域控制器时代:ECU 的「消亡」与汽车「中央大脑」的重建
发布日期: 2021-01-08来源: 无人车情报局
导读
为了丰富汽车的电子功能,主机厂曾大张旗鼓地往车上搭载各种ECU元件。从1993年到2010年,奥迪A8车型上使用的ECU数量从5个骤增至100余个。截然相反的是,同样是为了优化汽车的智能体验,如今主机厂却做起了ECU“减负”工作,并为此大伤脑筋、甚至在企业组织架构调整上大动干戈。
而这一切的“始作俑者”,正是特斯拉。
2012年特斯拉Model S横空出世时,就意味着车上安装数十上百个ECU的时代即将过去,ECU的减法时代到来。如今Model3车型上,ECU的痕迹更是大大减少。
日本一家权威媒体在拆解并看到Model3车辆的内部架构之后,直接发出了“特斯拉领先大众和丰田6年”的感慨。一位日本汽车工程师更是直言“我们做不出来。”
但ECU的减负,并非表面看到的硬件物理集成那么简单。这个过程需要将上百个ECU模块逐一进行软硬件剥离,然后将软件注入集中式的计算单元,逐步催生出一个汽车大脑。
如何化繁就简,让众多主机厂头疼不已。但大多数的秘密,其实藏在一个叫域控制器的黑匣子之中。
ECU的消亡,“域”概念的出现
所谓域控制器,其实是主机厂将ECU化繁为简之后的衍生物。
以往ECU(电子控制单元 )广泛存在于车辆的发动机、变速箱等底层零部件之中,汽车的每一个功能都需要单一或者多个ECU模块进行控制,以此实现整车信息的转化和处理。由此,这些遍布车身的ECU组成的架构就叫分布式电子电气架构。
ECU越多,意味着车辆的电子功能越丰富。但随之而来的是,分散的ECU模块容易导致车辆线束布置复杂,车身越来越重,从而导致整车成本高昂;另一方面,由于涉及的供应商众多,ECU模块的软件开发始终无法同步,后续更新也难以为继,遑论当下热议的OTA升级了。
在汽车智能化时代,这种架构显然满足不了整车数字化转型的需求,车辆需要有不断进化的能力。
于是,在特斯拉这条“鲶鱼”的搅动下,一场“将ECU功能集中化”的变革也在热闹进行:传统ECU模块开始软硬件分离,硬件被逐步取消,软件被集中到一起,通过单个计算平台来实现对多个功能的控制。
而域控制器,就是将离散的ECU软件功能集之大成的黑匣子,基于“域”的电子电气架构也开始出现。
博世的电子电气架构演进图
在这场变革中,传统的ECU供应商可能最先感受到时代气息的骤变。
业内一张流传甚广的电子电气架构进化图就出自国际零部件供应商博世的手笔。几乎所有玩家的电子电气架构研发进程都可以在这张图上找到大致踪迹,包括特斯拉。
在博世看来,整车电子电气架构的进程可以大致分为三个阶段:分布式架构、跨域集中式架构、中央式架构。
那么,从实际进程来看,当下业内玩家都到了什么水平?
本土自动驾驶产品及服务供应商福瑞泰克系统专家喻清舟告诉新智驾:目前大多数主机厂仍处于分布式向跨域集中式架构发展的路上,像特斯拉、大众等前沿玩家已经在跨域集中式架构领域深耕。
但在跨域集中式电子电气架构里,玩家可以分为两大类,一类以特斯拉为主,另一类则是以大众为主,小鹏汽车的电子电气架构负责人段工如此对新智驾表示。
作为跨域集中式架构的开创者,特斯拉的电子电气架构一直在高速演进。
据新智驾了解,2012年Model S车型下线时,最初的架构是将整车分为动力域、底盘域、车身域等明显的“域”,按照功能属性对ECU软件进行“域”的集成。
但到2017年Model 3下线时,功能域的划分已经不太明显,而是出现了跨域的痕迹。其新架构分为了三大部分:中央计算模块(CCM)、左车身控制模块(BCM LH)和右车身控制模块(BCM RH) 。
其中,中央计算模块将 ADAS 域、信息娱乐系统域和通信系统域集成到一起。也就是说,三大模块会将位置域旁的ECU“吃掉”,基于这种架构,汽车的ECU模块会更少,集成度更高。
再来看大众。
目前大众的MEB平台做了三大控制器,包括车辆控制域(ICAS1)、智能驾驶域(ICAS2)和智能座舱域(ICAS3),整体还处于功能域阶段,车辆的分布式模块还比较多。更加传统的车企的电子电气架构集成度更低一些,分为自动驾驶域、动力域、底盘域、座舱域和车身域五大域。
大众的电子电气架构图
总体来看,当下特斯拉已经发展到了“位置域”,而大众整体还处于“功能域”阶段。后者的架构与特斯拉Model S车型的架构水平接近,因此“特斯拉领先大众和丰田六年”的说法不无道理。
不过小鹏汽车段工也表示,特斯拉与大众两个阵营本质上是一条路线演进过程。只不过特斯拉在前,大众稍稍在后罢了。
他认为,“最终域控制器的形态可能就剩一个中央域,通过一个中央计算单元来控制整车功能,就像现在的电脑和手机一样。”