作為一個(gè)科技愛好者，最熱愛的是智能硬件、智能汽車、虛擬現(xiàn)實(shí)。寫這個(gè)系列，是為了梳理這幾年的所學(xué)、所思、所想，從而形成一個(gè)完整的知識(shí)體系，供大家參考。將講述關(guān)于產(chǎn)品、技術(shù)、商業(yè)在汽車領(lǐng)域的現(xiàn)狀與未來。

對(duì)于汽車電子相關(guān)的從業(yè)者，一切以電子電氣為導(dǎo)向，了解、學(xué)習(xí)、判斷電子電氣架構(gòu)的發(fā)展對(duì)于自身產(chǎn)品未來的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系、發(fā)展趨勢(shì)才能有比較直觀的理解。

當(dāng)我們說電子電氣時(shí)，我們?cè)谡f什么？

電子電氣架構(gòu)是一個(gè)抽象的概念，定義汽車電子部件之間的關(guān)系，及所有的電子部的邏輯功能之間的關(guān)系，以及設(shè)計(jì)和維護(hù)這些電子部件的各種原則。

電子電器架構(gòu)的開發(fā)也遵循《車規(guī)和AEC-Q是什么關(guān)系？》中講的ISO26262的“V“形開發(fā)過程。

電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)解決的4個(gè)核心問題

1. 通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/h3>

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚褪瞧嚿系母鱾€(gè)控制器之間的通信關(guān)系，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋪碓O(shè)計(jì)控制器之間的通信關(guān)系。比如網(wǎng)狀拓?fù)洹⑿切瓮負(fù)?、環(huán)形拓?fù)?，更多情況是在不同的領(lǐng)域中使用了不同形態(tài)的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)形態(tài)。異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)必然帶來網(wǎng)關(guān)、協(xié)議轉(zhuǎn)換，以及根據(jù)物理特征不同采用不同的消息形式。

2. 電源網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/h3>

即然是電子電氣，那么所有的設(shè)備都面臨著供電的需求，車輛上的控制器、傳感器、執(zhí)行器等加起來要有幾百個(gè)，所有的供電都需要實(shí)體線的連接，汽車?yán)锩娴木€束和相關(guān)的各種保險(xiǎn)絲、繼電器，在車身上的布置與物理連接關(guān)系就構(gòu)成了電氣拓?fù)?。在以太網(wǎng)技術(shù)普及過程中POE會(huì)被引入，特斯拉也通過重新設(shè)計(jì)電纜結(jié)構(gòu)來優(yōu)化電氣拓?fù)洹?/p>

3. 邏輯拓?fù)洌üδ芘c技術(shù)架構(gòu)）

用來描述汽車的各個(gè)功能如何劃分，哪些功能在哪一個(gè)區(qū)域中，哪些子功能安排在哪一個(gè)控制器中。這里面包含硬件產(chǎn)品的再組合，軟件功能的重新分配。

4. 軟件模型

對(duì)于基礎(chǔ)軟件和應(yīng)用軟件進(jìn)行描述，AutoSAR標(biāo)準(zhǔn)定義了基礎(chǔ)軟件以及他與應(yīng)用軟件之間的標(biāo)準(zhǔn)接口，包含硬件抽象軟件、驅(qū)動(dòng)、操作系統(tǒng)、通信軟件等，應(yīng)用軟件分為功能軟件與控制軟件。

電子電氣還會(huì)定義與空間、安裝等相關(guān)的內(nèi)容，但對(duì)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)進(jìn)入的人員來說可以暫不關(guān)注。

當(dāng)我們討論功能劃分，所謂的功能是什么？

當(dāng)我們討論功能劃分時(shí)，是在討論汽車的車身域、動(dòng)力域、底盤域、娛樂域、自動(dòng)駕駛域的軟件、硬件等功能如何組合、連接。

對(duì)于互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入者，娛樂域和自動(dòng)駕駛域相對(duì)直觀不再介紹，對(duì)于其它的三個(gè)域的內(nèi)容作個(gè)區(qū)分。

• 動(dòng)力域指給道路上的車輛提供功率的一組部件，其中包括發(fā)動(dòng)機(jī)，變速箱，軸和車輪。能量管理、熱管理、性能優(yōu)化、車載充電、智能節(jié)點(diǎn)，車輛行使信息、發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)、電池、變速箱數(shù)據(jù)、發(fā)動(dòng)機(jī)管理。它還包括一些特殊的傳感器通過測(cè)量各種部件的流量，壓力，速度，扭矩，角度，體積，位置和穩(wěn)定性從而改善駕駛環(huán)境，減少污染。
• 車身域包含車內(nèi)燈光、大燈、轉(zhuǎn)向燈、車窗、雨刮、座椅、PE、門把手、門、后備箱、暖氣、制冷，車身控制模塊。車身域?qū)νㄐ艑?shí)時(shí)性要求較低。
• 底盤域包括支撐動(dòng)力系統(tǒng)的內(nèi)部框架，以及除發(fā)動(dòng)機(jī)以外的所有驅(qū)動(dòng)部件 – 包括制動(dòng)器、轉(zhuǎn)向和懸架。

不同的功能域中，通常包含哪些ECU？

在電子架構(gòu)的發(fā)展中，有新的ECU出現(xiàn)，也有老的ECU消失。更有同一個(gè)ECU有可能被分布在不同的域中。

隨著自動(dòng)駕駛的發(fā)展，域間通信的要求越來越高，而隨著汽車電動(dòng)化的發(fā)展，不同的域也有開始進(jìn)行融合，所以對(duì)于ECU的位置不要過于教條。

當(dāng)我們定義產(chǎn)品時(shí)，首先需要從電子電氣結(jié)構(gòu)中切割出，我們產(chǎn)品所在的位置，以及可能的與其它域之間發(fā)生的關(guān)系。

當(dāng)討論電子電氣架構(gòu)時(shí)，怎么評(píng)估決策的正確與否？

電子電器架構(gòu)的設(shè)計(jì)從過去由Tier1主導(dǎo)，變成完全由車企主導(dǎo)開發(fā)。傳統(tǒng)的電子電氣架構(gòu)是完全分布式的方式，而新的電子電氣架構(gòu)相對(duì)比較被大家認(rèn)可的是Model 3 和大眾的 ID.3。它們的主干網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)控制，并且全車 ECU 集成到了幾大域控制器之中。

在滿足用戶功能需求的基礎(chǔ)上，電子電氣架構(gòu)最為重要的判斷標(biāo)準(zhǔn)有：

1. 是否有利于車企縮減成本
2. 是否有利于減輕車身重輛
3. 是否有利于車輛信息安全
4. 是否有利于配置的靈活性

用戶的功能需求的增長(zhǎng)主要體現(xiàn)在電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的帶寬、實(shí)時(shí)性、可擴(kuò)展性等方面，比如Flexray、most、ethernet的在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞呐渲谩?/p>

從下圖可以看出，電子產(chǎn)品成本占整車比例已經(jīng)從上世紀(jì) 70 年代的 4%，成長(zhǎng)到現(xiàn)在的 30%左右。車企通過整合冗余的計(jì)算單元、調(diào)整網(wǎng)關(guān)位置、減少線束長(zhǎng)度、改變線束結(jié)構(gòu)、減少設(shè)備間接插件、減少汽車生產(chǎn)裝配復(fù)雜度來降低成本，已經(jīng)是第一優(yōu)先選擇。

汽車輕量化對(duì)于汽車的能量、性能、續(xù)航、駕駛體驗(yàn)都有重要影響。ES8整備重量2460KG，而白車身重量335KG。對(duì)于一輛汽車而言車身重量占比不到14%，汽車線束重量大概占整車重量5%。減少線束長(zhǎng)度、優(yōu)化部署、整合ECU、探索新形線束、供電與信號(hào)同線束傳輸，都會(huì)有助于汽車輕量化。

驅(qū)動(dòng)電子電氣架構(gòu)發(fā)展的動(dòng)力？

驅(qū)動(dòng)一切發(fā)展的核心動(dòng)力的需求，對(duì)于電子電氣架構(gòu)的發(fā)展，最核心的發(fā)展動(dòng)力是以下幾點(diǎn)：

• 信息娛樂系統(tǒng)對(duì)帶寬、聯(lián)網(wǎng)、交互體驗(yàn)日趨增長(zhǎng)的需求。
• 自動(dòng)駕駛系統(tǒng)對(duì)新傳感器、對(duì)深度學(xué)習(xí)、對(duì)大數(shù)據(jù)的、對(duì)云計(jì)算的依賴。
• 電動(dòng)汽車的發(fā)展，對(duì)動(dòng)力、車身、底盤功能的重新組合與融合的需求。
• 車企對(duì)遠(yuǎn)程升級(jí)、診斷，降低維護(hù)、服務(wù)、召回成本的需求。
• 車企對(duì)成本電子電器成本的控制的需求。

總結(jié)

下期文章將介紹汽車電子電氣架構(gòu)的發(fā)展，以及對(duì)未來汽車電子產(chǎn)品方向的影響。

本文由 @updatedb 原創(chuàng)發(fā)布于人人都是產(chǎn)品經(jīng)理。未經(jīng)許可，禁止轉(zhuǎn)載

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