2019年11月12日 | 先行者又是大众！浅析汽车新型电子电气架构的价值

作者介绍：

朱玉龙，资深电动汽车三电系统和汽车电子工程师，目前从事新能源汽车电子化工作，10年以上的新能源汽车专业从业经验，在电池系统、充电系统和电子电气架构方面有较深的认识和实践，著有《汽车电子硬件设计》，开设《汽车电子设计》公众号。

上篇文章说到，以欧洲车企为代表，全球主要的企业都开始重视投入电子电气架构的革新、车载自主软件开发团队建设、构建新的汽车供应体系变化。

那么这些变化到底给企业内部和消费者带来哪些卖点？一方面从短期、中期和长期的维度来思考，是对一家车企卖车的促进作用，也就是一个平台和单台车的产品竞争力的提升；另一方面除卖车这个基本业务以外，我们也试图去理解大众在2025年以前35亿欧元投入数字业务建立云平台，能否转化为卖车以外的收入。想要看清楚这个是比较困难的，但这也直接影响到我们国内自主企业该如何去跟随和学习这方面的投入，如何进行机构调整、整合外部资源去迎接这样的变化。

vw.OS和One digital platform

汽车的基本功能是驾驶，如同手机的基本功能是电话联络一样，在目前电子和IT技术发展迅速的时代，汽车里面的电子和IT网络的技术发展只能说还不够快。在这方面步伐走得最快的是大众汽车，宣布在2025年之前要在所有的新车型上都使用vw.OS汽车操作系统，并结合汽车云服务实现后台支持。在MEB上做的首款纯电动汽车ID.3，就是首款搭载vw.OS的试金石，并在2020年开始正式交付。从目前看来，我们还不知道大众通过这个屏幕，如何把车、车主和服务三者连接在一起，目前看到的信息，是大众根据自己的要求打造的一些原生的应用，如何通过操作系统构建自己的汽车生态系统，把外部合作伙伴通过大众的IT架构连接后，提供丰富多彩的服务内容，给用户提供丰富的功能和良好的交互体验。

图1大众ID.3的仪表盘和中控屏

目前我们能看到的信息，主要是通过大众介绍材料还有关联供应商的材料，目前这个大众的vw.OS和对应的ODP（One digital platform）还在开发和筹备中。

首先来说一下ODP（One digital platform）云端处理这块的内容，从物联网的角度，车子和充电桩都只是一个节点。车企的信息化和智能化，是依托自己这个可信的网络集成化平台给用户、车辆、充电桩构建一个信息的闭环，同时也会进行信息安全的系统性考虑，非敏感数据（即非隐私或安全相关数据）仍然有望更多的在云端进行处理。这些数据根据各个地区的监管要求处理以后，车企可以在这个数据池里面根据业务落地的可能性，尝试把大数据分析应用起来，并将基于数据处理结果制定相应的行动方案。基于数据的自动驾驶的应用及其他各项数字化创新将依赖于不同企业之间的数据共享。在没有特别明朗的情况下，车企都已经开始建立有能力处理此种海量数据的集成化平台。

图2 大众想要打造的东西

vw.OS操作系统是在车内的HPC（High Performance Comupter）运行的操作系统，目前还没有看到细致的信息，不过通过大众给出的自己的软件框架和Elektrobit给出的参考软件架构做比对以后，可以从不同层面获得一些观点。

三个小系统通过虚拟化以后被分配出来给三个方向：

1） 可以支持面向高算力架构下的辅助驾驶功能，通过虚拟化技术的Adaptive Autosar系统，这块可以通过外部传感器配置和内部软件的剪裁，分割出支持基本的L2功能、L2+和L3多种功能配置的辅助驾驶。从这个角度来看，这使得大众可以掌握现有（L1-L3）ADAS的软件和演变的能力。

2） 可以支持自己的App Store的计划，在自己的座舱显示屏上可以开发出自己的原生态的各种应用（包括车联、座舱应用、能量管理、移动服务等等），也可以像安卓一样打造车内软件App的生态，我们通常能和消费电子对应的就是这个内容。这个虚拟化的系统里面，和后台联系最为紧密，也是属于开发者可见的那部分。

3） 原有的State of Art基础功能：这块如下图所示，可以把之前比较重要的没办法短期内覆盖掉的功能继续保留在Classic Autosar的系统里面。在通信网络，也是充分考虑网段隔离保留原来的CAN通信，允许部分历史遗留的ECU单元留在里面。我觉得这点很重要，需要把日益复杂的系统关联性予以分离，新旧在一定程度上分开，对一个车企而言新的东西有太多地方需要验证。

备注：目前所看到的软件架构方案，大部分都是基于这个来的。

图3 大众给出的自己的HPC的软件框架

图4 Elektrobit 给出的Potential HPC Architecture – SOP 2019

当然这里有面向OTA的设计，也有基于功能安全和信息安全这两块的原有整车企业引以为傲也是比较难短期内变化的东西，对应下图的安全启动和关键车辆安全功能相关的部分。同时，与之对应的分工写作和大量软件供应商与车企的协作关系，也占用了很多的时间来打磨。

图5 在HPC的软件架构里面新的软件分工体系

在这里还有个比较具有挑战性的事情：算力的提高是依赖于芯片升级迭代下的计算平台刷新，这有点像之前电脑早期和智能手机早期的变革，软件的升级会要求车载核心运算芯片一步步提升，这里的技术竞争的源动力落到了芯片层面。所以以特斯拉为代表，踏入开发自己的自动驾驶运算平台的芯片，未来越来越多的车企也必须要深入到这个层面，以支持自己的OS系统不断更新，我觉得到车企给每台新车都部署HPC、操作系统、云端服务这个阶段，汽车行业的核心关注点真的都不同了。

原有汽车芯片关心的uC单片机的重要性变成守门人，跟着软件迭代的计算芯片（Performance SiP Module）才是主角。

图6 A possible baseboard built-up of a Modular Computing Platform

这个数字化的趋势，可以从大众集团下面的各个品牌体现。往上看到保时捷都在积极的拥抱这一系列的变化，在打造差异化方面，先行者是有着很大的先发优势的，以至于大众集团可以构建一个围绕汽车软件的专门的开发中心，为各个品牌和架构开发服务，更延伸到车企原有的各个业务部门。

可以预见的是，以整车为单位软件部门的领导力和未来的强势话语权，将会主导汽车从机械产品往电子产品的属性变更。

图7 汽车企业的软件中心架构

小结：

实际上，我们可以从基础的计算平台和软件层面的基础来审视这个变化，并且需要思考我们原来的从业者应该如何适应这样的变化。几年前福特的前任CEO的口号是“要把福特汽车转变成一个数字化的软件公司”，这里隐含着对未来方向的展望也带有巨大的资源投入需求。汽车公司转变为软件公司可不是随便喊喊的，这需要有坚实的基础为支撑，把这些东西部署到自己的车辆产品为消费者所接受和青睐，才能安然渡过汽车的这次产品特性的变化。

参考文献：

1）Ethernet & Adaptive AUTOSAR Key elements of the new Volkswagen E/E architecture

2）High Performance Processor Architecture for Automotive Large Scaled Integrated Systems within the European Processor Initiative Research Project

3）Scalable and Flexible Software Platform for High Performance ECUs

4）Digital Car & Services