华为智能汽车解决方案BU CTO蔡建永：计算与通信架构驱动软件定义汽车
2020-08-15
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在8月14日下午举办的“中国汽车论坛”分论坛上
，华为智能汽车解决方案BU CTO蔡建永发表了题为《华为计算与通信架构使能软件定义汽车》
演讲。
以下是小编对蔡总演讲的整理：
1
什么是软件定义汽车？
现在整个“软件定义汽车”这个概念非常热门，像车载操作系统、服务架构、自动驾驶、中间件等都非常热门，而且每个车企或者大的零部件供应商也在成立新的组织，或者进行组织整合应对这一变化。
到底什么是软件定义汽车？我认为：
软件定义汽车意味着软件将深度参与到整个汽车的定义过程、开发过程、验证过程、销售以及服务的过程。
比如说对于汽车的定义过程，联网的车可以很容易的得到用户的喜好以及在线反馈，在开发和验证阶段可以通过车载数据实时上传，对整个车的零部件或者子系统进行优化，在服务阶段可以销售更多的软件特性。实际上软件还在不断改变和优化整个开发的过程，从而实现体验的优化、过程的持续优化和价值的持续创造。
对软件定义汽车，我们更多是
“软件驱动汽车”
可能更合适一些，不但意味着软件让车跑起来，而且软件驱动汽车工业体系持续优化，让车变得更加安全、更加绿色、更加便捷和更加舒适。
2
四化驱动汽车智能化进化
软件定义汽车一方面带来的好处是什么？让问题的解决变得非常快速，同时不停地提供越用越好的，给消费者带来惊喜的体验，这实际上变成了黏性。什么原因带来了这样的变化？背后的主要因素我认为主要是“四化”，最主要的驱动实际上“三化”——电动化、智能化、网联化。
电动化可以实现非常灵活的驾驶体验，智能驾驶本身是很好玩的，可以看到车的环境，可以自动泊车，可以在高速上进行巡航，同时由于自动驾驶大量释放了司机驾驶的强度，释放了司机的时间，对娱乐系统提供了更多的操作机会，使得汽车从一个传统驾驶体验操控性为主变成了用车体验，汽车正在逐步变成第三生活空间。
另一方面，汽车软件在不停改变整个体验的过程中，车从销售给客户之后，主机厂还不停的开发新的软件，去优化新的软件，这样的开发和实际上需要持续的投入，这个投入必须在消费者、主机厂，甚至在车厂之间形成正向的利益循环，这样才是可持续的。从这点来看，汽车从第一次销售之后，价值的变现应该变成一个新的起点。
看现有车的架构及商业模式有一定问题的，无法支撑当前传统车走向智能车。现在车的架构是分布式的架构，分布式架构对于主机厂而言，这个架构是非常复杂的，要涉及到几十个甚至上百个ECU之间的开发，而且ECU里面的代码非常多，非常复杂，开发和协调的工作量非常大。对供应商而言，每个ECU都是基于功能开发的，是局部的，而不是整车级开发。
从商业模式来讲，当前车辆的商业模式是高度定制化的商业模式，主机厂要付开发费，让Tier1开发新的功能
，这种模式从长期来看也不可持续，因为在汽车SOP之后，如果我是一个供应商开发了一个新的功能，但车已经卖出去了，出去收不到钱，这个开发就浪费了，也无法变现，变得不可持续。从这点来看，如果传统车走向智能汽车的话，在商业模式上要形成新的变革。
从一个智能汽车的关键基础来看，我们认为智能汽车要有三大关键基础支撑。最重要的一点是自动驾驶，因为智能汽车在不断进化，随着自动驾驶的能力越来越高，座舱的能力变得越来越丰富，同时智能驾驶在L4之后，对车的舒适性要求越来越高。有人说最高级别的自动驾驶的体验，应该是你坐到车里面去了，在不知不觉当中车的速度提高到120公里每小时，像坐一个高档的电梯一样，你进去以后没有感觉，过一会你发现电梯到了目的地楼层。
我们认为从5-10年来看，智能驾驶会是体验的竞争焦点，随着自动驾驶的程度越来越高，智能座舱会成为新的差异化的焦点，当人在车里面不用开车，车的形态、车的使用都会发生巨大的变化，车内的体验会变得非常丰富和非常多样。
因为整个车变得越来越复杂，电子电气架构越来越复杂，整车数字架构作为一个基础，必须要管理好软硬件的复杂性，确保整车级的安全性和可靠性，同时提供开放的能力使能上层应用的开发。
3
华为
CCA+VehicleStack构建数字系统
华为在看到“四化”的过程中一直在思考，我们怎么定位自己。通过最近一段时间的探索，我们提出华为CCA+VehicleStack构建数字系统，这个数字系统可以看一个传统车有六层，最底下是机械层，第二层是高压电池电气层；第三层是低压的部件层，传感器，执行器，甚至是网关、计算、域控制器等等，再上面一层是软件层，这里含娱乐系统的操作系统、自动驾驶的操作系统、车控的操作系统，而且还包含跨操作系统的VehicleStack，我们叫整车级的中间件，再上面是应用层，比如座舱的应用程序、自动驾驶的应用程序和整车控制的应用程序，再上面是云服务层。
我们整车数字系统架构设计理念从长期来看，一是软件可升级，可以做到跨车型、跨软件，甚至跨车企的软件重用；硬件来讲，要做到可扩展、可更换，甚至做到传感器的即插即用，将来这个车如果你要开发，现在你买的车可能是L2的，只有5个毫米波，1个摄像头，将来要升级上去，要更高的自动驾驶，可以买两个激光装上去，同时买个自动驾驶的硬件装上去，使得你这个车具有更高阶的功能，而不是每次想要一个新功能的时候重新换车。因为在“摩尔定律”的作用下，电子电池部件更新换代是非常快的，但是换车的话可能要5-10年。
第三层我们认为要构建可信的体系（Trust Worthy），可信包含整车的数字安全（网络安全），同时包含功能安全，还要做好隐私保护。这个车的架构我们希望能做到端到端的成本最优，同时实现车能够持续创造价值的平台，当这个车卖给消费者之后，车可能像手机一样，可以在车的平台上购买更多的应用，购买更多的软件，这样对车厂而言，也能获取一部分收入，从而形成一个正向的商业循环。
具体一点来讲，CCA和VehicleStack包含两层，最下面一层是基于区域的架构硬件层，硬件层有几个特点。
第一，有网关（区域网关），在VIU硬件上面就近接入相应的传感器、执行器，甚至部分的ECU，同时VIU上面提供相应的传感器供电，三个VIU或者五个VIU提供高速的以太总线进行互联，联成一个环网，这个环网是高可靠的，当任何一个VIU坏掉之后，整个环网可以通过环回的路线保证整个通讯的安全性。在此之上，我们定义了三个域控制器，VDC主要负责整车和底盘域的控制，MDC主要负责自动驾驶的控制，CDC主要负责娱乐的控制。这是硬件层面和架构层面。
在硬件和架构层面之上，我们定义了VehicleStack（整车级软件框架），这个软件框架涉及到几个基本事情，整车的框架是基于服务的架构，采用微服务和微插件的框架。
第二，整车级框架还要实现数据的转发，从数据的预处理，到数据的分组、加密、聚合、分发记录都会在VehicleStack完成，同时提供功能安全和网络安全相应服务，最后在这个架构上实现相应的API和SDK，让上层的应用，含车控的应用，像整车管理、热管理，包括ADAS的应用，L1、L2甚至L3+的应用都可以在上层进行实现。
整个VehicleStack会把一些整车厂现在比较苦、比较累的、比较基础的活做好，比如整车级的OTA，比如整车级的功能安全和网络安全都把它做好。
从整个价值来看，我们在架构的价值进行了初步分析，总的说来四个维度。
第一，可以做到很好的成本优化。因为我们是就近接入的，所以从省线束，省重量上面预计可以节省15%-20%的线束重量和长度，同时由于集中化的，可以减少ECU的数量。还有一个是装配成本，因为整个VIU是放在固定区域的，所以装配起来比较简单。
第二，关于上市时间，大家知道一个传统车如果做一个全新的架构，架构的预演可能花2年时间，再把车做出来可能花3年时间，再进行测试、验证等，改一个架构要非常长的时间。但是现在新的架构，因为这个架构基本上是标准化的，通过三个VIU甚至五个VIU把整个架构做好，一次验证，所有的车型都可以用，这样会大规模节省新架构的开发时间。
第三，大家知道现在车型上有非常多的智能驾驶的要求，有满足法规上的AEV，还满足L1、L2的，比如说自适应巡航，有L3+，甚至L4的，比如自动泊车、自动驾驶等等。在这个架构上，我们可以实现从L0到L4架构的持续演进。
第四，统一的架构在不同的功能域之间可以很方便的开发新的应用。
下面针对每个特点稍微展开一下：
第一，关于整车线束成本的节省
我们分析了一个30万左右的车型，可以看到这个车型ECU是38个，再采用新的架构之后可以把10个ECU合并到相应的域控制器里面，节省差不多26%的ECU数量。
线束长度来看，原车线束差不多3.2公里，经过区域接入之后可以减少到2.6公里，节省17%；线束的成本从3000多块钱降低到2500块钱，节省19%，重量差不多节省7公斤左右。
这里面可以看到，我们分析的时候只合并了一些基本的功能，比如说前车门的控制，左车门的控制，主驾驶座椅的控制、副驾驶座椅的控制、网关、辅助驾驶的控制器、电动尾门控制器（音）以及热管理几个基本的ECU进行合并；长期来看可能有更多的ECU合并到新的架构里面。如果要开发新的功能，也很容易在新的域控制器上进行新功能的开发。
第二，关于TTM
这个架构非常灵活的，我们可以看到对一个入门型的车型可以配少量的VCU，最少是三个，在这个配置下可以有一个CDC保证娱乐的功能，VDC作为基础的辅助驾驶，比如L0和L1的辅助驾驶功能，同时把整车的控制，电池管理、热管理，甚至车身的管理作为应用跑在VDC的控制器上面。高端配置来讲，我们可以增加新的VIU，比如说增加4个或者增加5个，根据整车功能的复杂性来确定，同时对高端车型可以选配MDC高阶自动驾驶的域控制器，可以做L3甚至更高的自动驾驶功能。
在以太环网上面，入门车型的配置可以用千兆以太网，高端车型可以用10个G甚至更高的以太网来实现更高效的传感器的访问，更快速的OTA升级。
第三，关于智能驾驶
我们统一用智能驾驶代表L0到L4的自动驾驶，这是一个简单的示图。为了满足法规上的要求，VIU在上面完成了超声波传感器以及一个毫米波的接入，在VDC上面可以做一个简单的泊车、后视摄像头和前像摄像头的接入，可以完成ADAS辅助驾驶的要求。
再往后走，如果走到L1的辅助驾驶，可以加上四个环视，因为摄像头的带宽要求现在超过了以太网带宽的标准定义过程，所以我们建议摄像头可以直延到VDC上面。
再往后做到L2的话，增加更多的毫米波，毫米波的带宽比较低，可以直接通过环网接入。
再往后，现在大家不太敢谈L3，都谈的是L2.999，因为出事的话法律责任在人。这种情况下可以新加一个MDC，在新的MDC上面把前视的摄像头原来有一个变成三个，车视摄像头四个直接连到MDC上面，对于原来连接到辅助驾驶的摄像头可以通过转发，转发到MDC上面，从而使得智能驾驶可以从低阶逐渐演进到高阶，在这个配置下，L0、L1、L2辅助驾驶的功能可以由车厂自己开发，也可以合作伙伴开发。对于L2+，比如说MDC自动驾驶失效的时候可以到VDC上面，从而使车可以安全靠边停车，减少安全的风险。
第四，关于跨域E2E体验打通
现在车的智能化要求越来越，比如一键备车，涉及到车内通讯、电池管理、热管理、车身的控制等等，包括人机交互。在传统车的架构里面要实现这样的功能是非常困难的，因为你要跟很多家的供应商讨论、更新需求，每次更新都会耗时非常长的时间，而且同时消耗很多的开发费用。因为我们在整个架构上提供了汽车的API，把整个相应的能力全部开放出来，开发相应的功能就比较简单。
像特斯拉现在比较精准的里程估计，像远程诊断、调测等等，都需要支持配合，这样的架构可以非常方便主机厂进行开发的。
华为的智能驾驶梦想就是把数字世界带给每一辆车。我们下一步希望把技术和通讯架构，把整车级的VehicleStack贡献给所有的主机厂和合作伙伴们，让我们一起在平台上进行开发，从而加快智能电动汽车的进程，让每个最终的消费者，能够用到更好的车、更安全的车。
（注：本文根据现场速记整理，未经演讲嘉宾审阅）
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