电子电气架构步入“服务器化”,成车企降本“良药”?

来源:爱集微 #车企降本# #电子电气架构# #云原生#
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集微网报道(文/杜莎) “汽车价格战”,毫无疑问是2023年车圈的焦点和热点,但这背后更多充斥着竞争、无奈和矛盾,而且目前看来降价并没有带来销量的增长。2023上海车展期间,蔚来联合创始人、总裁秦力洪就公开表示,今年一季度开始,价格战凶猛,但整个一季度中国乘用车销量同去年反而下降了约14%。这证明了价格战不一定能带来短期销量。

在车展同期的媒体交流会上,安波福亚太区总裁杨晓明博士也对包括集微网在内的媒体表达了类似观点。杨晓明强调:“当前大家对车市降价关注的背后不光是价格问题,其实是一个市场转型现象,深层次原因可能跟中国市场快速过渡到电动化有很大关系,跟中国政府对环境要求实施新的标准也有一定的关系”。

而且,就在刚刚过去的五一期间,今年年初掀起价格战的特斯拉,一改此前的降价策略,对旗下国内在售的Model 3和Model Y的售价上调。

价格之战,或许还不会结束,但汽车产业链最终还是会回到产品、技术、服务的本质,让市场平静下来。如何让市场归于冷静?

电子电气架构创新走向何方?

杨晓明指出,对于车企、供应商而言,产品的转型仍至关重要。

当下,车企面临“降本增效”、“智能网联”、“快速迭代”、“商业模式颠覆”等诸多挑战。彻底的产品转型,必须深入到底层的架构,零星的调整无法解决本质的问题。因为沿用至今的电子电气架构还是20世纪90年代提出的,这已满足不了车企的需求,因此要采纳新的电子电气架构。

对此,业界已达成共识,电子电气架构将从分布式,向中央集成再到服务器方向演进。而且,当前众多车企在布局下一代电子电气架构,本次上海车展上也有所展示。这一方面,安波福一直在颠覆。

值得一提的是,2017年,分布式电子电气架构的提出者德尔福拆分改名为安波福,并率先推出了智能汽车架构SVATM。两年前在上海车展展示了SVATM第一代量产产品,这两年来逐步扩大了在传感器、域控制器、算法、软件架构和应用程序的全线覆盖能力。更为关键的是,2022年安波福完成了对风河公司的收购。作为智能边缘软件的全球领导者,风河软件能够提供差异化的操作系统、中间件,和业界首个云原生的系统开发和维护平台。风河软件与安波福的车辆架构和技术产品的匹配,使汽车架构真正进入“服务器化”的计算平台时代。

从硬件架构、软件架构,至边缘到云,电子电气架构需要如何创新?安波福全球首席技术官杨小熊认为以下创新需要特别重视:

首先,要简化电子电气架构,为此要用多功能的计算模块代替多个功能单一的模块。

其次,车辆必须采用现代的、以服务为导向的软件架构,通过软件硬件解耦合软件无缝更新,保证产品的灵活性,以及在产品全生命周期中,有效而安全。

最后,为实现快速可靠的技术创新,行业需要建立统一的端到端云原生的DevOps平台,实现高效的、持续的软件开发、集成与部署。

当然,所有这些创新技术还需要有高可靠性和可扩展性。

云原生汽车,颠覆式改写将至?

最终,不仅仅是软件定义汽车,云原生的汽车是汽车产业的未来。

但不可忽略,今天,大多数车辆的架构仍然是基于功能的,但已经在逐步演进。安波福连接器系统亚太区工程总监李慧斌表示,“我们已经看到从分布式ECU向域控制器的向上集成,并通过中央计算来扩展功能。下一步就是由功能域向区域的向上集成,也就是从domain controller向zonal controller的演进。到2030年,汽车将成为更广泛生态系统的一部分,可以用一种Cloud native云原生的方法来开发、部署和管理软件的整个生命周期,这样汽车就成了物联网里面的一个智能边缘。”

安波福在SVATM架构设计中正一步步实现这些目标:

首先,把软件从底层硬件中抽离出来,使软件开发不再依赖底层硬件。

第二,将输入输出与计算设备分离,这意味着将所有的物理和逻辑连接都放到传感器和设备端,并将它们转移到一个区域控制器中。

第三,在实现了软件与硬件的分离,以及输入输出与计算设备分离后,整个中央计算平台就实现了“服务器化”,这意味着可以开发覆盖车辆多个域的高性能计算机,从而大幅减少车辆中的控制器数量。

安波福SVATM这一优化和集成度大幅提高的硬件架构实现了完全电气化并使软件定义汽车成为可能。

收购风河后,安波福又将风河的云原生软件平台Wind River Studio,也是业界第一个云原生嵌入式软件DevOps平台,集成到了SVATM架构中,从软件定义汽车,尝试向着云原生迈出了第一步。

可以说,云原生对于汽车行业的影响将是全方位的。风河系统公司资深销售总监-中国区负责人冯伟江以常见的ADAS系统为例进行了说明。冯伟江表示,在一个典型的ADAS系统中,当前的软件是一个非常复杂的单体软件,所有的功能模块,包括ACC,SLA等软件、功能模块的耦合度都非常高,这是因为他们相应的库与库之间存在依赖关系。假如对其中的ACC自适应巡航模块进行更新,但是更新这个模块会牵涉到两个库的更新,又这两个库跟其他所有模块相关联。因此可能所有系统中的模块都要进行同步升级。

但这无疑会为车企带来巨大的工程量和成本。为此,风河提出用“容器 ”技术来解决。“容器”也是云原生的核心,即采用容器之后,每一个功能模块都独立封装且可以独立更新,相互之间依赖度大大下降。

据冯伟江介绍,风河的嵌入式操作系统VxWorks既可以提供ASIL-D安全等级要求的能力,同时也具备容器化,有了容器化结构之后,ACC升级会变得很简单,只要同步升级它相关的工具包或者它的副本文件就可以,其他所有的功能模块不受任何影响。

而且,功能模块有时还可以被拆分成各个微服务,这就为汽车电子引入了“微服务架构”,每一个微服务之间可以通过标准的API进行通讯,使得一个大的功能模块变成一个个小的功能模块,在升级软件时,只要对其中某一个功能模块进行升级,进而可以大大降低OTA升级带来的在数据传输和存储方面的高成本。

未来几年里,通过将Wind River Studio这一平台结合到SVATM智能汽车架构中,安波福想对汽车软件开发、部署、运营、维护在内的全生命周期进行颠覆式改写。

SVATM将至,成车企降本良药?

新的电子电气架构将至。杨晓明表示:“如果不出意外的话,2024年第一、第二季度就会看到有一些主机厂宣布他们新的电子电气架构就是建立在SVATM之上,这会非常快。所以SVATM的推广没有阻力,实际上车企现在已经在拉动这个问题,另一方面,SVATM成本方面的优势也注定了推广速度也会比较快。”

那么,SVATM究竟会带来汽车生命周期中哪些环节的降本?降多少?如何降?相信这也是业界十分关注的话题。

众所周知,汽车生命周期包含三个阶段,即开发、制造和出厂后,如果采用SVATM架构,因为实现了软硬件分离,输入输出与计算分离,所以这三个阶段的成本都会有大幅下降。李慧斌表示,“因为脱离了底层硬件,汽车的软件开发就像开发手机的应用软件。手机应用软件的开发者在开发阶段并不知道手机应用软件将被安装在哪个设备上——他们只是定义了软件运行所需的底层硬件性能,只要硬件符合这些规格和关键性能指标,就可以使用这个手机应用。SVATM使同样的事情在汽车上成为可能。”

先谈开发阶段,目前的开发流程是一个高度线性的过程,在概念阶段之后首先要开发硬件,然后才能开发软件,最后是一个漫长的验证过程,以及痛苦的调试过程。车企的成本也主要消耗在集成和测试上。

而SVATM可让开发人员彻底脱离底层硬件来开发软件,通过并行开发,可以大大缩短开发周期,同时结合软件OTA 和固件OTA,可以做到软件的分步交付,确保交付的软件功能稳定、成熟,另外,由于已经把大而全的整体软件系统分解成单独的功能片段,所以测试和验证变得更容易、更快,风险也更低。李慧斌谈到,“我们就是这样降低了75%的系统集成和测试成本,并降低了75%的保修成本”。

到了制造阶段,在SVATM架构下,安波福可以把当前主流的分布式ECU整合到几个域控制器中,这样可以节省多余的MCU、电源、连接器、铜导线,当然也节省了令人头疼的线束设计、安装和维护工作。

在SVATM架构中,线束重量约减轻20%,计算设备的重量和组装空间减少了25%。同时,PDC(电源数据中心)简化了物理复杂性,将线束长度限制在2.5米以下,这个长度的线束一两个人就可以安装。而在当今的整车架构下,线束很长很复杂,通常需要10个人或更多,相比之下,车企可以节省50%的人工成本。

为此,李慧斌表示:“今天的整车架构如此复杂,通常被戏称为老鼠窝,与它相比,SVATM可以说是一件现代艺术品。”

汽车出厂后,即包括车辆出厂后的15年甚至更长。在SVATM中,因为实现了软硬件分离,通过一套标准的方法,车企可以构建一个认证软件库,实际上就是汽车的“应用商店”,其中的应用程序可包括由车企、安波福甚至第三方开发的软件。随着时间的推移,软件库可能会增加实现新功能的软件,也可能是对现有应用程序进行更新。

可以发现,这一点和如今的智能手机非常相似,即使手机不是最新型号,也不妨碍获取最新版软件。对于车企而言,这个功能为软件复用创造了巨大潜力,结合OTA,车主也不必前往经销商处,可以自己下载软件安装,从而降低了软件升级成本,并提高了品牌忠诚度和客户满意度。

另外,安波福将云原生软件集成到SVATM架构后,还将带来可观的经济效益。冯伟江分享了对一个车企大型软件项目的测算,大概可节省25%的成本。

写在最后

随着互联、软件定义的汽车日益成为广泛的智能生态系统的一个关键要素,汽车行业正在经历一个多世纪以来最大的转型,其中,技术的发展永远超出我们想象,而业内十分渴求的技术也注定会很快成为现实。

责编: 张轶群
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