特斯拉和大眾的電子電氣架構可能被大家最為熟知，一個代表行業(yè)的標桿，另一個則代表傳統OEM自我革新的標桿。除了這兩者以外，似乎其它OEM都黯淡無光，其實不然，其它只是沒有聚光燈照射，這其中就包括寶馬。

2018年寶馬量產了其新一代電子電氣架構，如圖1所示，其大量使用了以太網通信，并且域控制器也得到了使用， 跟當年量產的Model 3的電子電氣架構有的一比了。

圖1 寶馬2018年 電子電氣網絡架構

圖1中各控制節(jié)點的含義如圖2所示，例如ACSM表示高級碰撞安全模塊，AHM表示拖車模塊，DSC為動態(tài)穩(wěn)定控制模塊，BDC表示車身控制模塊，EGS表示電子變速箱控制模塊，HU-H表示娛樂控制模塊，PCU表示動力控制模塊，RAM表示音頻接收模塊，KAFAS表示基于攝像頭的駕駛員輔助系統，IHKA為集成集成自動暖氣/空調模塊，SAS表示選裝模塊，即為ADAS模塊，SMBF表示駕駛員座椅控制模塊。


圖2 各節(jié)點的具體含義

各節(jié)點之間的通信方式包括以太網、FlexRay、CAN總線，其中圖1所示中灰色表示以太網總線，包括兩線的OABR以太網和五線以太網，無線以太網主要用于BDC與OBD2之間的交互，單獨的以太網通信節(jié)點如圖3所示，深紅色表示FlexRay總線，黃色表示CAN總線。CAN總線中又分K-CAN、PT-CAN、Local CAN，K-CAN表示通信CAN，K-CAN1用于BDC與音頻接收模塊RAM、FZD通信，K-CAN5用于BDC與NFC、遠程接收器FBD，K-CAN6用于BDC與右燈光控制模塊FLER、左燈光控制模塊FLEL通信；PT-CAN為BDC與動力相關模塊，包括DME、DHC等模塊，Local-CAN為SAS，即ADAS控制器與傳感器單元通信。


圖3 以太網通信節(jié)點

其中最值得一提的是SAS、BDC、HU-H分別為ADAS、車身、座艙域控制器，三者之中都集成了以太網交換機和網關，下面主要來介紹一下SAS和HU-H。

HU-H座艙系統

首先看門見山，看一下座艙系統的組件構成，如圖4所示，從圖中可以看到，這套座艙系統中居然還可以選裝DVD，有點意思，難道外國外挺喜歡用著？


圖4 HU-H座艙構成圖，1為中央顯示屏，2為HU_H控制器，3為用戶接口，4為應用軟件，5為設備連接接口。

HU-H控制器的實物如圖5左所示，右邊為HU-H所具有的接口，其中1為藍牙天線接口，2為WLAN天線接口，3為USB A接口，4為USB C接口，5為外接CD播放器的USB接口，6為用于連接中控顯示屏CID(Central Information Display)的APIX接口，7為主接插件，8為以太網接口。另外為了導航、多媒體、軟件等對內存的需求，HU-H中內置了320G機械硬盤，并且對不同的使用場景進行了分區(qū)，其中娛樂分了32GB，聯網音樂分了16GB，Gracenote分了16GB，導航分了160GB，用戶手冊占9GB，其他雜項（系統，瀏覽器，音頻輸入等）分了15GB


圖5 左邊為HU-H實物，右邊為HU-H接口

另外在網聯方面，HU-H提供圖6所示的功能，包括地圖數據更新、車輛APP下載、自然語言識別、實時交通信息、Apple carplay、應用商店等。這些功能在2018年還是基于黑莓的QNX系統，在2019年后，全部采用Linux系統，這也是大部分OEM、Tier1和芯片廠商的選擇，OEM包括豐田、奔馳、現代。本田等，Tier1包括博世、電裝、安波福等。


圖6 網聯方面提供的服務，1為HU-H硬件，2為緊急電話服務，2a為自然語言識別、地圖數據更新等，3為實時交通信息、Apple Carplay等，4為應用商店。

最后看一下音頻系統，該系統主要由音頻接收控制器RAM(如圖8所示)負責，并通過以太網與BOOSTER和HU-H相連，如圖7所示。


圖7 1為AM/FM天線，2為SDARS天線，3為駕駛員側麥克風，4為T-BOX，5為乘客側的麥克風，6為音頻接收控制器，7為揚聲器，8為Booster，9為揚聲器，10為HU-H，11為中控顯示屏CID。


圖8 音頻接收控制器RAM，1為主接插件，包括供電，K-CAN4等，2為以太網接口，3為AM/FM天線接口，4為SDARS天線接口

ADAS駕駛輔助系統

對于ADAS系統而言，對于車輛周圍情況的可靠分析是高度和全自動駕駛的先決條件之一，因此獲取車輛周圍信息是必不可少的，要獲取哪些信息呢？主要需要道路使用情況、靜態(tài)環(huán)境、交通規(guī)則信息、可靠的地圖信息、精確的車輛實時位置信息、駕駛員狀態(tài)。這些信息是需要通過部署在車輛周圍的各種傳感器(超聲波，雷達，攝像頭等)采集并融合獲得的，最后計算出一個模型。

寶馬的ADAS系統中使用的傳感器如圖9所示，其中駕駛員攝像頭監(jiān)控系統為首次加入，如圖10所示。集成在DCS中的紅外攝像機可以檢測駕駛員的視線方向，并且據此評估駕駛員的疲勞程度，除了檢測視線方向外，
DCS還可以評估駕駛員的睜眼狀態(tài)，并進行疲勞警告。另外為了減輕前部碰撞和交叉路口碰撞預警也使用了DCS控制器提供的數據，并且可以提前給駕駛員發(fā)出警告。


圖9 ADAS系統的傳感器配置，1為單目攝像頭系統，2為三目攝像頭系統，3為右側短距雷達傳感器，4為后方短距雷達傳感器，5為前方長距雷達常感器，6為前方雷達傳感器，7為側方短距雷達傳感器，8為超聲波傳感器，9為右側短距雷達傳感器，10為駕駛員攝像頭監(jiān)控系統


圖10 駕駛員攝像機監(jiān)控系統DCS

在2015年的寶馬就開始使用基于單目和雙目攝像頭駕駛輔助系統，在2018年對其其進行了升級，其中一個是硬件方面，將雙目攝像頭升級為三目攝像頭，一個用于近距離的魚眼鏡頭，一個為中距鏡頭，一個是用于與雷達進行數據融合的鏡頭；第二是在性能方面，提高了探測距離和視野，最大可達250m，增加了計算能力、提高了夜間的性能。

最后來看看ADAS系統的總體結構，如圖11所示，圖11中個節(jié)點的含義如圖12所示，包括SRSNVK為左側短距雷達，FRSF為前長距雷達傳感器，SRSNVR為右側短距雷達，PMA為泊車操縱助手等。


圖11 ADAS系統架構


圖12 ADAS各節(jié)點含義

寶馬未來電子電氣架構發(fā)展

以上是寶馬現在正在使用的電子電氣架構，那其在未來的如何呢？

在ADAS方面，BMW的自動駕駛硬件架構采用的是增量式發(fā)展，比如L2的硬件架構可以作為L3/4/5級的備份，如圖13所示。分別包含mPAD，hPAD，uPAD，


圖13 寶馬未來的ADAS硬件系統

mPAD是第一代自動駕駛控制器，用于替換之前的分布式系統，搭配ADCAM Mid來使用，與L1 NCAP相比，ADCAM的處理器從EyeQ4升級為EyeQ5，mPAD的處理器為Intel的Denverton2core和Aurix TC39X，其功耗為25W，冷卻方式為風冷。從之前展示的樣品來看，其應該具有5路100Mbit的以太網，1路CAN，1路CANFD。

hPAD的外部傳感器輸入為6個攝像頭，2個SRR，2個FRR，處理器為 2個EyeQ5，2個Denverton 8core和Aurix，從之前的展示(如圖2所示)來看其具有6路100Mbit以太網，2路1Gbit以太網，1路Flexray，2路CAN，1路LIN，功耗為200W，冷卻方式為水冷。另外mPAD和ADCAMMid作為hPAD的備份。

uPAD在hPAD的基礎上增加了4個激光雷達和1個攝像頭，處理器為3個EyeQ5，1個 Xeon24C，1個Aurix，從之前的展品信息來看(如圖2所示)uPAD具有7路100Mbit以太網，5 路 1Gbit 以太網、1 路Flexray、2 路 CAN、1 路 LIN等，功耗為600W，冷卻方式為水冷，如圖3所示，另外mPAD和ADCAMMid也是作為uPAD的備份。

而在電子電器架構方面，寶馬也在探討在中央計算平臺架構下的動態(tài)可配置系統(Dynamic Reconfigurable System,簡稱DRS)，在滿足功能安全的前提下，在Zonal控制器層面進行動態(tài)配置，使得其可以快速和之前的設計的ECU進行兼容。

寶馬的動態(tài)可配置系統如圖14所示，其中分為三層，最底層為依賴硬件的電子電氣架構，主要是執(zhí)行器和傳統的ECU，中間層為面向服務的系統，主要是是區(qū)域控制器ZCU組成，最上層為中央計算平臺。其中最底層與中間層通過CAN總線進行通信，ZCU之間或者是ZCU與上層計算平臺之間通過以太網進行通信。DRS的目的是實現基于處理器的Fail-Operational，目標是檢測HDS和和ZCU本身的故障，然后采取相應的措施，保證功能正常運行。


圖14 寶馬的動態(tài)可配置系統