揭秘理想的整车电子电气架构

admin 2022年5月27日21:08:55IoT工控物联网评论19 views2268字阅读7分33秒阅读模式

2020年,当我们谈论整车电子电气架构(下文简称EEA)的时候,还是谈论分布式架构到域控架构的升级,关于中央计算单元+区域控制器架构,感觉还是遥不可及,按照博世定义的电子电气架构发展阶段(如图1所示),至少还有大几年的时间。

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图1 博世定义的EEA发展图

然而,两年后的今天,我们眼看各个主机厂的中央计算单元架构都要纷纷落地了,例如小鹏的X-EEA3.0中央计算平台+区域控制架构、广汽埃安的中央计算平台架构——星灵架构、长城的计算平台架构GEEP3.0、理想的LEEA3.0等(如图2所示)。

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图2 各家的EEA3.0中央计算单元架构


01.
理想EEA架构的迭代

与其他主机厂一样,EEA更新的目的就是为了解软硬件不通用、软件不可迭代、应用功能固等问题,实现软件复用、快速迭代、快速部署。

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图3 架构更新的关键点

理想的EEA发展分三步走,从分布式架构开始,过渡到域控架构,再到重要中央计算单元架构,如图4所示。

分布式架构主要应用在理想ONE,主要围绕NOA自动驾驶控制器和 HU智能座舱控制器展开。

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图4 理想EEA发展

域控制器架构将搭载在L9车型上,整车分为三个控制域:中央控制域控制器、自动驾驶域控制器、智能座舱域控制器。中央控制域控制器(如图5所示)包含动力、车身、部分底盘的功能,主要融合了车身控制器和中央网关,主控芯片为恩智浦最新的S32G车规级芯片,并且部硬件、系统、软件的均为理想研发。

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图5 L9的中央域控制器

另外自动驾驶控制域是基于主流的的英伟达Orion来构建的,并且使用了两片origin芯片,智能座舱域控制器是基于高通的8155构建的,也使用了两片。


02.
理想的中央计算平台+区域控制架构

理想的域控架构之后的下一代就是中央计算平台+区域控制器架构,并且会加入800V快充技术。中央计算平台(CCU)与特斯拉FSD的思路一样,将智能座舱控制和自动驾驶控制,以及车辆控制融合到一个控制器中,但是目前还不清楚是各个功能分离成不同的PCB板,还是全部融合到一块PCB板上。

CCU的功能架构如图6所示,CCU将车辆控制、自动驾驶、智能座舱多域融合,硬件资源共享,数据实时共享。在硬件上采用各领域内最先进的芯片,并通过高带宽低时延Switch级联,实现算力扩展和多域融合;软件方面具有高安全,硬实时OS, 中间件及应用运行环境,软件的性能参数如图7所示,具有延时低、高算力等特点。

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图6 CCU的内部功能架构

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图7 CCU内部软件的性能参数

区域控制器主要实现数据和能源网关的功能,实现减少线束、能源智能化管理、控制器软件化,以及实现SOA,软硬件解耦、控制IO虚拟化、服务化。通过若干个区域控制器和CCU实现环网架构。

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图8 区域控制器内部简图

区域控制器的内部硬件简图如图8所示。从图8来看区域控制器应该是基于域控架构中使用的NXP S32G的迭代,具有高低边开关、E-fuse等控制,在通信方面有8路CAN、6路Lin和2路以太网。

PCIe网关可以满足满足算力芯片之间的实时大数据交互;解决高带宽、低延时的痛点需求,实现任意端到端之间的数据传输带宽在20Gb/s以上,并且具备物理隔离。

TSN网关具备CAN/CANFD/LIN到以太网的双向协议转换功能,可以实现TSN协议中的NC/EE/BE不同优先级数据流转发和数据交换。

除了架构的升级外,在OS自研,软件自研方面,理想也有布局。为了实现对客户的需求进行快速响应,并且可以进行算力资源优化来提升用户体验,另外也是为了抓住软件定义汽车时代的汽车灵魂。

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图9 软件自研规划


03.
总结

不管是新势力还是传统主机厂,这两年都纷纷对自家的EEA架构进行大刀阔斧的革新,都瞄准中央计算单元架构而去,基本明年都可以落地到量产车型上,从架构理念的先进性,以及主要控制器的主控芯片的先进性来说,都是可圈可点的。

但是先进架构的掌控能力,性能释放的能力,以及软件功底才是对各家主机厂的真正考验,并且仅仅是开始,对架构的掌控以及运用需要不断地摸索、磨合、迭代。这才是各主机厂下阶段的重中之重。

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