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偉世通漸進式創(chuàng)新和下一代智能汽車展望

2020-02-22 22:03:30·  來源：佐思汽車研究  
　
本資料編譯自偉世通CTO兼高級副總裁Markus Schupfner2019年11月的演講材料。偉世通產(chǎn)品組合包括：儀表板，平視顯示器，座艙電腦（控制器），信息娛樂系統(tǒng)，顯示
本資料編譯自偉世通CTO兼高級副總裁Markus Schupfner2019年11月的演講材料。
偉世通產(chǎn)品組合包括：儀表板，平視顯示器，座艙電腦（控制器），信息娛樂系統(tǒng)，顯示系統(tǒng)，聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，自動駕駛系統(tǒng)等。根據(jù)第三方機構研究，偉世通目前是排名前五的智能聯(lián)網(wǎng)汽車一級供應商，數(shù)字儀表第一名，中控顯示第二名。   
座艙電子的發(fā)展歷程如下：2008專有嵌入式信息娛樂系統(tǒng)→2011全數(shù)字儀表→2015蘋果CarPlay和Android Auto→2018座艙域控制器→2020本地化Android信息娛樂系統(tǒng)→2021多顯示模塊+ADAS L2 +HMI→2022自適應座艙。
座艙安全的發(fā)展歷程如下：2009自動緊急制動→2014車道保持輔助→2017單車道高速輔助→2018公路駕駛輔助與換道→2020 E-NCAP+REM+VRUs→2021適用于L2 Hands-Off的WP29標準→2022適用于L2Hands-Off的聯(lián)合國標準。
座艙電子的主要發(fā)展趨勢：
•電動汽車和安全驅動的儀表數(shù)字化
•CarPlay和Android Auto贏得信息娛樂之戰(zhàn)
•從分散式ECU到集中式座艙域控制器
•帶ADASHMI的多顯示器數(shù)字座艙
•自適應座艙融合車內(nèi)監(jiān)控和ADAS環(huán)境
座艙安全的主要發(fā)展趨勢：
•更加關注改進L2級ADAS （指L2+）
•需要傳感器融合，并提高算力
•僅在美國和日本允許L2級脫手駕駛
•聯(lián)合國WP29工作組正在制定新規(guī)范
•預計2022年聯(lián)合國有關脫手駕駛的規(guī)范將增加ADAS/AD控制器的需求
座艙域控制器的基本要求是：多顯示器，集中計算，可擴展性，多核。而自動駕駛域控制器的基本要求是：集中式傳感器融合，可擴展的GPU功能，抽象和安全，開放。
 
偉世通分別推出了座艙域控制器和自動駕駛域控制器。其中座艙域控制器叫SmartCore，是服務于多個顯示器和多應用程序的安全集中式計算平臺，讓座艙具有更高的性價比，提供從入門級到高級功能的可擴展性，提供快速集成的中間件和工具。
偉世通自動駕駛域控制器叫Drivercore，帶三大模塊：Compute、Runtime和Studio。Compute具備從2 TFLOPS到20 TFLOPS的算力，提供失效安全和信息安全的模塊化設計；Runtime提供安全的通訊，并易于集成到車輛；Studio提供開放的研發(fā)生態(tài)系統(tǒng)。
EE架構的變革正在改變整車布局。為什么需要新的電子電氣架構？主要是由于行業(yè)發(fā)展的挑戰(zhàn)和汽車新技術的進步。尤其是汽車以太網(wǎng)TSN改變了未來的電子電氣架構。
行業(yè)發(fā)展的挑戰(zhàn)有：
•ECU數(shù)量大幅增加（超過100個）
•需要更多的傳感器/執(zhí)行器/計算力
•硬件/軟件分離：生態(tài)開發(fā)合作伙伴的集成
•車輛線束重量和生產(chǎn)成本的增加（最長5千米，>50千克，生產(chǎn)時間超過1000小時）
•故障安全，容錯操作，信息安全
•云端/邊緣側的無縫連接和升級
汽車新技術的發(fā)展包括：
•以太網(wǎng)時間敏感網(wǎng)絡（TSN）
•面向服務的體系結構（SOA）：應用連接到虛擬域/區(qū)域
•并行計算承載，確保失效安全，容錯操作和失效可操作
•微服務
•永久系統(tǒng)/軟件/數(shù)據(jù)可升級性
目前，汽車內(nèi)部的網(wǎng)絡設施主要是基于域的架構。針對每個關鍵功能都有不同的域：一個域用于車身控制，一個域用于信息娛樂，一個域用于遠程信息處理，一個域用于動力總成等等。通常情況下，不同的域使用不同網(wǎng)絡協(xié)議的組合（如CAN、LIN、FlexRay等協(xié)議）。
隨著網(wǎng)絡復雜性的不斷提高，這種不同的域使用不同協(xié)議的方法效率越來越低。因此，在未來幾年中，將需要從目前基于域的體系架構轉向區(qū)域（Zonal）體系架構。
偉世通預計，2024年以后的汽車區(qū)域體系架構特點有：
•具有高帶寬和真正實時通信功能的以太TSN主干網(wǎng)
•所有傳感器和執(zhí)行器均由可擴展的區(qū)域網(wǎng)關ECU處理
•區(qū)域體系架構將融合車輛新功能新技術和重量成本優(yōu)勢
2028年以后的區(qū)域體系架構特點有：
•進一步將處理單元整合到一個“超級”計算設備中，包括冗余
•處理器刀片提供可擴展的計算能力
•重用汽車以太TSN主干架構
區(qū)域體系架構的提供良好的可擴展性，包括從入門到豪華車型的多種擴展選擇。
 
區(qū)域體系架構包括兩個核心設備：區(qū)域網(wǎng)關ECU和Super Core （中央計算平臺）。
區(qū)域網(wǎng)關ECU提供和分發(fā)數(shù)據(jù)及電力，支持車輛特定區(qū)域的功能；支持傳感器、執(zhí)行器等接口；以10baseT1以太網(wǎng)替換其他網(wǎng)絡協(xié)議如CAN FD、Flexray等；充當網(wǎng)關、交換機和智能接線盒。
Super Core （中央計算平臺）則充當車內(nèi)應用服務器，是一個具有多GiG接口，采用多個SoC的控制單元。Super Core支持面向服務的體系結構（SoA），是一個完全可擴展和可升級的平臺，可連接到邊緣服務器和云端服務器。
上圖是一個典型的區(qū)域體系架構案例。在一輛L2+車輛上，將139個ECU分配到11個區(qū)域，分別連接到8個區(qū)域ECU+3個Super Core。車輛邊緣的區(qū)域ECU是為了最大限度地減少功能實現(xiàn)路徑，三個SuperCore ECU則設置在車輛中間。
 本案例的優(yōu)點包括：
1.通過6到11個區(qū)域ECU實現(xiàn)線束的節(jié)?。?/div>
2.區(qū)域體系架構可節(jié)省50%以上的線束長度，既節(jié)省了控制/數(shù)據(jù)線束，也節(jié)省了電力線束，還減少了線束的生產(chǎn)時間；
3.標準化的區(qū)域ECU部署可以通過變化調(diào)整，適當增減實現(xiàn)靈活部署，還可以分配電力并提供保護。
關于電子電器架構的發(fā)展趨勢，簡單總結如下表：
 
展望未來，L3自動駕駛系統(tǒng)大概需要20000 GFLOPS的GPU，1000kDMIPS的CPU，以及200w的功耗。
 
 
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