汽车智能化、电子化程度的不断提高,这是大背景,这个大家肯定没异议。毕竟客户爸爸们现在很喜好,未来会更喜好。
这时候来了三批工程师要搞定这个事,他们首先要办理的便是怎么把车上这么多电子设备连接起来,这个设计过程便是电子电器架构
所谓「电子电气架构」,大略地说便是把汽车里的传感器、中心处理器、电子电气分配系统、软件硬件通过技能手段整合在一起。通过这种架构,可以将动力总成、驱动信息以及娱乐信息等,转化为实际的电源分配的物理布局、旗子暗记网络、数据网络、诊断、容错、能量管理等电子电气办理方案。

普通来说,汽车是一个软硬件结合的产物,如果把它比作是一个人,「四个轮子+一个沙发」是身体,电子电气架构就相称于神经系统,卖力完成各个部位的连接,统领全体身体的运作,实现特定功能。
首先是一群抱着“机器定义汽车”思维的传统车企工程师开始动作了。增加电子掌握单元(ECU)、增加传感器、增加仪表。要连接了咋么办。哪两个东西之间有需求,就加根线呗。
传统的车上电气系统,大多采取点对点的单一通信办法,相互之间很少有联系
但随着系统变繁芜情形不对了,布线系统变得非常弘大, 一辆传统连接的汽车中,导线总长度可以达到2000多米,电气节点可以达到1500多个。导致线束材料本钱剧增,可靠性骤减。系统不可持续了。
又来了一群抱着“硬件定义汽车”思维的车企工程师开始寻思了,打算机硬件里不是有总线嘛,能不能借鉴下,大家都先连在几根粗线上。
总线技能可以大略理解为高速公路,路上所有的车(信息)都走一段高速,降落道路(线束)本钱。
为简化线路连接,提高可靠性、利于各装置之间的数据共享,以汽车分布式掌握系统为根本的车载网络总线技能发展起来了。
汽车总线技能的优点是在统一运用层协议和数据定义的根本上,可以使之成为一个“开放式系统”,具有很强的灵巧性。对付任何遵照上述协议的供应商所生产的掌握单元都可轻易添加入该网络系统中或者从网络系统中拆除,险些不须要做任何硬件和软件的修正,这完备符合当代汽车平台式设计的理念。因此汽车电子掌握采取网络化设计可大大降落设计本钱。
当然行人或者自行车(数据)移动的过程对路(线束)的需求不同,不同设备之间的通讯也有不同需求,有些要高可靠,有些要大容量,有些要抗滋扰。这也催生了大量的汽车网络如LIN,CAN,CAN FD, FlexRay,MOST,汽车以太网的百家齐放。
综合考虑功能和位传输速率等成分现有的汽车通信网络大致可划分为ABCDE类网络:A类网络紧张运用于低速场合,通信速率不超过10kb/s。目前A类网络中运用最广的是LIN总线。LIN总线标准是由LIN协会制订的专门用于低速网络的低本钱网络办理方案。B类网络紧张运用于实时性哀求不高的场合,通信速率一样平常为过10~125kb/s。以前有低速CAN,J1850和VAN等多种,目前低速CAN总线成为B类网络中的主流。C类网络紧张运用于实时性哀求较高的场合,通信速率一样平常为125~1000kb/s。目前C类网络中紧张有高速CAN,FlexRay个中仍属高速CAN利用较为广泛,普遍运用于动力、底盘、发动机等领域的掌握。D类网络紧张面向多媒体、导航系统等领域,网络的数据传输速率为250kb/s~400Mb/s。目前的D类网络总线有IDB-1394和MOST。两者目前在量产中是并存关系。E类网络紧张面向成员的安全系统以及车辆被动安全领域。目前紧张的E类网络主流为Byteflight,其最高传输速率10Mb/s。特点是强调高安全性。
可问题又来了,这高速公路是修了,本钱也节省了,可这道路上的交规(总线协议)是几个山头(ECU供应商)定出来的,不许可你变革。最多两年变一次(整车开拓周期)。还有一种情形是本来走自行车的现在要走卡车了,这路面又支持不明晰,部分总线比如LIN,CAN并没有很高的容量扩展性。需求变革了,基本就只能让客户爸爸等两年换一辆车了。
这个时候抱着“软件定义汽车”思维的工程师跨步走来,看着他们彷佛要做软件了,实际他们第一件事还是尽可能的要折腾下硬件,便是在把尽可能多不同的总线合并(所有路都按照一个标准建筑),其余尽可能多的合并掌握器(哪有那么多山头,交通部全中国就一个),这样后面有个啥世博会,马拉松啥的,我可以根据需求统一变革,适应各种需求。
博世电子电器架构研究研究
这里还是要再专业点描述这个问题,在软件定义汽车思维下有三个主要的关注点
硬件本钱进一步降落:相同功能需求下,减少 ECU(电子掌握单元)数量,可以降落 ECU 物料本钱,另一方面也进一步减少了整车线束利用量。Model S 线束约 3 公里长,而 Model 3 缩短了近 1 倍。硬件抽象:此前的供应体系是供应商将「软件+零部件」打包卖给主机厂,软硬件的耦合很深,议价能力差,测试调试苦难。特斯拉的牛叉在于软件基本自己写,即便改换硬件供应商,也不会显著影响软件功能的支配。
OTA升级:在硬件抽象的根本上,特斯拉可以通过 OTA 的办法进行新功能的更新下放,以及对车辆状况进行良好监控,降落维修本钱。整车软件开拓变得更多样化,更大略。
一个最经典例子:特斯拉通过 OTA 办理制动间隔过长的问题。彼时 Consumer Reports(消费者报告)发布的特斯拉 Model 3 测评中指出,这台车的 60mph-0 刹停间隔并不理想,达到了 46.33 米,但是经由 OTA,Model 3 的刹车间隔得到了显著提升。
刚才说了有三批工程师来办理这些问题,目前第二批工程师代表了主流的主机厂,而第三批工程师代表了Tesla等新兴的车企。主流主机厂看Tesla不眼馋嘛?家大业大干不过他?还真是。。。
阻碍帝国发展的是帝国本身,软件定义汽车实质就不是一个技能问题表面上,车子都是整车厂造出来的,但这并不虞味着车上的所有技能都是由整车厂研发的,供应商才是大部分技能的幕后元勋,而「整合」才是整车厂的主要任务。汽车工业百年景长,早已形成完备且繁芜的供应商体系,比如我们常说的一级供应商、二级供应商、三级供应商。。。。
如此多供应商的加持,看起来更牛逼了。旧时期看着是一只军队,新时期里就变成了乌合之众。车企转型须要自身有足够强的研发能力,还得和供应商不断博弈,付出大量的人力物力财力,还须要经由一个比较长的磨合期,才能真正在量产车上落地。
更主要的,欲练此功,必先自宫,主机厂们担心特斯拉的这种设计趋势会淘汰掉他们数十年来造就起来的零部件供应链。谁能想到有一天,曾经让主机厂安逸发财的供应链成为阻碍其创新的绊脚石?
大众、丰田、上汽等传统整车厂,体量巨大。在电子电气架构上动刀子 , 如果不堪利,谁来为卖力?轻则影响公司未来几年产品的销量,重则事关死活。而且,难免会因此而触犯别人的利益,实行阻力很大。
特斯拉体量小得多,也没什么历史包袱,因此可以直接上手去做。而马斯克个人秉承的第一性事理的思维办法以及超强掌握欲,多年以来,公司坚持创新自研、垂直整合,已经是这家公司的深刻烙印。特斯拉在电子电气和软件层面的上风,并不是有时。
传统车厂也在行动:大众开拓了自己的 MEB 纯电动平台,同时斥巨资成立软件中央,提升自己的软件能力,与此同时,大众设计了全新的 E3 电子架构,操持将 70 个 ECU 减少到 3 个域掌握器。去年 5 月,通用汽车发布了新一代电子电气架构,支持整车 OTA。宝马也在全新一代产品(3 系、X5、X7)都已经可以支持整车 OTA,如果不是在电子架构层面做改变,这个特性是很难实现的。中国的头部 OEM 都在积极开拓下一代的电子电气架构,并且在 2022 年旁边实现新一代电子电气架构的平台化。
趣闻:量产过程,不是自动驾驶工程师不努力,而是臣妾做不到哈如果你知道整车开拓流程,一定知道“冻结”这个观点,关键接口,关键零部件在每个小迭代周期都会进行冻结,以坚持各个块线的互助和同步推进。
没有OTA或者域掌握器之前,智能驾驶功能必须要等到底盘性能完备冻结才能开始进行标定、调教和测试,虽然多数时候会分多个迭代过程,进行多个周期的调试,但不管哪个周期,智能驾驶功能永久是拍在末了的。一旦前面的某些开拓涌现了延期,在量产前最焦急最痛楚的便是智能驾驶工程师,由于压缩的基本都是他们性能提升和测试的韶光。
自动驾驶的研发周期理论上就不可能和整车研发周期契合!无论生物发展还是汽车制造基本都一个道理:大略构件每每会优先产生并投入事情,以支持繁芜构建的产生,骨架,心肺,每每都会优先形成性能并支持大脑器官的发育,后者的成熟周期每每是最长的。不同器官须要处理的任务维度不同,因此繁芜度也不同
就像小宝宝,如果它脑袋在出了娘胎后就不发展(传统电气架构),那牛津大学也要在娘胎里读了。虽然骨架,肌肉,心肺都可以在出生前健全,但10个月韶光脑筋的核心功能是好不了的,他须要对接外部环境。但如果可往后天学习,那ok了,差不多时候我就可以从娘胎里出来了。
OTA或者域掌握器的产生,为自动驾驶等功能开释了更多空间和韶光,让其开拓周期和测试周期得到必要的保障。
你以为结束了?软件定义汽车的工程师刚刚完成了第一步!把硬件折腾清楚了,充其量便是车的硬件基本可以和一台电脑或者一部手机比较较了,可这些东西可以真正事情起来还缺个操作系统哈(什么android,Windows,Linux),那汽车的操作系统是什么?下篇将会先容。