01 前言
目前隨著智能汽車的發(fā)展，電子電氣架構(gòu)EEA被廣泛關(guān)注，但是大家的討論點(diǎn)大多是在乘用車領(lǐng)域，關(guān)注的是傳統(tǒng)乘用車大廠以及互聯(lián)網(wǎng)新勢(shì)力最新的電子電氣架構(gòu)布局，鮮有討論商用車電子電氣架構(gòu)的，本文我們就一起來(lái)討論和思考下智能網(wǎng)聯(lián)背景下的智能重卡電子電氣架構(gòu)發(fā)展趨勢(shì)。
02 重卡市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)
在討論電子電氣架構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)之前，我們先討論下重卡3.0時(shí)代的市場(chǎng)趨勢(shì)，這里源引羅蘭貝格對(duì)全球重卡市場(chǎng)的分析：
2.1智能網(wǎng)聯(lián)快速發(fā)展
智能網(wǎng)聯(lián)帶動(dòng)商用車產(chǎn)品鏈向“軟硬結(jié)合”與“產(chǎn)服融合”方向發(fā)展，重卡主機(jī)廠應(yīng)擁抱智能化、整合行業(yè)資源以及穩(wěn)固價(jià)值鏈地位，主機(jī)廠應(yīng)擴(kuò)展產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈，從車輛制造企業(yè)向運(yùn)力服務(wù)提供上轉(zhuǎn)變，提前布局車聯(lián)網(wǎng)和自動(dòng)駕駛技術(shù)。
2.2 新能源加速滲透
在市政用車及中途物流場(chǎng)景，純電動(dòng)及換電重卡增長(zhǎng)明顯，但是在長(zhǎng)途物流場(chǎng)景，受限與純電的電池自重及續(xù)駛里程，燃料電池重卡優(yōu)勢(shì)顯著，憑借其綠色環(huán)保無(wú)無(wú)污染、續(xù)駛里程能夠超過(guò)傳統(tǒng)油車等特點(diǎn)，在重卡公路運(yùn)輸環(huán)節(jié)的應(yīng)用前景可期。
2.3 重卡高端化
隨著國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)、安全標(biāo)準(zhǔn)愈加嚴(yán)格，以及運(yùn)營(yíng)市場(chǎng)考慮車輛全生命周期成本（TCO），商用車整車電子電氣系統(tǒng)將進(jìn)行技術(shù)升級(jí)，從而滿足更嚴(yán)格的安全法規(guī)、提升燃油經(jīng)濟(jì)性、降低司機(jī)壓力、降低運(yùn)營(yíng)成本。
2.4 用戶結(jié)構(gòu)演變
重卡用戶將有散戶向平臺(tái)客戶、車隊(duì)轉(zhuǎn)變，從而需求更長(zhǎng)營(yíng)運(yùn)時(shí)間及更高周轉(zhuǎn)效率。集中式客戶愈加關(guān)注產(chǎn)品的TCO，愈發(fā)關(guān)注產(chǎn)品購(gòu)買(mǎi)時(shí)的一體化銷售解決方案，重點(diǎn)關(guān)注TCO（整體擁有成本）除購(gòu)置成本外，重點(diǎn)關(guān)注燃油經(jīng)濟(jì)性、配件與服務(wù)費(fèi)用、質(zhì)量可靠性（影響出勤率）、車輛殘值等因素。
2.5 需求個(gè)性化與定制化
新生代重卡消費(fèi)群體的處出現(xiàn)及細(xì)分市場(chǎng)產(chǎn)品的定制化趨勢(shì)，要求主機(jī)廠更加關(guān)注用戶的個(gè)性化需求。表現(xiàn)在車輛產(chǎn)品層面的需求包括內(nèi)飾的舒適性、駕駛舒適性、安全可靠性、外觀時(shí)尚度、車輛數(shù)字化、豐富的車載娛樂(lè)，優(yōu)好的人機(jī)交互等。
03 目前商用車的電子電氣架構(gòu)
目前市面上的輕卡、重卡整車的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浯蟛糠秩缦聢D，ECU的數(shù)量多的在20個(gè)左右，整車的網(wǎng)絡(luò)也比較簡(jiǎn)單，通常就兩個(gè)CAN網(wǎng)段，部分車型甚至沒(méi)有中央網(wǎng)關(guān)，由VCU承擔(dān)網(wǎng)關(guān)的功能。車輛的智能化功能、娛樂(lè)功能基本沒(méi)有，除了BCM可以實(shí)現(xiàn)基本的車身控制功能（燈光、雨刮、門(mén)鎖、遙控鑰匙等）以及收音機(jī)/MP5等功能外，智能化、網(wǎng)聯(lián)化配置大多數(shù)車型是不搭載的。
04 新一代智能重卡的電子電氣架構(gòu)
上面所述目前市面上大多數(shù)商用車的架構(gòu)無(wú)法滿足重卡3.0時(shí)代對(duì)產(chǎn)品高端化、智能化、個(gè)性化、定制化、數(shù)字化、安全可靠以及高效率等特性需求。重卡也將迎來(lái)新一輪的行業(yè)變革，目前在傳統(tǒng)的頭部商用車OEM以及新勢(shì)力OEM都相繼推出了其新一代電子電氣架構(gòu)。
4.1 MAN商用車的新EEA架構(gòu)
德國(guó)曼恩的集中式電子電氣架構(gòu)，其計(jì)劃是將整車所有上層控制策略集成在CVM(Central Vehicle Manager),包括底盤(pán)控制、動(dòng)力控制、車身控制、L2駕駛服務(wù)功能等，類似于大眾的ICAS1平臺(tái)，并通過(guò)引入標(biāo)準(zhǔn)化的/0模塊，如果車輛新增功能，僅需安裝附加的I/O模塊以及相關(guān)的執(zhí)行器和ECU，其核心理念還是軟硬解耦，將整車控制策略集成在中央計(jì)算平臺(tái)，軟件與硬件分離，硬件標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)硬件即插即用的思想。
MAN新EEA架構(gòu)的特點(diǎn)：
- 標(biāo)準(zhǔn)化I/O模塊：帶來(lái)車輛功能和系統(tǒng)的良好可擴(kuò)展性；
- 平臺(tái)的開(kāi)放性：中央計(jì)算單元CVM的軟件架構(gòu)開(kāi)放性，使其能將第三方的軟件集成在車輛中；
- 車輛的安全性：按照ISO 26262開(kāi)發(fā)；
- 引入Ethernet、IT資源：CVM與TBM以太網(wǎng)連接，可以MAN云平臺(tái)連接，從而為用戶提供更多MAN數(shù)字服務(wù)；
和上述新的EEA架構(gòu)相匹配的是全新的組織架構(gòu)，MAN采用了集中組織架構(gòu)，一個(gè)部分負(fù)責(zé)零件的開(kāi)發(fā)，包括電氣系統(tǒng)/硬件集成在內(nèi)的整個(gè)硬件平臺(tái)，另一個(gè)部門(mén)負(fù)責(zé)功能/軟件的開(kāi)發(fā)，以及將應(yīng)用程序集成在硬件平臺(tái)，為了保持雙重控制的原則，測(cè)試和項(xiàng)目管理是單獨(dú)的，在組織內(nèi)部采用分層架構(gòu)。
上面MAN新一代的EEA架構(gòu)是一個(gè)商用車行業(yè)非常先進(jìn)的架構(gòu)了，其將整車各域功能策略上移到中央計(jì)算平臺(tái)CVM，對(duì)于CVM的軟件開(kāi)發(fā)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，特別是軟件架構(gòu)，Middleware的開(kāi)發(fā)將是巨大的工作量。同時(shí)對(duì)整個(gè)供應(yīng)鏈也會(huì)產(chǎn)生變革的影響，需要傳統(tǒng)的零部件供應(yīng)商（EBS、EHPS、ECAS、VCU、ECM）能夠愿意開(kāi)放自身的軟件，愿意將部分軟件白盒釋放給OEM，同時(shí)對(duì)OEM自身的軟件開(kāi)發(fā)、集成能力要求較高。目前國(guó)內(nèi)商用車行業(yè)OEM自身軟件開(kāi)發(fā)能力普遍較弱，相對(duì)于乘用車企業(yè)有較大差距，我覺(jué)得在實(shí)際實(shí)施的時(shí)候，應(yīng)該是先搭建類似CVM的中央計(jì)算硬件平臺(tái)，然后根據(jù)供應(yīng)鏈情況及自身能力、資源投入等情況逐步收攏下面控制器中的上層邏輯。
4.2 贏徹科技星云架構(gòu)
贏徹科技是專注于干線物流場(chǎng)景高階自動(dòng)駕駛的自動(dòng)駕駛技術(shù)和運(yùn)營(yíng)公司，其第一代架構(gòu)主要是基于成熟車型（如東風(fēng)商用車重卡）的分布式架構(gòu)，進(jìn)行線控改制并加裝具備自動(dòng)駕駛功能的域控制器的局部域控架構(gòu)，其第二代星云架構(gòu)，物理形態(tài)已靠近中央計(jì)算+區(qū)域控制器的架構(gòu)形態(tài)，力圖解決商用車電子電氣架構(gòu)“安全、實(shí)時(shí)性、帶寬瓶頸以及成本”等方便的痛點(diǎn)，其主要特點(diǎn)有如下幾個(gè)方面：
- 硬件架構(gòu)升級(jí)：功能域控制器（自動(dòng)駕駛域控制器&智能網(wǎng)聯(lián)域控制器）與位置域控制器（車身域控制器）并存，可減少整車線束。
- 軟件架構(gòu)升級(jí)：采購(gòu)SOA架構(gòu)理念，使軟硬件解耦分層，軟件架構(gòu)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的可移植性，以及采集數(shù)據(jù)信息多功能應(yīng)用性。
- 通信架構(gòu)升級(jí)：首次在商用車引入千兆以太網(wǎng)，提升總線帶寬，應(yīng)對(duì)智能駕駛、以及網(wǎng)聯(lián)數(shù)據(jù)的大流量。
- 迭代體驗(yàn)升級(jí)：通過(guò)軟硬解耦以及接口標(biāo)準(zhǔn)化，縮短開(kāi)發(fā)周期，使產(chǎn)品升級(jí)迭代更高效。
同時(shí)為了保證L3級(jí)別人機(jī)共駕車輛平穩(wěn)運(yùn)行的安全保障，其線控底盤(pán)采用全冗余設(shè)計(jì)：
- 制動(dòng)系統(tǒng)采用主制動(dòng)EBS+冗余制動(dòng)rEBS+冗余制動(dòng)ETB（Electronic Trailer Brake）方案。系統(tǒng)有三套獨(dú)立控制模塊組成，每個(gè)系統(tǒng)有獨(dú)立的電子控制單元、供電電源,EBS和rEBS具備獨(dú)立的輪速傳感器。每個(gè)系統(tǒng)能夠完全獨(dú)立工作。當(dāng)主制動(dòng)EBS失效時(shí)，冗余制動(dòng)rEBS在20ms內(nèi)自主完成制動(dòng)系統(tǒng)的接管和實(shí)現(xiàn)車輛控制，當(dāng)主制動(dòng)EBS和冗余制動(dòng)rEBS均失效時(shí)，接收ADCU仲裁指令后，冗余制動(dòng)ETB可以實(shí)現(xiàn)對(duì)掛車進(jìn)行制動(dòng)控制來(lái)保證車輛行駛安全。
- 線控轉(zhuǎn)向采取冗余和液壓失效檢測(cè)設(shè)計(jì)，采用主轉(zhuǎn)向EHPS（Electronic Hydraulic Power Steering）+冗余轉(zhuǎn)向CEPS(Column Electronic Power Steering)方案，系統(tǒng)有兩個(gè)獨(dú)立的電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)串聯(lián)組成，當(dāng)主轉(zhuǎn)向EHPS失效時(shí)，冗余轉(zhuǎn)向CEPS接受CEPS接受自動(dòng)駕駛控制器ADCU的仲裁指令和控制指令接管和控制車輛。當(dāng)車輛通過(guò)液壓傳感器發(fā)出指令或主轉(zhuǎn)向EHPS檢測(cè)到液壓失效時(shí)，接受ADCU的仲裁指令后，冗余CEPS會(huì)控制HPS安全接管和控制車輛。
- 供電電源冗余設(shè)計(jì)，車輛供電系統(tǒng)采用主電源和冗余電源的設(shè)計(jì)，并采用冗余電源控制器SES(Smart Emergency Switch)進(jìn)行管理，當(dāng)車輛主電源失效時(shí)，冗余電源控制器將在1ms內(nèi)將兩側(cè)回路切斷，車輛由冗余電源進(jìn)行供電來(lái)保證車輛供電系統(tǒng)的安全。
05 總結(jié)
總體來(lái)看商用車電子電氣架構(gòu)的迭代基本和乘用車的路線大致一直，但是商用車作為生產(chǎn)工具其相對(duì)于乘用車的使用場(chǎng)景多樣，產(chǎn)品品類較多，車型的配置變化更多，因此對(duì)架構(gòu)的可擴(kuò)展性、靈活性的需求更強(qiáng)烈。同時(shí)商用車作為生產(chǎn)工具對(duì)于座艙智能化、便捷性及舒適性的需求并不像乘用車那么急切，更多關(guān)注車輛可靠性，動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性、運(yùn)營(yíng)效率、使用成本等因素。
隨著目前智能化重卡的研發(fā)，商用車電子電氣架構(gòu)與乘用車的代際差距逐漸縮小，并緊隨其后。商用車目前國(guó)內(nèi)頭部OEM正在研發(fā)的架構(gòu)如下圖所示為中央服務(wù)網(wǎng)關(guān)+域控架構(gòu)，同時(shí)融合區(qū)域的概念，在車身域分為駕艙區(qū)域控制器及底盤(pán)區(qū)域控制器，逐漸實(shí)施智能配電的方案，縮短整車線束。
轉(zhuǎn)自汽車電子與軟件
