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2019智新峰会 爱驰汽车有限公司电子电器总监李史欢 智能新能源汽车电气化架构技术

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2019智新峰会 爱驰汽车有限公司电子电器总监李史欢 智能新能源汽车电气化架构技术

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来源:
节能与新能源汽车年鉴
日期:
2019/11/07 11:31
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2019年新能源汽车智新峰会暨《节能与新能源汽车年鉴》发行十周年会议在北京裕龙国际酒店举行。2019智新峰会聚集节能与新能源汽车领域权威专家、行业资深人士、地方政府负责人、代表性企业负责人等,围绕政策、标准、整车、动力电池技术、驱动系统、自动驾驶技术等焦点问题进行深入探讨与交流,勾勒出产业未来的走向与趋势,继而大力推动我国新能源汽车产业创新、健康、快速发展。

 

爱驰汽车有限公司电子电器总监李史欢作为嘉宾参会,发表《智能新能源汽车电气化架构技术》的主旨演讲。

 

爱驰汽车有限公司电子电器总监 李史欢

 

李史欢:各位领导、嘉宾、专家上午好,我是来自于爱驰汽车的李史欢,今天我给大家汇报的题目是智能新能源汽车的电气机构技术。爱驰汽车成立于2017年,英文名字叫做AIWAYS,我们名字联起来就是人工智能之路,智能出行生活方式。目前爱驰汽车三大汽车品牌。

 

AIWAYSU5这是首款爱驰纯电动SUV。

 

电子电器架构的发展趋势。说电子电器架构很多人说过这个图,这是关于博世的架构趋势,三代、六个阶段。第一代是分布式电子电器架构,这一加架构中每一个功能都有自己的控制模块,整车所有控制模块通过一个中央网关进行连接,来实现整车所有的的功能。当然了,分布式构成架构中会有一个演变的过程,逐渐这些控制模块之间会做一个集成。第二代电子电器架构叫做集合式电子电器架构,也是预控制式,这一代整车不需要这么分散控制模块只需要几个域控制器,动力总成域控制器,自动驾驶控制器,在中央集成这一代替也许会做演变,它的演变模式就是大的域控制器之间可以做进一步的融合。第三代的电子电器架构是整车电脑式,到了这个阶段连域控制器不需要了,整车所有都可以体现一个中央电脑,这个中央电脑也会做一个演变,随着云端的发展,之后的功能逐渐从整车端往后台云端发展。

 

这个预备是2015年,四年过去这个预测是否准?2019年博世更新了预测,跟之前相比总体而言差别不大,大家图中会有一些红色的控制模块,这个叫做区域控制器。功能域控制器按照这个控制器在整车上布置稳定来决定的,像我们在车前舱布置控制器,我们叫做前舱区域控制器,还有车门区域控制器,可以就近控制所在区域的输出,像执行器、电机、负载等等也会就近采集一些相关输入,开关、传感器等等这样带来一个比较大的好处,限速端所有连接都是就近连接,所以成本会有一些优势。

 

其实区域控制器的概念在十几年前就提出来了,为什么这几年才火起来了,这是因为区域控制器有一个很大的局限性。我们知道不同的公司电器件的布置方案不同,同一家公司不同车型布置方案也是不同的这造成了这个区域控制器很难通用化,也就是说这款车开发的区域控制器,很难用到另外一个车厂上,或者对于零部件供应商来说给整车厂A开发的产品很难应用到另外一家整车厂上,不管是整车上也好,零部件供应商也好他们对于开发这个产品意愿不是很强。为什么这两年又火起来了,因为有一家新的公司腾空出世了,打破现有汽车行业的一些常规。

 

这是特斯拉,这是特斯拉Model3网络拓扑图,它既非常强大功能域控制器,同时也有一些分布式的控制器,特别是在底盘、电子这一块,有独立的ESP、Ibooste么以及EPS,还有两个分辨区域域控制器,左车身域控制器和右车身域控制器,我们知道常规的车上EPP控制器都是独立,有一个控制器控制车的两个卡前来实现电子租车,而对于特斯拉来说两个卡前左、右域控制器来分别控制,首先是限速方面的节约,也可以做到冗余,这是单侧的控制器失效还有一个另外一个侧的控制器来实现。

 

经过前面的一些分析,最终电子架构究竟长什么样子,行业趋势来说,最终电子电器一定是混合式的电子电器架构,这个架构一定会有一个功能非常强大的中央控制器,可以支持云端的通信拓展,在车辆不同区域会有一些区域控制器,这些区域控制器可以充当局域网关,同时也可以支持就近的传感器以及及时解口,所有传感器通过一个高速以太网进行连接。

 

之前不同的架构做一些对比,有一些也提到了,像区域控制器加主干网的方式,最大的优势是成本低,因为限速的强度、重量、成本都有比较大优势,但是难度是资源比较受限,往往需要自我开发。

 

最左边的功能域控制器和主干网的架构,实处是实现难度比较大。假设原来有一个开发VC的团队,只要经过一些技术储备,很容易把这个产品扩展为一个动力的控制器,或者原来开发仪表的车次的团队,也是通过一定的方式去把它扩展为一个座舱域控制器,这是它的好处。当然了,现在很多整车厂也在研究,混合这两种方式的一个混合式的架构,包括奥迪、大众、通用他们都在研究,目前还是在研究中,没有在集体的产品中应用。

 

说完趋势分析,简单把这建立架构相关的一些关键技术做一些介绍。会把整个电子电器用到的关键技术分三大架构,首先是通用技术,主要是包含一些芯片、操作系统、人工智能和大数据,这些技术数属于通用技术,后面我也不展开了。另外一类我们是基础平台技术,像开发流程和工具,我们的车载总线技术、刷选、诊断、信息安全、远程通讯等等,还有一个非常重要的技术就是一些核心的零部件,像刚刚提到域控制器,车身电子域控制器,动力总成域控制器等等。

 

开发流程和模式。现在有一个比较火的说法是然间定义汽车。传统开发一款整车往往需要三年或者是四年的时间,这意味着什么,意味着车辆交互用户手上上面定义一些功能以及配置其实是三年或者四年前已经定义完了的,大家知道其实汽车电子行业发展非常快,三四年前比较领先的或者是前瞻的技术,到了三年之后就落后了所以为了满足新的开发模式中,我们一定要提了一个概念软硬件开发周期分离。所谓分离就是硬件的开发可以跟着整车开发流程走,但是软件开发一定是有需要自己独立的开发流程以及节奏。很多软件需求其实是在车辆上市之后才提出来的,也就是说整个软件开发是需要贯穿这个车的全产品生命周期的。

 

不断的迭代过程中我们会有新的需求出现,这些需求会通过设计、开发、测试,最终通过OTA方式部署存量车上,我也看过很多整车厂的开发流程以及产品诞生手册非常完善,但是里面有一个很大的问题,这些开发流程基本上到产品SOU+6以及+3就结束了,不满足全产品生命周期的开发模式,对于整车厂来说是需要思考的。

 

针对下一代电池架构技术来说,车载高速总线也非常重要。就是车载以太网。在车辆端的总线通信技术发展是非常慢的,如果对于我们传统IT行业,从80年代看总线出来了之后,一直没有什么大的进步。大家开总线跟以前传统车辆来说是够了,以前传统车辆车内交互这么多的需求,但是随着车连智能化以及网联化的发展,车内控制单元对信号交互越来越高,近车载以太网发展特别高,明年超高速10GB车载以太网的标准即将发布。

 

由于车载以太网的发展,有什么影响呢?1,诊断刷写技术,这是车载以太网在车辆应用最早也是最成熟的应用。为什么要引入基于车载以太网的刷写技术?车机软件比较大,有一些软件容量达到1G,如果还是基于传统看总线刷写大概需要16个小时,这显然是不能接触,很多是通过SUB刷写,但是又不是非常标准的车内的目前形式,如果我们引入百兆以太网这个时间可以缩短15分钟,虽然有一些长但是可以接受,如果我们应用下一代前兆以太网的技术可以把这个时间缩小到一分钟之内,这个优势非常明显了。

 

随着车载以太网的引入,还有一个带来的影响是我们把IT行业软件架构基于服务的架构引入到汽车中来,什么叫做基于服务的架构呢?目前我们车辆上所有的交互是面向信号的,所谓面向信号就是通讯、控制器,包括发送信号是一定的规律是有周期性的,发给所有的控制器,至于你需不需要其他不关注,而面向服务的概念恰恰相反,只有我的客户端对这个服务器端有这样的数字要求,我会发一个请求出去,而我的服务端收到这个请求之后才会把自己所搜集到的一些信息反馈给我的客户端,这样做有一个好处是,服务端可以把这样一个交互做为标准化的接口,做到软件更大程度的复用性。

 

目前SOA在车内应用两大领域:

 

1,车内互联网。

 

2,车外互联网网络。

 

如果我们想通过车载的摄像头获取一些车外的信息,像我们通过手机远程察看车辆周围状态,这个时候利用SOA软件架构就会比利用信号方便。

 

车外的高速通讯,就不得不提5G了。上周三大运营商发布了5G套餐,5G确实速度非常快,有人觉得这个5G套餐可以把所有套餐流量全部用完,因为5G有海量物联网通讯,包括它的高可靠、低延时的特性,这些特性对于汽车领域,像娱乐系统,自动驾驶功能等等都会带来非常大的帮助,特别提一下关于V2X,V2X对自动价值的意义,王教授提到的,有一个公示如果我们实现多场景L4级别自动驾驶,或者是L5级别全自动驾驶,单靠车辆感知系统这是远远不够,车辆装备太多摄像头、雷达也感知可见的物体,大家对于视觉外或者被遮挡的目标是无能为力,而V2X技术正好对这一块做了很大的补充,V2X的发展对将来自动驾驶是非常有意义的。

 

随着车外通讯技术的发展,还有一项技术非常重要,就是,OTA软件下载技术。我个人把FOTA场景分为三大块:

 

第一,主要用于解决软件的一些问题,也就是常常所说的修复Bug,这个功能和现在是有一些争议,也有很多的说法是,整车厂把车辆交互用户手里面之前,就必须经过很好的完善的测试,确保交互用户软件都是没有问题的。但这个说法对不对,这是一些仁者见仁智者见智,但是这个技术本身没有对错之分。

 

第二,新功能下载。之后的开发一定是软件分离,交互用户之后可能还有一些新功能上线,通过这个软件下载功能把它推送到用户手中。

 

第三,现有功能解锁。现在很多的配置纯粹通过软件实现,而这些配置很多整车厂是为客户收费的,像特斯拉的自动驾驶功能,其实所有硬件都是预装,如果客户想要这个功能就得要付费。带来一些比较有意思的场景,有一些场景在购车的时候并没有选这个功能,但是我们怎么样引导客户付费呢?我们可以采用一些稀有的方式,我们可以在一些特殊的日子或者节日里面推出一些适用,像客户免费使用一个月可以做一些体验,如果他觉得体验好,可能一个月之后付费愿意激活这个功能,如果觉得这个体验不好,一个月之后把这个功能再关闭掉。

 

对控制器的要求,具备FOTA控制器需要这个放区,一个备份失败另外一个备份区的软件可以使用,避免车辆因为FOTA升级带来了趴窝的现象。还有一个概念是信息安全。

 

安全在中文里面是两个字,就是安全。但是英文里面对应两个词,一个是Safety一个是Securiy,把整个安全技术归纳为四类,被动安全、功能安全、预期功能安全和信息安全。这四类安全嫂关注的场景和目的其实不同。

 

被动安全比较成熟,场景是碰撞保护,目的是汽车在发生碰撞的时候保护驾驶员不受伤的一种措施。

 

功能安全是电子电器的以及面临系统失效以及硬件失效的时候,将风险控制可接受的范围内。

 

预期功能安全,这是随着自动驾驶发展非常火的词,如果你做自动驾驶不知道预期功能安全完全落户了,预期功能安全关注三个场景:1,系统功能局限性。在一些封闭道路上是可以应用,但如果把这个功能在前置道路上开启会造成一定的威胁,这需要做系统功能的局限。2和3,驾驶员误用以及环境干扰,它的主要目的是规避因为系统局限和价值员的错误用导致不合理的风险。

 

信息安全,保证车辆不被网络入侵,引发安全问题以及信息泄露。

 

我把功能安全、信息安全和预期功能安全放在一起谈,因为这三块单位其实都有自己的相似点,他们都是技术+流程。针对三个不同安全自己各有自己的体系,做功能安全的时候,基础设施方面我们在系统成级考虑一些危害分析,零部件设计阶段我们要考虑一些冗余设计,像信息安全我们在硬件设计的时候要考虑安全芯片,在车载通讯以及架构设计中我们还要考虑一些安全网关、通讯加密、防火墙等,但是他们都有一个共同点,就是实现这三个安全,都非常强调流程和体系的建设,强调整车开发流程中注重开发流程以及工具链,强化企业安全以及安全体系。

 

软件架构。在过去每一个控制器都是独立实现自己的功能或者一组功能,所以它的控制器里面软件操作系统各不相同,有的跑Linux有的可能跑NNOS,,主宰趋势是基于虚拟化的技术跑多个操作系统,比较经典的是像现在座舱电子域控制器。而一些娱乐的系统这些功能就会跑到安卓上,因为安卓生态比较丰富,无论怎么说,目前这一大软件架构,整车所有功能还是跑在本地控制器上面的。

 

为了随着远程通信技术,4G、5G将来发展,将来趋势一定是整车越来越多的空气以及算法部署后台云端,这样做有两个好处:1,可以降低车端对于硬件的要求,这样可以降低车辆成本。2,后台端进行算法功能的迭代以及更新,比较灵活,也比较快捷。

 

爱驰汽车下一代电器架构的方案。

 

主要满足四大特点:

 

1,软硬件分离。所有的硬件要做到可插拔式、即插即用,整车软件实现OTA,整车所有的数据都可以上,包括整车所有传感器以及内部的数据,用于后台支持开发新功能,像智能保养系统以及车辆残值计算。

 

2,自动驾驶,为了满足L4级自动驾驶我们会在架构中考虑一些冗余的通讯以及电源设计。

 

3,子能网联我们引入高速以太网通讯,支持5G通讯和V2X通讯。

 

4,可靠性和安全性,完全遵守ISO26262的功能安全要求,领先的信息安全的水平。

 

下一代网络机构网络拓扑,以功能域加主干网的架构,有集成动力和底盘的动力域控制器,还有座舱电子以及智能驾驶两个预域控制器,四大与域控制器之间通过两条骨干网作为一个冗余的设计,同时我们塞一些子域里面引入高速以太网,主要做一些高速视频的通讯。

 

以上内容据峰会现场速记整理,未经嘉宾本人审阅。

 

活动报名

2019年新能源汽车智新峰会
活动地点:
北京裕龙国际酒店
活动时间:
2019-11-05 09:00 ~ 2019-11-06 12:30
报名时间:
2019-06-11 11:36 ~ 2019-11-04 00:00
2019年新能源汽车智新峰会旨在搭建新能源汽车产业发展的交流平台,集聚优势资源,帮助业内人士获取最新的行业情报与资讯,并学习新能源汽车领域前沿技术与创新模式,发现新商机并寻找优秀业务合作伙伴,进一步促进新能源汽车领域的交流与合作。

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