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新能源汽车整车控制器的创新与实践

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新能源汽车整车控制器的创新与实践

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来源:
节能与新能源汽车年鉴
日期:
2020/01/09
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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》发行十周年会议上,广州领世汽车科技有限公司总经理王俊华作为嘉宾参会,发表《新能源汽车控制器创新与实践》的主旨演讲。

 

 

我们的第一个认知是,到2030年左右,新能源汽车的占比大概会达到40%-50%。这个数据之前的几位嘉宾已经多次提到,这里不再详细阐述。总而言之,新能源汽车战略,为国产零部件提供了从0到1弯道超车的战略机遇,整车控制器作为三电核心部件之一,应该抓住这个战略机遇,才能扭转受制于人的不利局面。

 

 

我们的第二个认知是,新三化是未来汽车技术发展的方向。大家提到新能源整车控制器,更多的理解为它是电动汽车的控制单元,是三电核心技术中的电控。但是,我们看新能源行业,是按新三化的方向去理解的。首先,从能源和环保的需求来看,我们需要新能源汽车,从国家的技术战略来说,我们也需要通过新能源汽车来规避国外在燃油汽车方面的垄断技术,从而做到从0到1的弯道超车。其次,智能化是出于安全与舒适的需要,是进一步的节能。大家理解智能化和电动化可能会分开来看,但是我们理解为,电动车是我们自主品牌实现智能化的最佳载体,也几乎是唯一的机会。然后,我们再往前看,大家都在说网联化,觉得网联化和智能化、电动化是同时发生的,但是我们看这个事情可能比较滞后,因为我们理解的网联化更多的是说在智能化的基础上实现车与车之间的协同驾驶,从而带来根本性的变革。总之,我们认为电动化是从0到1,而智能化会把汽车的价值放大10倍,到网联化的时候可能会是100倍。所以,我们不会静止地把整车控制器仅仅理解为新能源电动汽车的大脑,而是要用发展的眼光看待它,让它跟随新三化的发展趋势,逐步进化成未来汽车的中央控制单元。

 

 

 

第三个想和大家分享的观点是,我们认为中国汽车控制器的创新机遇在于集中式方案。首先大家都有一个认知,像手机一样,我们认为未来汽车会是一个软件的载体,汽车价值的增长空间主要在于软件,也就是说软件定义汽车。但是分散式的汽车电子电气架构很难适应软件定义汽车的要求。比如说一辆中高端的轿车通常有大约70个控制单元,1200个信号,线束总长度可达约3km。为什么会是这样呢,是因为汽车行业长期封闭的,各自干各自的产业链造成的。现在大家提出来域控制器的方案,而特斯拉做得更加超前,对域重新划分,Model 3将线速缩短了一半,控制器的数量也大大减少。我们认为将来的平台化会加快软件定义汽车的开发周期,更容易实施信息安全,通过系统的标准化降低周边部件系统的成本。

 

这里有两个典型的例子。第一个是特斯拉,目前全球最超前的集中式方案,可能我们看到更多的是特斯拉在电动车领域的引领,实际上它在智能化领域也非常超前,像它的Autopilot已经能实现L3级自动驾驶。如果我们从技术的角度来看,它现在的车身电子电器架构已经把大部分功能集中在一台超级计算机和两个区域控制器中。另外一个值得参考的例子是现在已经在奥迪A8上量产应用的zFAS控制器,这个控制器是奥迪在域控制器概念上一个大胆尝试,它也实现了有条件的L3自动驾驶,参与的合作伙伴包括四家芯片公司和一家做控制器的公司。所以说,在集中式趋势下,我们如果还是按照常规的方式去做控制器,其实已经是没有优势,也不符合未来技术发展的趋势。

 

 

 

我们的第四个观点是,如果我们要做集中式的控制器,还是要遵循一个渐进式的发展路径。如果大家了解博世主动安全产品的发展历史,可以看到它每一款产品的迭代周期都超过10年。我举这个例子是想说明,这是行业的一个标杆和榜样,我们应该尊重它的发展历史,尊重汽车电子控制器的一般发展规律,我们可以快一点,但是我们不可能快一百倍、一万倍。所以说,我们国产控制器技术基础薄弱决定了渐进式路线是我们应该选择的道路。特斯拉可作为我们未来的一个目标参考,但是我们不可能做到那么大的跨越,我们的发展路径比较切合实际的话,应该是按照博世的这种做法,循序渐进地创新。

 

这个是博世的电子电气架构,我们现在车上的电子电气架构是分散式的,对于各个模块,供应商做一个小电脑来实现该模块的控制。现在在量产车已经发生的,比如说博世已经把小的控制器放在大的控制器里面,来减化系统成本。奥迪是引领欧洲车厂的案例,它已经做到域控制器的水平,博世目前正处于向域控制器发展的跨越阶段。特斯拉已经进展到最上面的第二个阶段,它下一步就会按照这个趋势往前走,它的中央控制器就会把控制算法放到云端,这样多个车之间就能实现协动驾驶,就是我们说的网联化阶段。而我们国产控制器现在仍然处于最底层阶段,因此我们更应该认识到自己的差距,更需要坚持渐进式路线。

 

 

总之,我们的几个认知总结起来,就是新能源是未来、新三化是方向、集中式是趋势、渐进式是路径。领世主要是做整车控制器,我们希望整车控制器是从新能源的VCU切入前装量产,也就是目前大家认为的整车控制器,然后按照新三化的方向,按照集中式的发展趋势,遵循渐进式路径,逐步往智能化、网联化发展。

 

 

领世VCU技术路线图,这三个椭圆描述了电动化、智能化、网联化里面包含的主要的软件功能,绿色的是我们已经实现的或者是已经接近SOP的状态,蓝色是我们正在开发的,黄色的是我们在未来要做的。我们总体的想法是在2020年,实现电动化的开发和量产,其实我们在2019年已经有量产案例了。到2025年,实现智能化的开发与量产;到2030年实现网联化的开发与量产。

 

 

领世VCU的演化历程,前几年我们主要做PHEV(插电式混合动力汽车)和EV(纯电动汽车)的整车控制。我们和其他VCU(整车控制器)供应商不一样的是,我们很早就开始去吸收周边的一些功能,例如我们跟PHEV机电耦合器厂家合作,把TCU的功能集成在我们的第一代VCU当中,这个已经实现了。另外,关于TMS(热管理系统),在我们第一个量产项目上,也把它集成到VCU中了。我们每吸收掉一个控制单元的时候,都会省下几百元的系统成本。到2019年,我们开始做第二代VCU,它的算力比第一代增强5倍以上,多出来的算力可以支撑初级的ADAS的功能,所以我们开始在第二代VCU上实现智能化的功能,比如说APA、AEB、ACC、LKA等,其中APA已经达到量产成熟度。同时也有车厂提出要求说,希望自己的电动车突出个性,做成电动四驱的,我们也在帮车厂开发E4WD,并把它集成到我们的第二代VCU中。

 

 

这是我们在VCU中集成PHEV机电耦合器控制的案例,机电耦合器本来有一个独立的控制单元TCU。我们VCU通过增加一点硬件和相应的软件,实现了TCU控制功能,节省了一个TCU控制单元的系统成本,大概两三百块钱。

 

 

这是我们在VCU中集成热管理控制的案例,热管理系统本来也有一个独立的控制器TMS,它的算法并不是很复杂,但一个单独的TMS大概需要两三百元的成本。我们先找车厂谈,再拉上做热管理系统的供应商一起谈,把热管理的软件放在VCU中,省下控制器的钱大家各分一部分,这是一个非常好的思路。我们后面还会做越来越多这样的工作,只要它的软件是我们的硬件计算能力可以承载的,我们都可以做这样的事情,这对车厂、领世以及合作伙伴都是一件非常有利的事情。

 

 

我们还做了一个自动驾驶的中间层控制,叫DBW(Drive-by-Wire)线控技术。DBW是智能化控制的基础,解决通过软件控制车辆的问题。目前我们这个在领域小有名气,尽管领世的主营业务是做整车控制器,但是大家知道我们,更多地是因为我们在国内改林肯车比较出名。不仅是林肯MKZ,我们的DBW技术还应用在多款国产电动车上,可以实现与林肯MKZ类似的控制效果,对车辆的驱动、制动、转向、档位、驻车和声光六大系统的完全控制。在这一块,我们与许多自动驾驶公司和车厂都有合作,通过领世自动驾驶系统架构,我们很好地做了互联网与车企之间的中间层,通过明确的划分使彼此能够密切合作。

 

 

这是我们关于自动泊车和纵向控制的ADAS功能,左边是软件架构和传感器方案,右边的是我们的系统架构。我们在AVM环视系统上与供应商合作,由他们通过深度学习算法来实现自动泊车的车位识别功能。Mobileye前视系统大家都比较熟悉了,它会直接输出视觉识别结果。毫米波和超声波雷达可以直接由我们的VCU2(第二代VCU)处理。根据这些信息,VCU2主要做决策与控制。如前面展示的,我们的DBW控制技术已经很成熟,所以领世现做这些ADAS功能,基础打得很扎实,进展也非常快。目前,领世的APA自动泊车已经可以量产应用,ACC、AEB、LKA已经有DEMO车,量产还需要一到两年的时间。

 

还有点时间,给大家展示一下我们在自动驾驶方面已经取得的成果,视频大概2分钟的时间。

 

 

除L4那个还处于预研阶段,前面三个是我们2016年在开始做第一代VCU硬件的同时,就开始并行去做智能化领域的软件研发,到现在为止,我们第二代VCU硬件的计算能力刚好能够支撑这些功能。通过采用领世独特的系统架构,视觉感知部分我们跟优秀的供应商合作,而ACC、AEB和LKA和APA的决策与控制算法,包括超声波和毫米波雷达信号的处理,目前都可以完全放到第二代VCU中,用嵌入式的方式来实现,可以直接满足量产的要求。这是我们跟国内其他做自动驾驶的公司思路不一样的地方,我们希望无论是硬件、软件,还是系统、成本、可靠性和安全性上,我们都可以做到量产。

 

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