2022年中國(guó)新能源汽車行業(yè)系列研究――EE架構(gòu)升級(jí)智能汽車之基 -頭豹

2022年中國(guó)新能源汽車行業(yè)系列研究2022SeriesResearchReportonChinaNEVIndustry:—E/EArchitectureUpgrading,theFoundationofSmartVehicles2022年の中國(guó)の新エネルギー車産業(yè)に関する一連の研究：—E/Eアーキテクチャのアップグレードはスマートカー時(shí)代の基盤(pán)です報(bào)告標(biāo)簽：新能源汽車、電子電氣架構(gòu)、域控制器、智能駕駛、智能座艙性研究院開(kāi)展商業(yè)活動(dòng)。摘要頭豹謹(jǐn)此發(fā)布中國(guó)新能源汽車行業(yè)系列報(bào)告之《E/E架構(gòu)升級(jí)，智能汽車之基》研究報(bào)告。分析汽車的電子電氣架構(gòu)。特沙利文咨詢(中國(guó))及頭豹研究院調(diào)查，數(shù)據(jù)400-072-558801經(jīng)系統(tǒng)”01及底盤(pán)系統(tǒng)等整車軟、硬件及通信進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)能最優(yōu)實(shí)現(xiàn)整車電子與電氣需求的技術(shù)方案，0202再到車輛集中發(fā)展，車云中央計(jì)算平臺(tái)式架構(gòu)將是最終發(fā)展目標(biāo)?！凹谢?、“軟硬件解耦”與“高帶寬通信”是汽車的電子電氣架構(gòu)不斷升級(jí)的特征，如此也為能汽車的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。03主機(jī)廠爭(zhēng)先的核心03整車定義模式從“機(jī)械定義”到“電氣與電子定義”，再發(fā)展至當(dāng)下的“軟件定義”，軟件定義汽車將成為打造智能汽車的重要手段。軟件定義汽車即軟件將深度參與到汽車的定義、3目錄◆汽車的電子電氣架構(gòu)是什么？?汽車的電子電氣架構(gòu)-----------------------------------------05?智能汽車時(shí)代的基礎(chǔ)-----------------------------------------06◆電子電氣架構(gòu)的升級(jí)路徑?電子電氣架構(gòu)的升級(jí)路徑-----------------------------------------07?電子電氣架構(gòu)升級(jí)的特征-----------------------------------------08◆電子電氣架構(gòu)升級(jí)將帶來(lái)什么？?軟件定義汽車-----------------------------------------09?供應(yīng)鏈重構(gòu)-----------------------------------------◆電子電氣架構(gòu)未來(lái)發(fā)展的思考?電子電氣架構(gòu)的發(fā)展將面臨五大挑戰(zhàn)-----------------------------------------◆方法論-----------------------------------------24◆法律聲明-----------------------------------------25TopicofContents◆WhatisElectrical/ElectronicArchitecture??Electrical/ElectronicArchitectureofAutomobiles05?BasicFunctionofCloudWorkloadProtection06◆UpgradingPathofE/EA?UpgradingPathofE/EA07?FeaturesofE/EAUpgrading08◆TheInfluenceofE/EAUpgrading?Software-DefinedVehicles09?ReconstructionofSupplyChain◆PonderationonFutureDevelopment?5ChallengeinFutureDevelopmentofE/EA◆Methodology24◆LegalStatement255◆圖表1：汽車電子電氣架構(gòu)的三大基礎(chǔ)要素-------------------------08◆圖表2：汽車基礎(chǔ)功能單元的電子電氣架構(gòu)簡(jiǎn)化示意-------------------------09◆圖表3：軟件將在未來(lái)的智能汽車中扮演重要的角色-------------------------◆圖表4：智能汽車相較于傳統(tǒng)汽車迎來(lái)質(zhì)的提升-------------------------◆圖表5：智能汽車場(chǎng)景概覽-------------------------◆圖表6：博世眼中的汽車電子電氣架構(gòu)演進(jìn)-------------------------◆圖表7：華為HI全棧智能汽車解決方案的“計(jì)算+通信架構(gòu)”-------------------------◆圖表8：小鵬XEEA2.0電子電氣架構(gòu)-------------------------◆圖表9：小鵬XEEA3.0電子電氣架構(gòu)-------------------------◆圖表10：長(zhǎng)城GEEP電子電氣架構(gòu)-------------------------◆圖表11：智能汽車產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)對(duì)計(jì)算與通信能力提出極高的要求-------------------------◆圖表12：車載通信總線帶寬與成本對(duì)比-------------------------◆圖表13：軟件定義汽車是打造智能汽車的重要手段-------------------------20◆圖表14：智能汽車軟件架構(gòu)簡(jiǎn)化示意圖-------------------------21◆圖表15：SOA軟件架構(gòu)-------------------------21◆圖表16：智能汽車價(jià)值量分布，2025年-------------------------22◆圖表17：傳統(tǒng)汽車與智能汽車供應(yīng)鏈對(duì)比-------------------------23◆圖表18：智能汽車的供應(yīng)鏈創(chuàng)新-------------------------24◆圖表19：電子電氣架構(gòu)發(fā)展面臨的五大挑戰(zhàn)-------------------------27◆圖表20：智能汽車生態(tài)-------------------------286名詞解釋◆ECU：ElectronicControlUnit，電子控制器單元，又稱為汽車的“行車電腦”，控制汽車的行駛狀態(tài)以及實(shí)現(xiàn)其各種功能；◆CAN：ControllerAreaNetwork，控制器域網(wǎng)，是一種汽車計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和嵌入式工業(yè)控制局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)◆LIN：LocalInterconnectNetwork，局域互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，是一種低成本的串行通訊網(wǎng)絡(luò)，用于實(shí)現(xiàn)汽車中的分布式電子系統(tǒng)控制；◆車載以太網(wǎng)：是在汽車中連接電子元器件的一種有線網(wǎng)絡(luò)。其設(shè)計(jì)初衷是希望滿足汽車行業(yè)對(duì)帶寬、延遲、同步、干擾(例如電磁干擾(EMI))、安全性和網(wǎng)絡(luò)管理等方面的要求；◆T-BOX：TelematicsBox，遠(yuǎn)程信息處理器，可以為車輛提供更多的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。其工作原理是基于移動(dòng)4G通信。在網(wǎng)絡(luò)的情況下，可以完成衛(wèi)星定位系統(tǒng)、實(shí)時(shí)采集車輛數(shù)據(jù)、記錄車輛行駛路線、監(jiān)控車輛相關(guān)故障、通過(guò)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制車輛等功能；◆TOPS：TeraOperationsPerSecond，處理器運(yùn)算能力單位，1TOPS代表處理器每秒鐘可進(jìn)行一萬(wàn)億次；◆OTA：Over-the-AirTechnology，空中下載技術(shù)，是通過(guò)移動(dòng)通信的空中接口實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)終端設(shè)備及SIM卡數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程管理的技術(shù)；◆ABS：AntilockBrakeSystem，防抱死制動(dòng)系統(tǒng)，在汽車制動(dòng)時(shí)，自動(dòng)控制制動(dòng)器制動(dòng)力的大小，使車輪不◆OEM：OriginalEquipmentManufacturer，原始設(shè)備制造商，品牌生產(chǎn)者不直接生產(chǎn)產(chǎn)品，而是利用自己掌握的關(guān)鍵的核心技術(shù)負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，并控制銷售渠道；◆SOA：Service-OrientedArchitecture，面向服務(wù)的架構(gòu)，定義了一種可通過(guò)服務(wù)接口復(fù)用軟件組件的方法。此類接口會(huì)使用通用的通信標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)能夠快速合并到新應(yīng)用程序中，而不必每次都執(zhí)行深度集成；◆SoC：SystemonChip，系統(tǒng)級(jí)芯片，是一個(gè)有專用目標(biāo)的集成電路，其中包含完整系統(tǒng)并有嵌入軟件的全◆SiP：SysteminPackage，系統(tǒng)級(jí)封裝，是將多種不同型號(hào)、功能的芯片集成在一個(gè)封裝內(nèi)，來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)基本◆SDV：SoftwareDefinedVehicles，軟件定義汽車，即軟件將深度參與到汽車的定義、開(kāi)發(fā)、驗(yàn)證、銷售及服務(wù)過(guò)程中，并不斷優(yōu)化各個(gè)過(guò)程，為用戶帶來(lái)極致化的體驗(yàn)；◆AUTOSAR：AutomotiveOpenSystemArchitecture，汽車開(kāi)放系統(tǒng)架構(gòu)。它是由全球各家汽車制造商、零部件供應(yīng)商以及各種研究、服務(wù)機(jī)構(gòu)共同參與的一種汽車電子系統(tǒng)的合作開(kāi)發(fā)框架，并建立了一個(gè)開(kāi)放的汽車控制器標(biāo)準(zhǔn)軟件架構(gòu)；◆OTA：Over-the-AirTechnology，空中下載技術(shù)，是通過(guò)移動(dòng)通信的空中接口實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)終端設(shè)備及SIM卡數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程管理的技術(shù)08ChapterChapter1?汽車的電子電氣架構(gòu)?智能汽車時(shí)代發(fā)展的基礎(chǔ)400-072-5588??????08汽車的電子電氣架構(gòu)??汽車電子電氣架構(gòu)(Electrical/ElectronicArchitecture)是集合汽車的電子?汽車的電子電氣架構(gòu)福 (DELPHI，現(xiàn)已被博格華納收購(gòu))正式提出汽車的電子電氣架構(gòu)，是指對(duì)汽車的傳感器、中央處理器、ECU、通信線束、信息娛樂(lè)系統(tǒng)以及底盤(pán)系統(tǒng)等整車軟、硬件及通信進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在成現(xiàn)整車電子與電氣需求的技術(shù)方案，以實(shí)現(xiàn)車內(nèi)將汽車想象成是一個(gè)功能齊全的人，電子電氣架構(gòu)就相當(dāng)于“神經(jīng)系統(tǒng)”，負(fù)責(zé)各個(gè)部位的連接，統(tǒng)領(lǐng)整個(gè)身體運(yùn)作而實(shí)現(xiàn)特定功能。?電子電氣架構(gòu)的構(gòu)成電子電氣架構(gòu)涉及電子與電氣兩部分，擁有三個(gè)高效的通信系統(tǒng)能夠?qū)⒄嚿系挠布O(shè)施和軟件設(shè)施的有機(jī)地結(jié)合到一起，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)各類汽車功能。電子電氣架構(gòu)是整車電子電氣開(kāi)發(fā)的主體框架，為具體的整車項(xiàng)目中的模塊開(kāi)發(fā)提供整車實(shí)現(xiàn)方案與規(guī)范指導(dǎo)。以傳統(tǒng)的分布式電子電氣架構(gòu)為例，整車上每個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)都需要由硬件、軟件及通信設(shè)施組成的基礎(chǔ)電子電氣架構(gòu)單元來(lái)支撐：硬件——汽車上某一功能電子電氣架構(gòu)組成單元的硬件設(shè)施包括電源、傳感器、控制器(ECU)、S制動(dòng)時(shí)，根據(jù)車輪轉(zhuǎn)速自動(dòng)調(diào)整制動(dòng)管內(nèi)的壓力大小，使車輪總是處于邊抱死邊滾動(dòng)的滑移狀態(tài)，以避免車輛發(fā)生危險(xiǎn)。那么ABS系統(tǒng)的硬件設(shè)施就包含輪速傳感器、ABS控制器與壓力調(diào)節(jié)器，并通過(guò)車載電源為系統(tǒng)供電。圖表1：汽車電子電氣架構(gòu)的三大基礎(chǔ)要素來(lái)源：頭豹研究院編輯整理400-072-5588電子電氣架構(gòu)的電路構(gòu)成回路號(hào)反饋電子電氣架構(gòu)的電路構(gòu)成回路號(hào)反饋元ABS系統(tǒng)電子電氣架構(gòu)簡(jiǎn)化示意圖?傳感器：輪速傳感器?執(zhí)行器：壓力調(diào)節(jié)器08圖表2：汽車基礎(chǔ)功能單元的電子電氣架構(gòu)簡(jiǎn)化示意電子電氣架構(gòu)的硬軟件構(gòu)電子電氣架構(gòu)的硬軟件構(gòu)成車電源執(zhí)行器ABS電子控制器壓力調(diào)節(jié)器通信——汽車通信電氣系統(tǒng)現(xiàn)階段主要指車用現(xiàn)場(chǎng)總線，是為整車各系統(tǒng)提供并分配電源，同時(shí)充當(dāng)各個(gè)零部件之間信號(hào)傳輸?shù)拿浇椤Ｄ壳俺Ｓ玫能囉每偩€有CAN總線、LIN總線、FlexRay總線、MOST總線和車載以太網(wǎng)等。其中CAN總線是目前采用的最多的車載總線類型，CAN總線采用雙絞線通信，又分為低速CAN和高速CAN,低速s高速CAN傳輸速率為500kb/s，主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)控制、ABS等系統(tǒng)；CANFD總線是CAN總線的基礎(chǔ)上發(fā)展的高帶寬模式，通信速率最大可達(dá)5Mb/s。LIN總線采用單線通信，成本較低，主要來(lái)源：頭豹研究院編輯整理400-072-5588www.leadleo400-072-5588采用雙通道通信，每條通道的速率為10Mb/s,雙通道可以傳輸相同數(shù)據(jù)以提升準(zhǔn)確性和安全性，也可以傳輸不同數(shù)據(jù)以提升速率，主要用于底盤(pán)控制。MOST總線采用塑料光纖通信，成本較高，用于多媒體系統(tǒng)、GPS導(dǎo)航等。車載以太網(wǎng)采用雙絞線進(jìn)行通信，目前在汽車領(lǐng)域缺乏統(tǒng)一規(guī)范，還處于發(fā)展階段。908軟件——汽車上某一功能的實(shí)現(xiàn)是將產(chǎn)品功能映射到獨(dú)立的軟件系統(tǒng)和物理硬件，傳統(tǒng)汽車中通常是嵌入式的形態(tài)整合在ECU內(nèi)。但在未來(lái)的智能汽車中，軟件將扮演極其重要的角色。圖表3：軟件將在未來(lái)的智能汽車中扮演重要的角色算法來(lái)源：頭豹研究院編輯整理400-072-5588傳統(tǒng)燃油車移動(dòng)智能空間?為乘客提供娛樂(lè)、社交、工作等多方面?zhèn)鹘y(tǒng)燃油車移動(dòng)智能空間?為乘客提供娛樂(lè)、社交、工作等多方面的服務(wù)，更高效、舒適、個(gè)性化的體驗(yàn)出行代步工具?滿足用戶日常、工作等的出行需求，一定程度上實(shí)現(xiàn)娛樂(lè)、社交等服務(wù)體驗(yàn)為主?整車為硬件入口，以軟件訂閱、保險(xiǎn)、廣告、出行等體驗(yàn)型服務(wù)為收入來(lái)源硬件為主?以整車出售的硬件收入為主，輔以售后服務(wù)、汽車金融等收入方式向網(wǎng)狀供應(yīng)鏈變革過(guò)Tier1直接與供應(yīng)商達(dá)成合作層級(jí)明確的鏈?zhǔn)矫鞔_的鏈?zhǔn)焦?yīng)體系，OEM與Tier1綁定較為緊密08智能汽車時(shí)代，電子電氣架構(gòu)升級(jí)是發(fā)展的基礎(chǔ)?智能汽車時(shí)代，電子電氣架構(gòu)升級(jí)存在迫切性移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的興起深刻改變了用戶的生活習(xí)慣和價(jià)值體驗(yàn)，人們的生產(chǎn)生活重心逐漸向虛擬空間轉(zhuǎn)移。以iPhone為代表的消費(fèi)電子類產(chǎn)品在過(guò)去十五年的飛速發(fā)展中，作為承載移動(dòng)互聯(lián)連網(wǎng)能力的載體為用戶提供進(jìn)入虛擬空間的入口。如今，教育，更多的都是發(fā)生在線上的虛擬空間中。在5G、萬(wàn)物互聯(lián)的大背景下，用戶對(duì)于類消費(fèi)電子的科技產(chǎn)品的需求只會(huì)愈發(fā)顯著，一旦產(chǎn)品具備了消費(fèi)電子的“入口”屬性，潛在市場(chǎng)巨大。因此在智能汽車時(shí)代，“智能汽車”將成為滿足用戶需求的新一代顛覆性科技產(chǎn)品——移動(dòng)智能空間，軟件將成為整車定義、提供服務(wù)的關(guān)鍵手段。智能化功能的加速滲透是電子電氣架構(gòu)產(chǎn)生并不圖表4：智能汽車相較于傳統(tǒng)汽車迎來(lái)質(zhì)的提升自上二十年代以來(lái)，電子技術(shù)的發(fā)展，大量的功能性電子設(shè)備得到開(kāi)發(fā)，消費(fèi)者對(duì)于功能的需求也促使愈來(lái)愈多的電子設(shè)備被集成到汽車中，汽車電子化的進(jìn)程也不斷加快。面對(duì)龐大的功能集群與控制系統(tǒng)，主機(jī)廠需要設(shè)計(jì)完善的電子電氣架構(gòu)進(jìn)行規(guī)劃、管理與分配，分布式電子電氣架構(gòu)也應(yīng)運(yùn)而生。但隨著汽車智能化功能的持續(xù)增多，愈來(lái)愈多問(wèn)題的出現(xiàn)使得電子電氣架構(gòu)的升級(jí)的迫切性不斷提升：難度顯著提升。智能化趨勢(shì)帶來(lái)的整車功能增加不僅使傳感器、ECU、執(zhí)行器數(shù)量的上升同時(shí)不同控制器間的信號(hào)交互也越來(lái)越多，信號(hào)延遲、漏幀或串行等影響整車安全性的問(wèn)題頻發(fā)。并且在智智能汽車產(chǎn)品屬性盈利模式供應(yīng)鏈體系來(lái)源：頭豹研究院編輯整理400-072-55885智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)5智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)顯示屏鏡圍燈?…4智能座艙系統(tǒng)顯示屏鏡圍燈?… 1底盤(pán)電子?轉(zhuǎn)向系統(tǒng)?轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)?懸掛系統(tǒng)?停車輔助系統(tǒng)?制動(dòng)系統(tǒng)?…?自動(dòng)啟停系統(tǒng)?ABS系統(tǒng)?懸架調(diào)節(jié)系統(tǒng)2?天窗電機(jī)?USB/HSMI線?照明系統(tǒng)?車身線束?雨刮電機(jī)?后視鏡?一鍵啟動(dòng)?車身升降電機(jī)?門(mén)窗開(kāi)關(guān)?車輛診斷OBD?…08傳統(tǒng)汽車的供應(yīng)鏈中，不同的ECU來(lái)自不同供應(yīng)商，不同的硬件有不同的嵌入式軟件和底層代碼，整車軟件實(shí)際上是很多獨(dú)立的、不兼容的軟件混要進(jìn)行任何功能變更都需要和許多不同的供應(yīng)商去協(xié)商軟硬件協(xié)調(diào)開(kāi)發(fā)問(wèn)題，每新增一個(gè)新功能都需要增加一套硬軟和通信系統(tǒng)，耗時(shí)長(zhǎng)，流程繁瑣。且由于每個(gè)ECU綁定一個(gè)具體功能無(wú)法實(shí)現(xiàn)橫跨多個(gè)ECU傳感器的復(fù)雜功能，亦無(wú)法通過(guò)OTA來(lái)保持汽車軟件的持續(xù)更新；?算力冗余，應(yīng)對(duì)智能化浪潮捉襟見(jiàn)肘。分布式電子電氣架構(gòu)下，愈來(lái)愈多的ECU數(shù)量意能座艙等場(chǎng)景都對(duì)未來(lái)的智能汽車有著極高的要電子電氣架構(gòu)下龐大的ECU與執(zhí)行器群、盤(pán)根錯(cuò)節(jié)的通信線束不僅大大提升了物料成本，而且各控制器的通信線束的通訊協(xié)議、底層軟件在出廠時(shí)就已確定，可擴(kuò)展性極低，極大的限制了OEM在智能汽車時(shí)代為滿足用戶的快速迭代能力。為有效且及時(shí)滿足智能汽車時(shí)代下用戶的需求，新的電子電氣架構(gòu)是OEM在未來(lái)通過(guò)軟件進(jìn)行整車定義、搶占市場(chǎng)份額的起點(diǎn)。3智能駕駛雷達(dá)平臺(tái)統(tǒng)系統(tǒng)?…來(lái)源：頭豹研究院編輯整理400-072-5588-558808ChapterChapter2?域控制器進(jìn)一步走向集成化?明確的域劃分，域控制器出現(xiàn)，軟硬件解耦，基礎(chǔ)控制器標(biāo)準(zhǔn)化U模組化)中構(gòu)?域控制器進(jìn)一步走向集成化?明確的域劃分，域控制器出現(xiàn)，軟硬件解耦，基礎(chǔ)控制器標(biāo)準(zhǔn)化U模組化)中構(gòu)08氣架構(gòu)將從分布式向(跨)域集中再到車輛圖表6：博世眼中的汽車電子電氣架構(gòu)演進(jìn)??部分功能轉(zhuǎn)移至云端，形成車–云計(jì)算平臺(tái)?域控制器集群整合為中央計(jì)算平臺(tái)，控制與計(jì)算性能更進(jìn)一步的硬集成?每單一功能對(duì)應(yīng)一個(gè)硬軟模塊來(lái)源：博世，頭豹研究院編輯整理400-072-5588VDCMDCVDCMDC08?汽車電子電氣架構(gòu)升級(jí)的路徑全球第一大汽車技術(shù)供應(yīng)商博世認(rèn)為，汽車電子電氣架構(gòu)的升級(jí)路線可劃分為分布式電子電氣架構(gòu)、(跨)域集中式電子電氣架構(gòu)、車輛集中式六個(gè)子階段，也已成行業(yè)共識(shí)：?模塊化——單個(gè)ECU負(fù)責(zé)特定的功能，如車的控制器，但隨著功能增多，對(duì)應(yīng)控制器的數(shù)量激增，車載通信的總線布置也越來(lái)越復(fù)雜，有效開(kāi)發(fā)無(wú)法持續(xù)；?集成化——單個(gè)ECU負(fù)責(zé)多個(gè)功能，數(shù)量上較模塊化階段會(huì)減少，但整體上仍屬于分布式架構(gòu)，功能的集成度較低；?功能域——即根據(jù)功能劃分的域，并通過(guò)域控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)不同功能集合的管理、決策與控制，最常見(jiàn)的是如博世將整車劃分為動(dòng)力、底盤(pán)、?(跨)域融合——在功能域基礎(chǔ)上，即將多個(gè)域融合到一起，由跨域控制單元進(jìn)行控制，進(jìn)一步提升功能性、協(xié)同性。如華為HI解決方 (CDC)、智能駕駛(MDC)與整車控制 (VDC)三大域，動(dòng)力域、底盤(pán)域和車身域融合為整車控制域；?中央計(jì)算平臺(tái)——隨著功能域的深度融合，功能域逐步升級(jí)為更加通用的計(jì)算平臺(tái)。區(qū)域控制器平臺(tái)(ZonalControlUnitZCU)是整車計(jì)算系統(tǒng)中某個(gè)局部的感知、數(shù)據(jù)處理、控制與執(zhí)行單元。它負(fù)責(zé)連接車上某一個(gè)區(qū)域內(nèi)的傳感器、執(zhí)行器以及ECU等，并負(fù)責(zé)該位置域內(nèi)的傳感器數(shù)據(jù)的初步計(jì)算和處理，還負(fù)責(zé)本區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)換；?車云計(jì)算平臺(tái)——將汽車部分功能轉(zhuǎn)移至云端，車內(nèi)架構(gòu)進(jìn)一步簡(jiǎn)化。車的各種傳感器和執(zhí)行器可被軟件定義和控制，汽車的零部件逐步變成標(biāo)準(zhǔn)件，徹底實(shí)現(xiàn)軟件定義汽車功能。圖表7：華為HI全棧智能汽車解決方案的“計(jì)算+通信架構(gòu)”TT-BOXC分布式網(wǎng)關(guān)來(lái)源：華為，頭豹研究院編輯整理400-072-558808圖表8：小鵬XEEA2.0電子電氣架構(gòu)?功能域控制架構(gòu)?整車OTA?… 特斯拉作為汽車行業(yè)革新的領(lǐng)袖，早在2017年發(fā)布的Model3上就已經(jīng)采用了(跨)域融合式的電子電氣架構(gòu)，將智能駕駛域與座艙域融合。目前來(lái)看，除特斯拉主流的OEM電子電氣架構(gòu)升級(jí)步調(diào)已經(jīng)到達(dá)(跨)域集中階段，并向車輛集中式階段邁進(jìn)。如小鵬旗下的XEEP3.0電子電氣架構(gòu)，就是典型的中央計(jì)算平臺(tái)式，將搭載在即將推出的G9車型上，小鵬也將這一代架構(gòu)稱為“讓智能汽車在未來(lái)永不落伍的秘密”。其他如長(zhǎng)城汽車2020年開(kāi)發(fā)的第三代電子電氣架構(gòu)包含4個(gè)功能智能駕駛，應(yīng)用軟件自主研發(fā)，已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)并用于長(zhǎng)城汽車全系車型，2022年內(nèi)將推出的第四代電子電氣架構(gòu)駕駛3個(gè)計(jì)算平臺(tái)，外加3個(gè)區(qū)域的全新的電、混動(dòng)平臺(tái)，并陸續(xù)擴(kuò)展到全系車型。圖表9：小鵬XEEA3.0電子電氣架構(gòu)XPU4.xZ-DCU?中央超算+區(qū)域控制?… 圖表10：長(zhǎng)城GEEP電子電氣架構(gòu)202020222024GEEP3.0動(dòng)力/底盤(pán)域動(dòng)力/底盤(pán)域車身域智能駕駛智能座艙器制架構(gòu)自主以太網(wǎng)GEEP4.0器中央計(jì)算+區(qū)域架構(gòu)大計(jì)算平臺(tái)?SOAGEEP5.0區(qū)域器OneBrain架構(gòu)大腦區(qū)域控制來(lái)源：長(zhǎng)城，小鵬，頭豹研究院編輯整理400-072-5588L4+TOPSL3OPSL4+TOPSL3OPSL2SL<1TOPSL108?電子電氣架構(gòu)在智能汽車時(shí)代升級(jí)的特征一大特征，“集中化”。也體現(xiàn)在兩方面：1)功能集中化，形成域概念。即按照功能將整車劃分為不同的域，例如博世將整車劃分為五大功能功能域的劃分充分體現(xiàn)模塊化的設(shè)計(jì)思維，能夠上實(shí)現(xiàn)部件的并行開(kāi)發(fā)，提升開(kāi)發(fā)效率、縮短開(kāi)期；2)計(jì)算集中化，算力極大提升。ECU的控制功能降級(jí)或融合，替而代之的是控制等級(jí)更高的域控制器，以實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)多個(gè)執(zhí)行器的控制。同時(shí)，將原ECU中的MCU等芯片集成至域控制器中，用SoC或SiP等更高端芯片將算力集中，避免算力分散且冗余的問(wèn)題；第二大特征，軟硬件解耦?！败浻布疃锐詈稀笔荰ier1在分布式電子電氣架構(gòu)時(shí)代所供應(yīng)零部件的典型特征，也是影響車企進(jìn)行正向開(kāi)發(fā)的最主要因素。軟硬件解耦主要體現(xiàn)在以下兩方面：1)硬件與軟件解耦，傳感器、控制器及執(zhí)行器等“硬件抽象”，即隱藏特定平臺(tái)的硬件接口細(xì)節(jié)，為操作系統(tǒng)提供虛擬硬件平臺(tái)，使其具有硬件無(wú)關(guān)性，可在多種平臺(tái)上進(jìn)行移植，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)硬件的即插即用；2)軟件與軟件的解耦，以SOA (Service-OrientedArchitecture，面向服務(wù)架構(gòu))的軟件架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)軟件的部分功能抽象，部分功能與迭代；圖表11：智能汽車產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)對(duì)計(jì)算與通信能力提出極高的要求LL5OPS來(lái)源：知乎，頭豹研究院編輯整理400-072-5588MOSTCAN-FDMOSTCAN-FD08疊加，智能座艙、智能駕駛及智能網(wǎng)聯(lián)等功能的簡(jiǎn)度等提出了更高的要求，傳統(tǒng)的CAN、LIN、MOST等通信技術(shù)難以應(yīng)對(duì)。尤其是智能駕駛功能對(duì)于車內(nèi)通信的速率要求極高，因此在智能汽車的車載通信解決方案中，高帶寬成為重要的發(fā)展圖表12：車載通信總線帶寬與成本對(duì)比300M150M100M25M10M20KEEhernetFlexRaFlexRayCANCANLINLIN012510每節(jié)點(diǎn)相對(duì)成本來(lái)源：頭豹研究院編輯整理400-072-558808ChapterChapter3400-072-558808軟件定義汽車??整車定義模式從“機(jī)械定義”到“電氣與電子定義”，再發(fā)展至當(dāng)下的為打造智能汽車的重要手段?智能汽車的整車定義將以軟件為核心進(jìn)入智能汽車時(shí)代，整車定義模式也從“機(jī)械定義”到“硬件定義”，再發(fā)展至當(dāng)下的“軟件定義”，軟件定義汽車(Software-DefinedVehicle，SDV)將成為打造智能汽車的重要手段，即軟件服務(wù)過(guò)程中，并不斷改變和優(yōu)化各個(gè)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)續(xù)優(yōu)化、價(jià)值持續(xù)創(chuàng)造。電子電氣架構(gòu)的升級(jí)帶來(lái)汽車軟硬件解耦不僅是OEM降低成本與開(kāi)發(fā)難度的方式，更是創(chuàng)造未來(lái)產(chǎn)品的增值、提升產(chǎn)品力、滿足用戶智能化需求關(guān)鍵。面對(duì)復(fù)雜而又多變的應(yīng)用場(chǎng)景需求，智能駕駛、智能座艙、智能網(wǎng)聯(lián)及智能地盤(pán)等不斷涌現(xiàn)的功能創(chuàng)新需求;同時(shí)，依靠高性能SoC、SiP芯片的計(jì)算平臺(tái)提供的澎湃算力支持，軟件在傳統(tǒng)汽車發(fā)展硬件同質(zhì)化的背景下，成為OEM為用戶創(chuàng)造價(jià)值的新手段。圖表13：軟件定義汽車是打造智能汽車的重要手段來(lái)源：華為，頭豹研究院編輯整理400-072-5588車將成為用戶的“移動(dòng)智能空間”出?汽車只是最純粹的機(jī)械產(chǎn)品APPAPPAPPAPP智能座艙智能網(wǎng)聯(lián)算法API(中間件)應(yīng)用OS (AGL/Android)RTOS Works08圖表14：智能汽車軟件架構(gòu)簡(jiǎn)化示意圖智能駕駛智能駕駛普普通API(中間件)基基礎(chǔ)算法庫(kù)AIAI和視覺(jué)模塊傳感器模塊云控模塊網(wǎng)聯(lián)模塊中間件組中間件組件 (AUTOSARRTE/分布式通信/管理平面和數(shù)據(jù)平面/…)AUTOSARAUTOSARClassicDriversDriversHypervisorMCALBSP?SOA是智能汽車軟件架構(gòu)的主旋律縱觀智能汽車軟硬件架構(gòu)，最底層是車輛平臺(tái)以及外圍硬件，在其之上的便是各類計(jì)算平臺(tái)，后者又可以分為硬件平臺(tái)和軟件兩部分，其中軟件層由系統(tǒng)軟件(由中間件組件、硬件抽象層、OS內(nèi)核組成)、功能軟件(由基礎(chǔ)算法庫(kù)、AI和視覺(jué)模塊、傳感器模塊等庫(kù)組件以及相關(guān)中間件組成)、應(yīng)用算法軟件(由場(chǎng)景算法和應(yīng)用組成，是智能座艙、智能駕駛及智能網(wǎng)聯(lián)形成差異化的核心)等部分構(gòu)成。作為面向未來(lái)的下一代硬科技產(chǎn)品，SOA架構(gòu)也被采用到智能汽車中。SOA架構(gòu)的核心思想是將每個(gè)控制器的底層功能以“服務(wù)”的形式進(jìn)行封裝，一個(gè)服務(wù)即是一個(gè)獨(dú)立可執(zhí)行的軟件組件，并對(duì)其賦予特定的IP地址和標(biāo)準(zhǔn)化的接口以便隨時(shí)調(diào)用，最終通過(guò)對(duì)這來(lái)源：知乎，頭豹研究院編輯整理400-072-5588www.leadleo.400-072-5588些底層功能的自由組合，以實(shí)現(xiàn)某項(xiàng)復(fù)雜的智能化功能。圖表15：SOA軟件架構(gòu)重新開(kāi)發(fā)APPAPP(客戶端)操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)硬件硬件08過(guò)去分布式架構(gòu)中，所有的功能實(shí)現(xiàn)多是基于不同控制器之間傳輸信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)。軟件定義汽車下，控制器數(shù)量大幅下降，針對(duì)少數(shù)控制器就可以單獨(dú)的抽象出“服務(wù)組件”，最終形成面向服務(wù)的更多地專注于上層應(yīng)用的開(kāi)發(fā)，而無(wú)需再對(duì)底層算法甚至各個(gè)ECU中的軟件進(jìn)行重新編譯，解決了相同的應(yīng)用在不同車型及硬件環(huán)境下重復(fù)開(kāi)發(fā)的痛點(diǎn)，使得汽車軟件架構(gòu)十分靈活并易于拓展。?未來(lái)智能汽車中，軟件價(jià)值量將顯著上升軟件定義汽車下，未來(lái)的智能汽車將成為新的“硬件入口”，各類傳感器、執(zhí)行器也將逐漸標(biāo)準(zhǔn)化，軟件成為OEM通過(guò)域控或中央計(jì)算平臺(tái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品增值、服務(wù)客戶的手段。預(yù)計(jì)到2025年，軟件將占到整車價(jià)值量的30%。軟軟件30%來(lái)源：大陸集團(tuán)，頭豹研究院編輯整理400-072-558822傳統(tǒng)汽車傳統(tǒng)汽車——鏈?zhǔn)焦?yīng)鏈08供應(yīng)鏈重構(gòu)??整車定義模式從“機(jī)械定義”到“電氣與電子定義”，再發(fā)展至當(dāng)下的為打造智能汽車的重要手段圖表17：傳統(tǒng)汽車與智能汽車供應(yīng)鏈對(duì)比??鏈?zhǔn)焦?yīng)體系；?Tier1與OEM綁定最為緊密，在供應(yīng)鏈中話語(yǔ)權(quán)最高，相對(duì)盈利能力最強(qiáng)；?OEM整車開(kāi)發(fā)周期相對(duì)較長(zhǎng)，快速響應(yīng)、快速迭代能力較差低Tier3Tier2Tier1高商智智能汽車——向網(wǎng)式供應(yīng)鏈變革料?網(wǎng)狀供應(yīng)體系；?Tier0.5、料?網(wǎng)狀供應(yīng)體系；?Tier0.5、Tier1.5等新角色出現(xiàn)；?軟件供應(yīng)商走向臺(tái)前；Tier0.5?OEM越過(guò)Tier1形成供應(yīng)關(guān)系，能夠?qū)崿F(xiàn)快速相應(yīng)與迭代Tier1TierTier1.5Tier2Tier3來(lái)源：山東工業(yè)技術(shù)，中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)，頭豹研究院編輯整理400傳統(tǒng)汽車供應(yīng)鏈——鏈?zhǔn)襟w系傳統(tǒng)汽車供應(yīng)鏈呈現(xiàn)的為垂直一體化的鏈?zhǔn)襟w系，由原材料、零部件供應(yīng)到整車生產(chǎn)、再到最終用戶交付，屬于封閉型生產(chǎn)、價(jià)值鏈較長(zhǎng)且上下游依賴程度較高的供應(yīng)鏈體系。OEM的生產(chǎn)計(jì)劃實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)著整個(gè)供應(yīng)鏈的節(jié)拍，其生產(chǎn)計(jì)劃經(jīng)過(guò)分解，變成不同一級(jí)零部件供應(yīng)商的生產(chǎn)訂單，一級(jí)零部件供應(yīng)商將生產(chǎn)訂單拆分為生產(chǎn)計(jì)劃下達(dá)至二級(jí)零部件供應(yīng)商，層層下達(dá)到Tier1、Tier2與Tier3供應(yīng)商手中。Tier1與OEM的聯(lián)系最為緊密，直接供貨并參與同步研發(fā)，Tier1廠商進(jìn)入壁壘較高，產(chǎn)品多為系統(tǒng)性、總成性關(guān)鍵零部件，盈利能力相較Tier2、3更高，Tier3廠商通常規(guī)模較小且參與者數(shù)量較激烈，盈利能力也相對(duì)較差。OEMTier0.5隸屬于OEM，但業(yè)務(wù)獨(dú)立Tier0.5Tier0.5確定核心價(jià)值作為OEM和Tier1的紐帶、技術(shù)和數(shù)據(jù)支持Tier1Tier0.5向Tier1提出定制化需求Tier1.5助Tier1.5Tier2Tier合Tier2方面的方案和服務(wù)?智能汽車供應(yīng)鏈——向網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)變革智能汽車的零部件數(shù)量顯著減少。傳統(tǒng)汽車零件數(shù)量可達(dá)到30,000-50,000，而智能汽車在電子電氣架構(gòu)向“集中化”演進(jìn)的情況下，零部件數(shù)量?jī)H需3,000左右，數(shù)量的減少使得智能汽車的供應(yīng)鏈管理也更加簡(jiǎn)便，信息傳導(dǎo)也由傳統(tǒng)的OEM下發(fā)生產(chǎn)計(jì)劃變?yōu)樯舷掠涡畔⒌幕ヂ?lián)：下游向上游傳遞需求，上游同時(shí)向下傳遞技術(shù)特性供給。雙向溝通使得供應(yīng)鏈整體響應(yīng)性較快，供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)企業(yè)將提前完成技術(shù)儲(chǔ)備，并根據(jù)市場(chǎng)快速調(diào)整，能夠滿足OME為滿足用戶的快速開(kāi)發(fā)、快速迭代需求。同時(shí)眾多造車新勢(shì)力以“互聯(lián)網(wǎng)思維”造車的模式，智能汽車供應(yīng)鏈也被進(jìn)一步延伸，售后服務(wù)也成為供應(yīng)鏈中的重要一環(huán)，售后服務(wù)的加入使得消費(fèi)者需求以及技術(shù)更新迭代需求可更快傳達(dá)至上游。智能汽車供應(yīng)鏈的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更加明顯。傳統(tǒng)汽車的鏈?zhǔn)焦?yīng)體系，不僅會(huì)造成信息傳遞的效率低下，還會(huì)存在誤差與誤判，從而大幅影響OEM的正向開(kāi)發(fā)能力。而智能汽車供應(yīng)鏈改寫(xiě)了此種情況，隨著汽車芯片短缺導(dǎo)致汽車減產(chǎn)問(wèn)題的出現(xiàn)，部分OEM開(kāi)始越過(guò)Tier1直接與芯片廠商建立合作關(guān)系，如寶馬與半導(dǎo)體廠商INOVA建立合作關(guān)系，比亞迪等車企與地平線建立合作關(guān)系。同時(shí)，OEM與供應(yīng)商的合作由普通合作逐漸轉(zhuǎn)向戰(zhàn)略合作，單一車型的開(kāi)發(fā)合作逐漸形成基于一個(gè)平臺(tái)車型的合作，如華為與塞力斯合作的問(wèn)界車型。在此情況下，一級(jí)供應(yīng)商和二級(jí)供應(yīng)商的界限逐漸模糊，供應(yīng)鏈由鏈?zhǔn)睫D(zhuǎn)為網(wǎng)式，需求更加透明。此外，其中較具代表性的智能座艙、智能駕駛等為多零件組合集成的產(chǎn)物，在智能化功能推廣的品將為OEM節(jié)約生產(chǎn)時(shí)間與成本，在此情況下，Tier0.5應(yīng)由而生。來(lái)源：頭豹研究院編輯整理400-072-558808軟件定義汽車下，軟件供應(yīng)商的角色愈發(fā)重要。智能汽車OEM為了形成自身差異化競(jìng)爭(zhēng)能力，智能座艙、智能駕駛、智能網(wǎng)聯(lián)成為OEM滿足用戶需求的重要產(chǎn)品力象征，其中軟件是觸達(dá)用戶的最終觸手，具備強(qiáng)大軟件實(shí)力的OEM能夠占得先機(jī)。在此情況下，眾多軟件供應(yīng)商從幕后走到臺(tái)前，也有眾多OEM設(shè)立自主的IT部門(mén)負(fù)責(zé)整車軟件的開(kāi)發(fā)。來(lái)源：頭豹研究院編輯整理400hapterChapter4400-072-558826數(shù)據(jù)五數(shù)據(jù)五大挑戰(zhàn)跨域通信的帶寬安全性08電子電氣架構(gòu)的發(fā)展將面臨五大挑戰(zhàn)圖表19：電子電氣架構(gòu)發(fā)展面臨的五大挑戰(zhàn)靈活性靈活性架構(gòu)功能的復(fù)雜架構(gòu)功能的復(fù)雜?E/EA在智能汽車時(shí)代的發(fā)展面臨五大挑戰(zhàn)挑戰(zhàn)一——靈活性：一是電子電氣架構(gòu)的靈活性，未來(lái)的智能汽車生命周期將會(huì)更短、更新迭代的速度更快，新技術(shù)功能的大量引入也將會(huì)更加頻繁，OEM為了繼續(xù)維持新的市場(chǎng)份額優(yōu)勢(shì)需要不斷在自身的電子電氣架構(gòu)向更靈活的方向改進(jìn)，以此來(lái)適應(yīng)新的技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用軟件的快速大量引入；另一是零部件架構(gòu)的靈活性，在不同的行業(yè)細(xì)分市場(chǎng)中汽車廠商中所采用的汽車生產(chǎn)部件技術(shù)與制造設(shè)備也不同，未來(lái)的消費(fèi)電子汽車電氣部件架構(gòu)設(shè)計(jì)需要廠商具備廣泛的技術(shù)適用性、可伸縮性以及能滿足不同類型汽車部件廠商的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，簡(jiǎn)化汽車廠商的產(chǎn)品生產(chǎn)流程。挑戰(zhàn)二——架構(gòu)功能復(fù)雜：未來(lái)的智能汽電氣系統(tǒng)架構(gòu)功能需要更加具備數(shù)據(jù)處理和設(shè)計(jì)分發(fā)各種跨域應(yīng)用功能所必需要求的功能多樣性，因此OEM在進(jìn)行架構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需要更為針對(duì)。挑戰(zhàn)三——跨域通信數(shù)據(jù)帶寬：當(dāng)前的兩個(gè)域間當(dāng)前跨域間的通信數(shù)據(jù)帶寬流量不足以完全滿足未來(lái)的跨域數(shù)據(jù)帶寬流量擴(kuò)展要求、未來(lái)的E/EA將需要對(duì)跨域通信數(shù)據(jù)帶寬進(jìn)行擴(kuò)容，采用更高帶寬的車載通信方式。挑戰(zhàn)四——數(shù)據(jù)計(jì)算分析能力：嵌入式操作系統(tǒng)軟件中的串行數(shù)據(jù)計(jì)算已經(jīng)達(dá)到技術(shù)極限，通過(guò)集中化的E/EA不僅僅是要將算力集中或使用更高算力的芯片，OEM本身的數(shù)據(jù)計(jì)算分析能力也需要提升。挑戰(zhàn)五——安全性：智能汽車作為新的虛擬空間入口，已經(jīng)具備接入移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的能力，未來(lái)發(fā)展中也將持續(xù)面臨不斷各種威脅用戶個(gè)人信息安全上的巨大風(fēng)險(xiǎn)，可能會(huì)遭受各種勒索軟件病毒、木馬程序等的惡意襲擊，造成汽車用戶全部個(gè)人隱私以及汽車數(shù)據(jù)嚴(yán)重遭到泄露。因此，如何保障整車、用戶數(shù)據(jù)的安全性也將是OEM在未來(lái)需要考慮的問(wèn)題。來(lái)源：《增程式電動(dòng)汽車電氣架構(gòu)分析》,劉釗、蔣進(jìn)科,2020.，頭豹研究院編輯整理400智能OTAV2X智能