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电子架构进化论:4亿年前的自然选择如今还在发生?

作者:匿名 热度:4996 时间:2019-10-23 13:25:14

如果我说当前的汽车工业正在经历一场根本性的巨大变革,你会怎么想?电动新能源还是智能互联网连接车?如果我说这些都不是真的,今天的汽车工业正面临着手机从功能手机全面升级到智能手机的阶段。如果他们走得慢一点,肯定不会比诺基亚好。

那么这次汽车工业改革的核心竞争力是什么?是电子建筑。“电子建筑”这个术语实际上对普通消费者来说非常陌生。今天让我们来谈谈这个熟悉又陌生的话题。

正如手机流行时一样,人们只知道爱立信、诺基亚或三星。有人关心什么是移动电话系统吗?不,直到安卓和ios大规模入侵,塞班这个词才出现在人们的眼中。因此,当电子建筑这个词出现在公众的视野中时,我们的汽车工业实际上已经达到了这种转变的临界点。

电子体系结构,也称为电子电气体系结构,简称e/e系统。电子架构实现了车辆的大部分功能。e/e架构包括所有电子和电气组件、互连结构(拓扑结构)及其逻辑功能。坦率地说,所有的电气化汽车都属于电子建筑的范畴。

为什么电子建筑如此重要?业内人士将生动地称电子建筑为汽车的大脑和神经系统。其效率取决于其结构、处理能力和传输速度。如果你还没有意识到电子建筑的重要性,这里有一个关于大脑和神经系统的故事,这就是为什么脊椎动物能在自然界漫长的生物进化过程中脱颖而出。

这和4亿年前脊椎动物的进化完全一样。

大约4亿年前,即我们现在所说的古生代第四纪泥盆纪,脊椎动物在这个时代进入了快速发展时期。不同于以前时代的霸主,脊椎动物、硬骨鱼的代表首先进化出有髓神经纤维。有髓神经纤维,信号传输速度可达每秒100米。至于这有多严重,让我们先看看我们当代的竞争对手。

无脊椎动物的神经传输速率约为每秒1至2米,信号传输速率可能不如我们的行走速度快。无论是曾经主宰世界的马蹄蟹还是角石,由于体型稍大,很难驱使身体做精细运动。想象一下,那时无脊椎动物的大脑可能会有一秒钟的延迟来控制它的手的抬起。脊椎动物,无论大小,已经能够自由活动了。

随着感觉器官的发展和对处理大量数据的需求,大脑也开始快速进步。因此,我们的祖先,通过神经系统结构的进化,早在4亿年前就已经与其他生物完全打开了科技水平。从那时起,地球属于脊椎动物。

车辆的大脑和神经系统

作为汽车的大脑和神经系统,电子架构已经全面升级,这也是个人电脑从dos到windows和手机从功能机器到智能机器的老路。时代的变化又一次降临到你我身上。面对汽车联网、5g和自动驾驶,老一代的电子架构设计已经无法满足海量的数据交互和传输。主要制造商正在研发或已经推出了他们最新一代的电子架构。

让我们先来看看汽车电子电气建筑设计的发展和方向。博世在2017年的汽车工业会议上分享了汽车电子和电气架构的战略图。下图清晰展示了博世汽车电子电气架构发展的六个阶段:模块化阶段、功能集成阶段、中央域控制器阶段、跨域集成阶段、车载中央计算机和区域控制器阶段以及车载云计算阶段。

如今,我们的大多数家用汽车仍在使用第一或第二阶段的电子架构。每个功能都由一个ecu硬件控制和处理,或者几个功能集成在一个ecu硬件上,通过can总线结构连接在一起,拓扑图显示一个接近星形的结构。这幅图像更像是一座装有许多电器的房子,这些电器执行各自的功能,但彼此并不相连。新移动的电器(新技术和新功能)受到房间大小和预设插座的限制。好吧,让我们告诉你,在传统车型的电子架构下,控制器(ecu)的数量可以多达100至200个,而ECU的数量可以少至70个左右。此外,CAN总线结构的传输速率低,整体系统效率低,发展前景已达到上限。

中央域控制器阶段和跨域集成阶段,也就是明天的第二和第三阶段,只让一个euc解决多个问题,然后使其成为一个区域控制结构,然后使其与控制器更强地结合域和域,并让一个域控制器控制多个域。然后它是基于以太网主干网而不是传统的总线结构,这带来了更大的通信带宽和更强的计算能力。以太网主干网的集中式域控制器架构也是许多汽车公司正在开发或已经发布的应用程序的电子架构,它可以支持智能联网汽车的各种需求。

从此,汽车不再是一个房子,更像是一个操作系统,汽车的每一个功能都是一个软件或应用程序,控制油门刹车、驾驶系统、天窗的开关、多媒体系统都由整个汽车电子平台中的软件系统控制,不再家中安装的电器都是预设的硬件。功能更新也更方便。所有由软件控制的内容都可以通过ota远程更新,不像今天的汽车,安装的功能配置需要在汽车的整个生命周期中生存。

至于代表未来的第五和第六阶段的电子架构,与第三和第四阶段相比没有革命性的变化,但其结果被目前可见的技术发展趋势所延迟。首先,整个汽车计算机将被用来控制汽车中的所有域,然后一些操作将被直接放入云中。当这两个目标实现时,真正的无人驾驶汽车将成为可能。

主要制造商今天进展如何

在当今这个房子升级为操作系统、电子架构以软件为基础的时代,哪些汽车公司已经采取了行动?它可以分为两类。第一类是传统汽车制造商,另一类是新能源制造商(新生力量)。宝马、大众等传统汽车oem厂商已经给出了未来电子架构的发展方向,并有了明确的计划,预计不久将会实现。其他制造商绕道而行。例如,Linker最新的cma电子架构采用了总线结构,这只是一种传输效率更高的flexray电子架构,比can总线传输效率高10倍,但没有以太网解决方案的潜力。

目前,只有一家也是唯一一家传统汽车公司将新一代电子架构转移到新车上,那就是通用汽车。新款凯迪拉克ct5将搭载通用的新一代电子架构,新车定于10月20日在中国上市。通用汽车的新一代电子架构没有披露太多技术细节,但已经披露的数据可以提供线索。

快速高效的通信能力。这种电子架构系统每小时可处理高达4.5 TB (= 4,608 GB)的数据,数据处理速度提高了5倍。车辆的内部和外部通信由100mbps、1gbps和10gbps高速以太网支持。据估计,无人驾驶汽车每小时处理大约4tb的数据,这意味着通用电子架构系统已经能够满足所谓的l5级自主驾驶的需求。与此同时,通用汽车还宣布,超级巡航自动驾驶系统将安装在具有新一代电子架构的车型中。通用汽车官员表示,到2025年,新一代电子架构系统将安装在通用汽车一半以上的车型上。关于系统安全问题,官员们表示,其目标是航空行业标准,内部和外部通信系统相互隔离,以确保车辆安全。它支持车载ota升级。像智能手机一样,大多数由车载软件控制的子系统可以通过ota远程升级和更新,包括发动机和变速箱控制模块、车辆通信和娱乐系统以及车身控制系统。

当然,从塞班升级到安卓并不意味着稳定。事实上,受传统汽车发展影响较小的纯电动汽车制造商和新车制造商,自然需要他们的产品来满足当今互联网时代的需求。汽车联网和自动驾驶是必要的功能。因此,许多制造商对电子架构有了进一步的想法。零运行汽车自主研发芯片(Zero-Run Auto Self Research Chip)和联合汽车(NANCA Auto)等国产产品被用作软件平台,而威来的产品已经使用千兆以太网作为总线结构。

最突出的其实是特斯拉。模型s仍然大量使用can/ian作为其主干网络,并且已经有了相对明显的域划分。整辆车只有72个ecu控制器节点,这通常并不奇怪。然而,s型于2012年推出,centerdisplay作为中央网关连接了更多节点,这基本上相当于博世战略图第五阶段中央域控制器阶段模式的雏形。特斯拉在七年前开始了这样的电子建筑设计。真是太神奇了。特斯拉模型3有一个更加独特的电子架构。整个系统分为三个领域:自动驾驶和娱乐控制模块、右车身控制器和左车身控制器。

看看特斯拉的产品,从s型到3型在电子架构层面上,车辆功能控制已经完全改变。使用新的电子架构平台,功能已从供应商的软件和硬件包装转变为我们自己开发的控制所有功能的软件。特斯拉的方法就像苹果的ios。整个系统更加封闭。几乎所有的控制软件都是自己开发的,真正通过软件来定义汽车。然而,今天的挑战者已经出现,通用汽车的新一代电子架构已经迅速推出。ct5就在拐角处。通用汽车也是第一家推出高级自动驾驶系统的制造商。通用汽车会成为下一个安卓和特斯拉的竞争对手吗?

社论评论

正如泥盆纪适者生活在4亿年前一样,拥有更好大脑和升级系统的生物是大自然选择的。今天,只有能够承载更多未来创新和技术的电子结构才能生存。进化论仍然在人类的创造中发挥作用。这些钢铁身体是下一个时代的主人吗?如果第一个人工智能生物是汽车而不是人形生物,我不会感到惊讶。

 
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