淺談汽車OTA的未來與過去

整車OTA已成部分車企手里的王牌。

從汽車到智能汽車，背后是機械向電子的變革。在這場變革中，OTA（Over the Air 在線升級）技術(shù)尤為關(guān)鍵。

OTA 是指通過服務(wù)器、移動通信網(wǎng)絡(luò)和終端等的網(wǎng)絡(luò)連接，最終實現(xiàn)終端內(nèi)存儲數(shù)據(jù)的更新，進而改善終端的功能和服務(wù)的技術(shù)。

這項技術(shù)最早應(yīng)用在 PC 機上，后來廣泛應(yīng)用在移動手機行業(yè)，近幾年才開始在汽車行業(yè)里廣泛應(yīng)用。

與 PC、移動手機在短短二三十年廣泛應(yīng)用 OTA 技術(shù)不同，汽車行業(yè)由于 ECU（電子控制單元）復(fù)雜以及安全考量的原因，并沒有很快接受這項新技術(shù)。

有著近百年歷史的車企們，大多按照機械思維制造車輛，然后再以大宗消費品的定位銷售給世界各個角落的人們。

這個過程中，一旦汽車出現(xiàn)機械故障或質(zhì)量問題，廠商主要通過召回、授權(quán) 4S 店維修、換代等方式來進行改進。

直到特斯拉出現(xiàn)，它可以通過 OTA 的方式實現(xiàn)改善車輛的底盤、信息娛樂、電池續(xù)航、ADAS 乃至自動駕駛等多項功能的效果，讓車的功能迭代更加靈活和便捷，最終變成了一臺可以不斷進化的智能終端。

如此一來，車的大宗消費品性質(zhì)沒變，但人們會發(fā)現(xiàn)一臺車的功能開始豐富起來。

后來，OTA 技術(shù)開始被豐田、福特、大眾、沃爾沃所嘗試，期間，國內(nèi)的蔚來、上汽、比亞迪等也陸續(xù)推出了可以實現(xiàn)部分功能或整車 OTA 的車型。

部分車企開始認為，只有車輛具備了 OTA 能力才稱得上智能汽車，而智能汽車會像蘋果掀起的智能手機風暴干掉了傳統(tǒng)功能機一樣，最終替代傳統(tǒng)車輛。

從車機向整車 OTA 演變

早在 2000 年左右，一些日本的車企如本田等開始對 T-Box（Telematics Box, 負責汽車無線通訊）進行 OTA 升級。

T-Box 擁有一張 SIM 卡，可以為車主用戶提供一些的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，如道路救援、車廠客服、110 緊急通話、遠程車況查詢、遠程控制車門、車窗和空調(diào)開關(guān)等。

此后，一些車企還開始針對 IVI（車載信息娛樂系統(tǒng)）進行 OTA，如導航地圖、音樂等。

這些算是汽車 OTA 的前身，因為從升級的功能范圍看，它們?nèi)匀恢饕窒拊谲嚈C系統(tǒng)和一些簡單的部件控制。

汽車 OTA，是指通過移動通信的空中接口對數(shù)據(jù)及應(yīng)用進行遠程更新和修補的技術(shù)。汽車 OTA 又分為 SOTA 和 FOTA 兩種升級方式：

SOTA（Software OTA) 又稱軟件升級，是指那些離用戶更近的應(yīng)用程序（App）、車載地圖、人機交互界面等功能。

FOTA（?Firmware OTA）又稱固件更新，用戶可以通過特定的刷新程序進行 FOTA 升級，影響的是動力系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)等。

從早期的 T-box 到后來的 IVI，是車企現(xiàn)在經(jīng)常提到的 OTA，主要針對車機系統(tǒng)，這指的便是 SOTA。

FOTA 支持硬件在線升級，可以支持整車 OTA 功能，深層次改變汽車控制系統(tǒng)、管理系統(tǒng)及性能表現(xiàn)，甚至還能通過預(yù)留的硬件，通過后期的 OTA 開放一些新功能。

什么是整車 OTA 呢？

以特斯拉為例，它不僅可以通過 OTA 將軟件升級發(fā)送到車輛內(nèi)的車載通訊 （telematics）單元，更新車載信息娛樂系統(tǒng)內(nèi)的地圖和應(yīng)用程序以及其他軟件，還可以直接將軟件增補程序傳送至有關(guān)的電子控制單元 (ECU)，以實現(xiàn)安全、可靠的功能升級。

《財富》雜志曾撰文評價特斯拉：在汽車上預(yù)先搭載可能多年都不會使用的硬件，并且需要通過更新軟件來解鎖新功能，這在汽車行業(yè)是前所未有的。

在最初的幾年時間里，傳統(tǒng)車企做不到這一點。

因為，發(fā)動機、制動器和懸架的功能已經(jīng)嵌入汽車網(wǎng)絡(luò)總線，而在傳統(tǒng)車企最初的架構(gòu)設(shè)計中，ECU 的 RAM 內(nèi)存容量有限。

而且，傳統(tǒng)車企主要采用的是分布式電子電氣架構(gòu)，車企集成不同供應(yīng)商的系統(tǒng)，也同時帶來了 ECU 數(shù)量龐大、統(tǒng)一更新效率低等難題，最多時能達到近百個 ECU。

這也是特斯拉的整車 OTA 被屢屢拿來吊打傳統(tǒng)車企的原因。

整車 OTA 鼻祖特斯拉

業(yè)界公認，特斯拉是第一家做到整車 OTA 的車企。

之所以能做到高頻的升級，是因為它遵循了“軟件定義汽車”的模式，從系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計之初便考慮周全。

通過采用集中式的電子電氣架構(gòu)，2015 款的 Model S 大約有 15 個 ECU，此后發(fā)布的 Model 3 則直接通過 Hardware3.0 和三個車身控制器執(zhí)行來控制行駛、轉(zhuǎn)向和停止等功能。

2012 年 6 月，特斯拉的 Model S 下線。

三個月后，這款車進行了第一次 OTA 推送，此后以每一個月到三個月不等的節(jié)奏持續(xù)保持更新，走上了從儀表優(yōu)化、增加電池容量提升、提高百公里加速和增加自動駕駛輔助功能的自我進化之路。

其中，特斯拉曾經(jīng)至少因三次 OTA 事件廣受關(guān)注。

第一次是在 2015 年 10 月，特斯拉通過 OTA 的方式為 Model S 推送了 Autopilot 7.0 版本，這個版本新增了自動轉(zhuǎn)向、自動緊急轉(zhuǎn)向&側(cè)面碰撞預(yù)警、自動變道和自動泊車等四項自動駕駛功能。這在自動駕駛概念剛剛流行的當時顯得相當超前。

另一次是在 2018 年 9 月，颶風山竹來臨時，特斯拉對中國華南地區(qū)注冊的裝配 60kwh 電池組的所有特斯拉車型進行升級，通過 OTA 暫時使用戶獲得更多的電池容量。

還有一次是在 2019 年 10 月，有媒體對比測試了特斯拉 Model S Performance 和保時捷 Taycan Turbo S，發(fā)現(xiàn) Taycan Turbo S 的百公里加速成績更好。

隨后，Musk 表示已經(jīng)找到優(yōu)化電機控制的方法，將通過 OTA 方式讓特斯拉 Model S 的最大功率提升 50 匹馬力，以此反敗為勝。

除了 Model S，特斯拉的另一款銷量很高的車型 Model 3，同樣是將 OTA 應(yīng)用到極致的車型。

2018 年 6 月，美國《消費者報告》在測試 Model 3 后認為，60mph 到 0 的剎車成績是 46 米，不配“豪華轎車”稱號，所以給出了“不推薦”等級。

Musk 很生氣，在 Twitter 上抗議了一通后，很快通過 OTA 改善了剎車距離。

隨后，《消費者報告》再次測試時發(fā)現(xiàn)，Model 3 的剎車距離縮短了 20 英尺（約合 6 米），這輛車的汽車測試總監(jiān) Jake Fisher 也算是開了眼，稱自己 19 年評測生涯測過上千種車型，但此前從未見過一款車可以通過 OTA 提升賽道表現(xiàn)，然后將 Model 3 的等級調(diào)整為“推薦”。

伴隨著不同功能的 OTA，特斯拉的整車 OTA 能力受到車主熱捧，許多車主體驗后再也回不到傳統(tǒng)汽車時代。

汽車 OTA 供應(yīng)商出現(xiàn)

特斯拉狂奔的時候，汽車制造商仍只是 OTA 的旁觀者，只有一些移動設(shè)備 OTA 供應(yīng)商開始關(guān)注這片藍海。

最早做出反應(yīng)的是以色列軟件公司 Red Bend。

這家公司于 1999 年成立，它提供的移動客戶端管理軟件被 LG、摩托羅拉、NEC、夏普等手機制造商廣泛采用。

具體來講，Red Bend 的移動管理軟件產(chǎn)品主要有 FOTA、應(yīng)用管理和設(shè)備服務(wù)等。發(fā)展勢頭最旺時，Red Bend 在全球手機 FOTA 市場份額占比 71%，排名全球第一。

2013 年 11 月，Red Bend 正式召開車載軟件管理戰(zhàn)略發(fā)布會，并展示了電子設(shè)備新產(chǎn)品“vRapid Mobile Fuse”，可以對汽車電子控制單元和 M2M 模塊等微型實現(xiàn) OTA，同時計劃聯(lián)合 Borqs 公司研發(fā)可以持續(xù)更新的智能車機 IVI 系統(tǒng)軟件管理方案，算是吹響了進軍汽車 OTA 市場的號角。

手機與汽車進行 OTA 的不同之處在于，手機通過一個 CPU 驅(qū)動，而汽車則通過 ECU 驅(qū)動，早期的車輛只有一個發(fā)動機 ECU。

發(fā)展到后來，一臺車上通常有幾十上百個 ECU，這為 OTA 帶來挑戰(zhàn)。

為了解決這些問題，Red Bend 與 NXP 聯(lián)合開發(fā)了“軟件更新網(wǎng)關(guān)”，可以為整車的所有 ECU 提供安全的 OTA 操作，而不必在意 CPU、內(nèi)存和網(wǎng)絡(luò)資源大小。

這套 OTA 解決方案可以將處理器安裝在車輛的網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)內(nèi)，從而消除了對互聯(lián)網(wǎng)連接的遠程信息處理單元的需求，以及 flash 更新所需的車輛停機時間。

通俗地理解就是，可以進行整車 OTA 且不會耽誤車主太長時間。

當時的 Red Bend 相當于一家 Tier 2，要想進軍汽車行業(yè)，還需要一個諳熟汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)律且手握 OEM 資源的供應(yīng)商，以及大量的資金。

一直是寶馬、路虎、奔馳等品牌音響供應(yīng)商的哈曼此時也看到了汽車 OTA 的廣闊前景，同時正需要在汽車軟件系統(tǒng)管理和在線升級上進行補齊短板，二者走到了一起。

2015 年 1 月，哈曼以 1.7 億美元的交易額收購了 Red Bend。

哈曼公司毫不避諱地在收購聲明中稱，收購 Red Bend 公司的目的在于其 OTA 技術(shù)，這種技術(shù)可以“滿足車聯(lián)網(wǎng)的需求”。

并入哈曼旗下后，Red Bend 很快有了第一個合作伙伴——特斯拉。

關(guān)于特斯拉和 Red Bend 為何走到一起的原因，雙方并沒有詳細地公開解釋。

從 Red Bend 的汽車 OTA 業(yè)務(wù)發(fā)力時間和移動設(shè)備固件更新經(jīng)驗看，或許特斯拉看中的還是對方的技術(shù)實力。

總之，為了更安全地在 2015 年推出 Autopilot 7.0，特斯拉與 Red Bend 開始合作。

Red Bend 之后，更多的汽車 OTA 供應(yīng)商開始出現(xiàn)，比如 Arynga、Movimento 等。

再后來，Tier 1/Tier 2 們?nèi)?a href="http://www.ttokpm.com/tags/博世/" target="_blank">博世、大陸、德爾福、Airbiquity 和 HERE 等，開始通過收購或自研的方式涉足 OTA 技術(shù)，并最終被福特、沃爾沃、豐田等車企采用，一場汽車 OTA 大戲才算迎來了真正的主角。

車企廣泛布局

特斯拉之后，車企開始廣泛布局 OTA 技術(shù)。

2016 年 11 月，豐田在一項名為“Connected 戰(zhàn)略說明會”的活動上宣布，將采用以無線通信方式更新 ECU 的 OTA 軟件服務(wù)，第一時間修正車輛控制單元存在的漏洞，同時還可以通過 OTA 服務(wù)提供新功能。

2019 年 3 月，電裝與豐田汽車、豐田通商共同對 Airbiquity 進行投資 1500 萬美元，進一步加強 OTA 系統(tǒng)的研發(fā)。

2017 年 1 月，大眾宣布將使用 OTA 技術(shù)創(chuàng)造“功能化需求”，通過訂閱或者試用等方式向消費者提供試用商品，比如基于軟件升級的導航和其他連接服務(wù)，以讓消費者決定是否要針為車輛的新功能投入更多金錢。

2017 年 5 月，福特宣布將采用 OTA 技術(shù)進行軟件升級，為搭載?Sync 3?的 2016 款車輛新增 Android Auto 及 Apple CarPlay 系統(tǒng)。

這個決定看起來執(zhí)行得不錯，到 2019 年 11 月時，福特再次宣布一項計劃，準備在 2020 年的大部分新車上增加 OTA 的更新能力，升級范圍“將是從前保險杠到后保險杠的更新”，可以和汽車計算機模塊一起工作，控制汽車上的大部分內(nèi)容。

沃爾沃同樣是 OTA 技術(shù)的支持者。

2017 年 7 月，地圖服務(wù)商 HERE 與沃爾沃簽訂長期合作協(xié)議，為部分被選定的沃爾沃車主提供通過 OTA 實現(xiàn)的車載地圖升級服務(wù)。

這項服務(wù)涵蓋的車型包括沃爾沃 XC90 、S90、V90 Cross Country 及新款 XC60。

“如果一輛車沒有賬號系統(tǒng)、云服務(wù)、數(shù)據(jù)讀取、存儲和數(shù)據(jù)訓練，想要做自動駕駛簡直是空談。但今天我看到，傳統(tǒng)汽車廠商沒有整車 OTA，沒有數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)收集。這是我能看到一個很嚴重的問題。”

這是兩年前理想汽車創(chuàng)始人李想的觀察，這說明當時車企已經(jīng)開始意識到 OTA 對實現(xiàn)包括自動駕駛在內(nèi)的功能迭代的重要性。

如今，蔚來、小鵬、理想等造車新勢力正在踴躍發(fā)展 OTA，上汽、比亞迪的部分車型如榮威 RX5、全新一代唐也在積極布局。

車企幾乎每場發(fā)布會必談 OTA，否則給人的感覺就是車不夠智能。

2017 年 12 月，上汽集團啟動了號稱史上全球最大規(guī)模的 OTA 升級，包括榮威 RX5、RX3、i6 和 MG 旗下多款車型共 40 萬輛汽車陸續(xù)完成升級，將搭載的包括導航、AI 語音控制、出行娛樂等功能在內(nèi)的“斑馬智行”解決方案升級至 2.0 版本。

汽車 OTA 的核心基石

據(jù)不完全統(tǒng)計，截至目前，除了即將上市的大眾 ID. 3、福特北美部分車型，能夠?qū)崿F(xiàn)整車 OTA 的車大約有 10 款，分別為特斯拉 Model S/X/3、蔚來 ES8/ES6、比亞迪秦 Pro、小鵬 G3、理想 ONE、全新一代寶馬 X5 和凱迪拉克 CT5。

這些車型的背后，幾乎都有一個全新的電子電氣架構(gòu)在支持。

電子電氣架構(gòu)又名 Electrical / Electronic Architecture，最早由德爾福提出，目的是通過劃分不同功能域的方式來集中控制不同 ECU。

后來博世提出了六個發(fā)展階段，細化了電子電氣架構(gòu)將從分布式向車輛集中式演變的過程。

在供應(yīng)商提出理論和設(shè)想之前，特斯拉等一些車企已經(jīng)大干起來。

特斯拉的三款車的電子電氣架構(gòu)在不斷變化，從 Model S 的分布式到 Model 3 的集中式架構(gòu)，ECU 控制模塊越來越少，為便捷的實現(xiàn)整車 OTA 奠定了基礎(chǔ)。

現(xiàn)在，這三款車已經(jīng)可以針對續(xù)航、儀表優(yōu)化、自動駕駛輔助等功能進行全面的 OTA 升級。

由蔚來北美產(chǎn)品及信息安全團隊和蔚來中國團隊打造的電子電氣架構(gòu)擁有超過 60 個 ECU，同時采用了千兆以太網(wǎng)作為內(nèi)部傳輸總線。

蔚來 ES8 和 ES6 基于這一架構(gòu)，可以實現(xiàn)對車載信息娛樂系統(tǒng)、空調(diào)天窗、動力電池預(yù)熱功能和充電邏輯等的 OTA 升級。

傳統(tǒng)車企的嘗試也陸續(xù)啟動。

2018 年 10 月，大眾宣布將 MEB 平臺，該平臺采用名為“E3”的電子電氣架構(gòu)，將車輛大部分的 ECU 集中到核心的中央計算平臺，控制程序只需涉及一種匯編語言進行編程。

首款基于 MEB 平臺的車型大眾 ID.3，將減少模塊數(shù)量，通過以太網(wǎng)而非傳統(tǒng)的 CAN 總線連接各種組件并進行 OTA 升級。

2019 年 5 月，通用汽車發(fā)布了新一代電子電氣架構(gòu) Global B，品牌旗下車型凱迪拉克 CT5 成為通用首款搭載這一電子電氣架構(gòu)的車型。

凱迪拉克 CT5 可以針對車載娛樂系統(tǒng)、智能互聯(lián)系統(tǒng)等軟件模塊，以及傳動系統(tǒng)、底盤系統(tǒng)、電氣化控制系統(tǒng)在內(nèi)的固件電子模塊，整車共計超過 30 個控制模塊進行 OTA 升級。

可以說，電子電氣架構(gòu)已經(jīng)成為整車 OTA 的核心基石。在沒有研發(fā)出電氣電氣架構(gòu)之前，傳統(tǒng)車企要實現(xiàn)整車 OTA 幾乎是不可能的事。

在這條路上，特斯拉從 2012 年便開始推出了 Model S，而傳統(tǒng)車企寶馬、凱迪拉克近兩年才發(fā)布了首款具備整車 OTA 能力的車型。

今天，整車 OTA 已經(jīng)成為部分車企手里的王牌，未來也將有更多車企對此進行布局。

雖然沒人能確切地說智能汽車一定會替代傳統(tǒng)車輛，但有一個手機行業(yè)的前車之鑒放在那里，所有汽車人都應(yīng)該小心翼翼，不至于在未來某天被新事物打到在地。