機(jī)廠還是相對保守，雖然大家都叫中央計算單元加區(qū)域控制器架構(gòu)，但是新勢力采用的基本是一個中央計算單元，來融合智能駕駛和智能座艙的功能，而傳統(tǒng)主機(jī)廠基本是都是中央計算群組，分別為智駕、座艙和車控。

審核編輯 ：李倩