冗余系統(tǒng)研究：智能汽車的最后安全防線

佐思汽研發(fā)布《2023年中國(guó)高級(jí)輔助駕駛?cè)哂嘞到y(tǒng)策略研究報(bào)告》。

冗余設(shè)計(jì)又稱余度設(shè)計(jì)技術(shù)，是指在系統(tǒng)或設(shè)備完成任務(wù)起關(guān)鍵作用的地方，增加一套以上完成相同功能的功能通道、工作元件或部件，以保證當(dāng)該部分出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)或設(shè)備仍能正常工作，減少系統(tǒng)或設(shè)備的故障概率，提高系統(tǒng)可靠性。

隨著輔助駕駛等級(jí)越來(lái)越高，駕駛主體從駕駛員逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檐囕v系統(tǒng)，為保證其始終處于運(yùn)行狀態(tài)，冗余系統(tǒng)必不可少。未來(lái)，當(dāng)實(shí)現(xiàn)L3及以上輔助駕駛時(shí)，冗余系統(tǒng)將成為標(biāo)配。

目前，高級(jí)輔助駕駛?cè)哂喾秶饕懈兄ㄎ蝗哂啵ōh(huán)境監(jiān)控）、控制器冗余（大腦）、執(zhí)行器冗余（制動(dòng)、轉(zhuǎn)向）、通信冗余（控制信息傳遞）、電源冗余（支撐失效降級(jí)）。

汽車高級(jí)輔助駕駛?cè)哂嘞到y(tǒng)范圍及主流方法

來(lái)源：公開(kāi)資料整理

目前，具有NOH、NGP、NOP等高級(jí)別駕駛輔助功能的落地車型基本都配備了全冗余系統(tǒng)，如長(zhǎng)城魏牌摩卡、蔚來(lái)的ET系列車型、理想L8/L7Max版本、沃爾沃 EX90等。

長(zhǎng)城汽車，其負(fù)責(zé)冗余系統(tǒng)的部門(mén)為咖啡智能，2020年發(fā)布六大冗余系統(tǒng)，包含感知冗余、控制器冗余、架構(gòu)冗余、電源冗余、制動(dòng)冗余、轉(zhuǎn)向冗余，并于2021年5月首搭魏牌摩卡上市。其：

感知冗余采用多源異構(gòu)傳感器方案，L+R+V融合；

控制冗余采用雙控制器，全時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)、互為備份；

制動(dòng)冗余采用博世ESP+iBooster組合；

轉(zhuǎn)向冗余應(yīng)用長(zhǎng)城汽車旗下蜂巢轉(zhuǎn)向研發(fā)的第三代智能轉(zhuǎn)向產(chǎn)品，具備雙繞組電機(jī)、雙電機(jī)位置傳感器、雙CPU、雙控制器；

通信冗余采用雙通訊架構(gòu)，有三條獨(dú)立物理通訊鏈路，互為支撐；

電源冗余采用雙電源供應(yīng)、雙回路的“雙保險(xiǎn)”設(shè)計(jì)。

長(zhǎng)城汽車六大冗余系統(tǒng)

來(lái)源：長(zhǎng)城汽車

2022年11月，沃爾沃發(fā)布純電旗艦 SUV EX90， 是其首款搭載安全冗余系統(tǒng)的量產(chǎn)車型， 預(yù)計(jì)2024年年中在中國(guó)市場(chǎng)上市。其：

感知冗余，艙外采用激光雷達(dá)+毫米波雷達(dá)+攝像頭+超聲波雷達(dá)的傳感器方案，激光雷達(dá)由Luminar提供，探測(cè)距離可達(dá)250米，艙內(nèi)首次采用DUS駕駛員感知系統(tǒng)，由兩個(gè)車內(nèi)攝像頭+電容式方向盤(pán)組成；

控制器冗余，搭載了兩套并行協(xié)同的計(jì)算平臺(tái)，裝載NVIDIA DRIVE Orin和NVIDIA Xavier芯片，算力達(dá)286TOPS；

此外，車輛在制動(dòng)、轉(zhuǎn)向、供電和通信上都進(jìn)行了充分的冗余設(shè)計(jì)。

隨著智能汽車架構(gòu)的進(jìn)化，冗余系統(tǒng)也在逐步演進(jìn)。例如，2022年6月，集度發(fā)布的 JIDU ROBO-01，搭載自研的高階智能化架構(gòu)JET，融合電子電氣架構(gòu)EEA和SOA操作系統(tǒng)，其艙駕融合備份方案，是基于高通8295芯片高達(dá)30 TOPS的AI算力，支撐智駕冗余。當(dāng)遇到極端情況智駕失效，智艙可以第一時(shí)間接管駕駛?cè)蝿?wù)，讓車輛安全停車。

就供應(yīng)商來(lái)看， 國(guó)外的供應(yīng)商冗余設(shè)計(jì)較為全面。如博世：

感知模塊冗余采用超聲波傳感器+毫米波雷達(dá)+攝像頭+激光雷達(dá)多傳感器冗余方案；

定位模塊冗余基于衛(wèi)星信號(hào)的絕對(duì)定位和基于道路特征的相對(duì)定位所組成的冗余定位方案；

決策模塊冗余配置有兩套核心運(yùn)算單元（即域控制器）；

執(zhí)行模塊設(shè)計(jì)冗余涵蓋轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)；

制動(dòng)系統(tǒng)冗余采用iBooster+ESP、IPB+RBU、DPB+ESP三種方案；

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)冗余方案采用線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，配備了兩套電機(jī)，兩套電源以及兩套繞組。

博世制動(dòng)系統(tǒng)冗余設(shè)計(jì)方案

來(lái)源：博世

同時(shí)，國(guó)內(nèi)廠商也在積極布局冗余系統(tǒng)。比如，經(jīng)緯恒潤(rùn)，2022年8月其布局自動(dòng)駕駛L2－L4的冗余EPS（電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制器），為滿足自動(dòng)駕駛L2－L4需求，積極開(kāi)發(fā)具備全冗余技術(shù)的R－EPS。

經(jīng)緯恒潤(rùn)功能安全解決方案

來(lái)源：經(jīng)緯恒潤(rùn)

審核編輯 ：李倩