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佐思汽研发布了《2021年智能汽车E/E架构和计算平台行业研究报告》。
全新的整车E/E架构演进可分为三个阶段,演进过程可能长达十年:
(1)域集中架构阶段
目前车企主要集中在域集中架构阶段,如大众的E3架构、长城GEEP3.0架构、比亚迪的E平台3.0架构、吉利的SEA架构、小鹏的EE 2.0架构等都是典型的域集中架构。集中化E/E架构是汽车电子电气架构发展的必然方向,从已经实现量产的车型看,现阶段主要是域集中式EEA,经典的五大域控分别是动力域,底盘域,车身域,智驾域,座舱域。但是受技术门槛、多样化配置梯度、消费习惯等因素的限制,完全实现标准域架构和中央架构存在一定困难,“分布式ECU+域控制器” 的域混合架构会是短期内的一种常态。目前大众、宝马、吉利极氪、华为、伟世通等的电子电气架构采用三域EEA方案,主要包括智能驾驶域、智能座舱域、车辆控制器域。大众:已经从MQB分布式电子电气架构升级到MEB(E3)域集中电子电气架构,E3架构包括车辆控制(ICAS1)、智能驾驶(ICAS2)、智能座舱(ICAS3)等3个域控制器,不具备整合能力的底盘、安全气囊等模块挂在ICAS1下。目前,ICAS1和ICAS3已经开发完成,并在ID.3、ID.4等车型上搭载,ICAS2尚未开发完成。在软件架构方面,E3架构采用面向服务的架构,使用CP和AP服务中间件来实现SOA通信;在通信架构方面,E3的骨干网采用以太网。
大众E3电子电气架构
来源:大众
华为:在CC架构上推出了智能座舱(CDC)、整车控制(VDC)、智能驾驶(MDC)三大域控平台,并推出了相关的开放平台和操作系统,如自动驾驶操作系统 AOS、鸿蒙智能座舱操作系统 HOS 和车控操作系统 VOS。在通信架构方面,CC架构设置了3-5个VIU(车辆接口装置),所有执行器和传感器接入分布式网关,并组成环网,在单个环网故障的情况下其他三个环网仍然可以保持运作,有效提升了安全性。
华为汽车电子电气架构
来源:华为
(2)准中央计算架构阶段
接下来,中央计算平台+区域控制器的准中央架构是车企下一步的发力方向,通过SOA将不同域控进行算力共享,达到类似一个中央计算平台的作用,如长城即将在2022年推出的GEEP 4.0架构、一汽红旗在2021年发布的FEEA3.0架构(2023年量产)都属于准中央架构。特斯拉的EEA架构发展最为领先,至少领先传统车企5年左右,Model 3 的电子电气架构已经标志着特斯拉进入准中央架构阶段,包括中央计算模块(CCM)、左车身控制模块(BCMLH)和右车身控制模块(BCMRH)三大控制模块,基本实现中央集中式架构的雏形,自研的Linux操作系统,可实现整车FOTA,通过以太网骨干网络通信。特斯拉的准中央E/E架构已带来了线束革命,Model S/Model X整车线束的长度是3公里,Model 3整车线束的长度缩短到了1.5公里,Model Y进一步缩短到1公里左右,特斯拉最终的计划是将线束长度缩短至100米。
Model 3电子电气架构
来源:特斯拉
(3)中央计算架构阶段
从发展趋势看,汽车E/E架构最终会向中央计算架构演进,将功能逻辑集中到1个中央控制器。从主机厂的规划看,长城计划在2024年推出中央计算架构GEEP 5.0,长安也计划在2025年完成中央域架构的开发。
汽车电子电气架构演进方向
来源:天际汽车
未来3-5年,OEM车企将重点研发和布局准中央架构从传统车企的E/E架构方案看,目前国内外大部分主机厂已经从分布式架构演进到域集中架构,并纷纷将准中央架构作为未来3-5年的研发和布局的重点。准中央和中央集中式架构可以有效减少控制器和线束的数量,促使汽车的软硬件进一步解耦,成本持续下降,为了跟上整车技术升级的节奏,OEM加快布局准中央架构,引入SOA架构、布局中央计算平台等成为重点发力方向。
部分OEM新一代电子电气架构特点
来源:佐思汽研《2021年智能汽车E/E架构和计算平台行业研究报告》
长城:自主开发了GEEP电子电气架构,目前演进到第三代GEEP 3.0,属于域控架构,包含4个域控制器,软硬件进行集中整合,应用软件自主开发,已成功应用到全系车型。目前长城正在积极研发第四代电子电气架构和第五代电子电气架构。长城第四代电子电气架构属于中央计算平台+区域控制器架构,包括三个大型计算平台,即中央计算、智能座舱、选配高级自动驾驶平台。其中中央计算平台整合车身、网关、空调、EV、动力底盘、ADAS功能,属于跨域融合,计划在2022年推出。而第五代电子电气架构则是将整车软件高度集中在一个中央大脑,实现100%SOA,计划2024年面世。
长城电子电气架构演进路线
来源:佐思汽研《2021年智能汽车E/E架构和计算平台行业研究报告》
一汽红旗:自主研发的FEEA2.0电子电气架构属于域控架构,包含新能源整车控制器、L3/L4自动驾驶控制器、中央网关控制器这三大域控制器,已在E-HS9上实现量产。2021年4月发布新一代电子电气架构FEEA3.0,属于中央计算平台+区域控制器的准中央架构,控制器数量和线束总长度能够减少50%以上,并且引入了SOA,计划2023年搭载在红旗EV-Concept上。随着汽车电子电气架构逐渐往中央架构发展,算力集中化、软件服务化、传感器、执行器外设化趋势明显,产业链格局被重塑、商业模式发生明显变化。
(1)重塑供应链体系
在传统的分布式电子电气架构下,控制器的硬件和算法由Tier 1提供,OEM在不同的供应商之间进行协调,协作过程十分低效。而在新的电子电气架构下,OEM具备主导权,根据自己建立的软硬件平台,直接向供应商提出需求,Tier 1不再占主导地位,市场也衍生出了新型的Tier 0.5供应商,提供自动驾驶的算法、软件。
E/E架构的变革-重塑供应链体系
来源:佐思汽研《2021年智能汽车E/E架构和计算平台行业研究报告》