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高压电气元件系列 | News Center

轿车电子电气架构进化的终极方针是什么?答案就在这儿

发布时间:2022-04-20 11:40:16 来源:环球体育bet

  跟着人们对轿车功用要求的不断进步,越来越多的轿车电子/电气(E/E)架构体系被集成到轿车中,成为智能交通、自动驾驭、智能城市等更广泛生态体系的组成部分。轿车职业自动化水平的大幅进步,也为轿车E/E架构的展开带来若干要害机会。

  商场研究机构的数据标明,2018年轿车电子/电气架构商场的价值为632亿美元,估计在2018年到2026年期间将以9.9%的复合年添加率添加。这一添加首要归功于轿车、联网轿车以及自动驾驭的电气化程度的不断进步。此外,ADAS、DMS、HMI、V2X技能中摄像头、传感器运用的添加对轿车电子/电子架构商场也发生了积极影响。

  奔跑创造晰国际上第一辆三轮轿车,此刻的轿车底子谈不上有什么E/E架构,完全是机械操作。直到20世纪30年代,当制造商开端供给真空管收音机时,第一批轿车电气部件才面世。即便到了20世纪50年代,轿车内也只要很少的电气设备,简直没有什么电子设备。经过几十年的展开,越来越多的电子电气体系逐步被运用到轿车中。

  国际上首款依据CAN总线E正式量产,这款车型选用了CAN总线体系,车内各ECU之间的传输速率为83.3~500kbit/s,用于发动机信号传输的CAN总线kbit/s。至此E/E架构才真实驶入展开的快车道。

  德尔福初次提出了E/E架构这一概念,并对发动机体系、车窗操控、车载文娱体系等悉数需求电子操控的软硬件进行体系规划和优化。此刻的E/E架构从底子上处理了轿车电子体系的通讯和功率问题,轿车的功用、舒适性、安全性变得越来越好。

  在轿车前史的大部分时间里,机械体系一向占有主导地位,但电气和电子体系的占比和杂乱程度也在稳步进步。

  现在,大多数车辆功用都是由电子部件和根本的E/E架构来辅佐或启用的。发动机办理、制动、转向、信息文娱以及其他舒适和便当功用都依赖于电气和电子体系。嵌入式软件也开端在车辆功用中发挥主导效果。现代轿车中简直包含数百万行代码,这些代码构成了从最先进的信息文娱、被迫安全功用到自动门锁等各种运用程序。

  毫不夸大地说,自动驾驭技能是推进轿车E/E架构高速展开的功臣。正是由于自动驾驭轿车的不断立异,轿车原始设备制造商(OEM)开端许多引进新一代轿车E/E架构,其间的缘由很大程度上源于快速添加的核算才干对传统ECU的处理才干带来了应战。比方,在2018年的时分,轿车需求在一眨眼的功夫传输15000条数据。而到了2020年,只是过了两年,这个数据量就跃升至10万条。

  更多的功用意味着比以往任何时分都需求更强壮的核算才干和数据传输才干。跟着轿车逐步成为一台超级核算机,传统的轿车架构不再有用,它的架构或根底需求彻底改变。此刻,只要依据会集核算的E/E架构才干更有用地支撑快速攀升的数据量和核算才干。此外,驾驭员辅佐体系(ADAS)和V2X技能的日益遍及也为轿车E/E体系结构商场的添加供给了助力。

  从博世的界说来看,现在的轿车E/E架构正在从分布式ECU架构向域会集方向进化,并终究向着中心会集架构方向展开。

  分阶段演进途径表现为:分布式架构将从模块化向集成化方向展开、域会集架构将从域操控会集式向跨域交融方向展开、中心会集架构将从车载电脑(中心核算渠道)向车-云核算(车端核算首要用于车内部的实时处理,而云核算作为车端核算的弥补)方向展开。

  轿车E/E架构一般指整车电子电气体系的总安置计划,行将轿车里的各类传感器、处理器、线束衔接、电子电气分配体系和软硬件整合在一起,以完成整车的功用、运算、动力及能量的分配。轿车E/E架构晋级首要体现在硬件架构、软件架构、通讯架构等三个方面。

  硬件架构晋级首要有利于进步算力利用率,削减算力规划总需求。其次,还有利于数据一致交互,完成整车功用协同。再便是能有用缩短线束,下降故障率,减轻车辆的质量。传统轿车的功用简略,与外界的交互较少,选用分布式ECU,操控芯片为MCU/MPU。现在的智能网联轿车,不只需求与人完成交互,还必须与外界环境乃至数据中心进行交互,有海量的非结构化数据需求处理,对车辆中心核算渠道的数据处理才干提出了极高的要求。为了应对这些应战,轿车硬件架构晋级势在必行。依据选用的架构,现在干流的硬件晋级途径可分为三种:分布式架构将从模块化向集成化展开,域会集架构将从域操控会集向跨域交融方向展开,中心会集式架构将从车载电脑向车-云核算方向展开。

  现在的轿车中选用的传感器、操控器和接口越来越多,自动驾驭也需求海量的数据用于实时剖析决议计划。比方,一个LiDAR模块就会发生约70Mbps的数据流量,一个摄像头将发生约40Mbps的数据流量,一个Radar模块也有约0.1Mbps的数据流量发生。一般,L2级自动驾驭将运用8个RADAR和3个摄像头,车内通讯最大吞吐速率超越120Mbps,全自动驾驭对吞吐速率的要求会更高。

  当车辆运用的LIN/CAN总线向以太网方向展开时,就很好地处理了车表里通讯所需的高速传输、低延时等功用需求,一起还能削减装置、测验本钱。依据Broadcom和博世的商场调查数据,到达平等功用条件下,经过运用非屏蔽双绞线(UTP)的以太网电缆和更小的紧凑型衔接器,车辆的电气衔接本钱最多可下降80%,线%。

  在轿车电子架构晋级的过程中,活泼着许多推手,他们从不同层面上为这一进程供给着加速度。

  半导体器材是轿车电气体系中的要害部件。在E/E结构中,这些细小的芯片能够在传感器体系、数据处理体系和车辆履行器体系等范畴找到。博世半导体将它们比作是体系感官和肌肉的一部分。

  以博世为例,其轿车电子产品就十分广泛,近些年更是推出许多用于电动轿车逆变器、用碳化硅(SiC)制成的极为高效的功率半导体,以及用于特别高功用、经济高效的雷达、激光雷达和驾驭员辅佐体系视频传感器的集成电路。

  其实,早在20世纪70年代,博世就现已凭仗其开发的依据电子产品的处理计划成为轿车职业立异的重要推进力。比方人尽皆知的ABS防抱死制动体系,便是博世在1978年创造的,并因而引发了一场轿车的数字革新。

  在轿车E/E架构演进过程中,其间一个趋势是将域整合到一个会集的核算机体系结构中,它们不再是具有多个离散ECU的体系,而是悉数封装在一个会集的域操控中。此模型需求无比强壮的软件功用,以及更多的代码重用和远程办理。据悉,博世现在约有3万名专家正在参加开发新的软件处理计划。

  在轿车职业,特斯拉是一个后起之秀,可是其许多立异的理念和“前卫”的做法,对推进职业革新起到了很要害的效果。广受重视的特斯拉Model3的E/E硬件架构现已是中心会集式架构,硬件模块首要包含自动驾驭及文娱操控模块(CCM,为FSD等芯片组成)和3个车身区操控器 BCMFRONT/LEFT/RIGHT等。CCM是整车最高决议计划者,接收一切辅佐驾驭相关的传感器,例如摄像头、毫米波雷达等,并办理各中心操控器。前车身操控器首要担任履行自动驾驭模块、座舱模块、压缩机及车前灯等。右车身操控器担任气囊操控、12个超声波泊车雷达、热办理、扭矩操控等。左车身操控器担任内部灯火、后电机操控、充电模块等。

  在很长一段时间内,研制轿车E/E架构归于Tier 1的专业范畴,而现在状况正在发生变化。跟着以华为公司为代表的国内一批造车新势力宣告进入轿车职业以来,越来越多的企业开端介入这一范畴,展开对新一代轿车E/E架构的研制。他们的进入对原有的轿车工业链格式带来了必定的冲击。华为提出的E/E架构是依据核算和通讯的CC架构,由智能座舱、整车操控、智能驾驭三大域操控器构成,归于跨域交融架构计划。

  在本年4月份的上海轿车展上,从华为展台上“把数字国际带入每一辆车”这句话中足以看出他的起点仍是很高的,在智能驾驭、智能座舱、智能网联、智能电动和智能车云等五个方面,华为都有了软硬件技能计划。

  顾客对轿车安全和软件功用的需求正以史无前例的速度添加。软件支撑才干的添加影响了信息文娱、用户体会、自动安全和车联网服务等,并为终究的全自动驾驭铺平道路。跟着对软件功用的需求添加,对算力的需求也相应添加。就像最新的iPhone需求添加更多的算力来运转一切新的运用程序相同,咱们也需求给轿车添加更多的算力才干完成最新的功用。现在,车辆中的软件、电子设备和操控单元的数量正以史无前例的速度添加。车辆中的大多数新功用都是依据软件创立的,例如ADAS、动力体系和信息文娱体系等。

  尤其是当轿车的功用规模从实时安全体系向交互式运用程序扩展时,轿车就逐步成为一个软件主导的体系。为此,在轿车职业普遍存在这样一个观念:

  未来的轿车将是一个软件界说的数字渠道。除了全自动驾驭、车联网、信息文娱体系等这些咱们能想到的新需求,这种体系结构还答应经过空中传送(OTA)将新软件代码分发到车辆来完成各种新功用。

  特斯拉是软件界说轿车的典型比如。与当今商场上的其他传统车企不同,特斯拉从一张白纸起步,其方针是规划一款由软件操控并在会集核算渠道上运转的轿车。眼下,特斯拉的轿车根本上被认为是一个软件界说的轿车,由于简直任何新功用或对现有功用的修正,它都能够经过无线发送软件更新来完成。

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