汽车技术趋势11-中央计算电子电气架构解决方案将实现重大突破|天天报资讯

在智能化和软件定义汽车时代，谁能掌握EE架构和软件的主导权，谁就能占据智能汽车市场的制高点。因此，国内主流整车企业也都在积极进行相关布局，“准中央集中式”架构方案的量产车型集中在2022-2023年左右推出。

但是，各家OEM规划的中央集中式架构形式上并不是太统一。比如，上汽零束的整车计算平台采用两个HPC高性能计算单元；广汽或者长城的方案采用中央计算平台、智能驾驶域和智能座舱域三大计算平台。但总体上来讲，研发设计理念大同小异：硬件上采用中央计算+区域控制的架构方案，软件上采用SOA软件架构的设计理念。

1. 上汽零束- 银河全栈3.0方案

(相关资料图)

硬件平台方面：由两个HPC高性能计算单元HPC1和HPC2以及四个区域控制器（ZONE）构成。两个高性能计算单元作为整车的计算中心，用于实现智能座舱、智能驾驶以及智能驾驶冗余备份等功能；4个区域控制器用于实现各自不同区域的相关功能。

备注：

1）2021年8月，上汽零束与芯驰科技达成战略合作，将基于零束银河全栈3.0架构，共同制定芯片及整车电子电气架构的发展路线图；同时，双方将围绕芯片级底层软件操作系统、虚拟化平台技术，共同探讨、联合开发适用全栈3.0的狭义操作系统；

2）2021年9月，上汽零束宣布与创时科技联合设计开发基于“零束银河全栈3.0”的云管端一体化舱驾融合HPC。

软件平台方面：采用云管端SOA一体化软件平台

1）软件平台与硬件芯片以及操作系统解耦，即使不同EE架构平台的芯片类型和操作系统不一样，软件平台依然可以平移过来复用。比如零束的1.0架构平台和3.0架构平台，虽然底层硬件和操作系统不一样，但依然采用的是同一个软件平台。

2）在应用层，通过中间件和SOA原子服务层，使得向上能够提供统一、标准的API接口，能够让应用层开发更轻松，复用性更高。同时，再加上软件平台SDK，可以让OEM、供应商、第三方开发者和用户都可以加入到应用开发中来，实现应用生态共创。

2. 广汽埃安 - 星灵架构

1）硬件平台方面：星灵架构由数字镜像云、3个核心单元模块和4个区域控制器（左/右/前/后）构成。其中，3个核心计算机模块包括中央运算单元、智驾域控制模块和座舱域控制模块；中央运算单元涵盖了新能源控制模块和车身控制模块，负责控制车辆行驶、制动和车辆设备等功能。

中央运算单元搭载NXP S32G399网关计算芯片，由8个A核+4个M核构成，并且内置LLCE+PFE加速引擎，通信延迟≤20μs；

座舱域控制模块搭载高通8155/8295芯片，7nm制程，具备105K DMIPS算力，支持3D人物形象渲染、人脸识别、AR-HUD等功能；

智驾域控制模块搭载华为昇腾610高性能芯片，7nm制程，支持200~400TOPS的算力拓展，ISP的图像处理能力可达2.4GPix/s，能够应对高速、城市等复杂道路情况。

2）软件平台方面：采用了分层设计的SOA软件架构

基础中间层采用原子服务封装和标准化接口；

专用中间层采用增强型组合服务，可独立执行；

APP软件层是与底层解耦的独立组件，可直接调用服务。

该软件架构实现了组件服务化、原子化和标准化，软硬件解耦，提升OTA能力和速度，同时实现硬件的即插即用——增加新的应用模块即可实现新的场景。

3. 长城汽车- GEEP4.0架构

1）硬件平台方面：GEEP4.0架构由中央计算平台（CCU）、智能座舱模块（HUT）、智能驾驶模块（ICU），以及3个区域控制器（VIU_L 、VIU_R以及VIU_F）组成。

中央计算单元CCU的主要职责是把辅助自动驾驶、动力、底盘、车身、空调、车身状态以及模式管理等各个域的功能做集中的处理，在高阶自动驾驶配置下，CCU可以作为L3域控制器的备份，实现最低风险条件。

3个区域控制器：是一个标准化的控制单元，按照车身域进行划分、部署和开发，分别布置在左边、右边和前边，负责将周边的一些MCU就行整合，也就是将ECU、电源、控制器、输入/输出做一个整合。目前三个VIU的大部分软件算法已经上移到CCU中，由长城软件团队开发，VIU仅仅保留了很少一部分逻辑，更多是承担驱动I/O的作用。

2）软件平台方面

应用软件层面，将大数据、云诊断、信息安全等软件系统融合，实现功能集成；

在不同核部署不同域的软件 - MCU核采用CP Autosar，在多个MCU核分别部署不同域电控软件；HPC核采用Linux OS和AP Autosar中间件；

通过在不同的核部署不同域的软件，在横向打通了多域之间的融合，在纵向打通了底层硬件、操作系统(CP autosar、Linux OS)、中间件（AP autosar）、协议栈以及应用软件之间的通讯；

支持FOTA，规划部分舒适性功能将支持SOA。

4. 小鹏X-EEA3.0

2021年11月，小鹏汽车在广州车展上发布了小鹏G9，计划于2022年上市；该车采用小鹏全新的X-EEA 3.0架构。目前小鹏官方关尚未透露过多具体的技术细节，笔者整理了以下几点信息供大家参考：

硬件架构：中央超算 + 区域控制；

软件平台架构分为三层：系统软件平台、基础软件平台和智能应用平台；

通信架构：采用千兆以太网通信；

数据架构：实现无感OTA - 域控制器均将内存进行分区隔离控制，一个区用于升级，一个区用于车辆正常运行；因此即使当车辆正常行驶的时候，依然可以同时进行新功能的OTA升级；

电力架构：用电设备供电可控，根据用户场景进行智能化精准配电，减少不必要的电力浪费，让电力得到最优化的利用。

5. 蔚来 —— 下一代EE架构

蔚来的下一代车型选择是区域控制器架构，整个系统由中央计算单元、四个区域控制器和高速以太网构建基本骨架，通过三者的协同，构建自适应、自学习系统，并且提供广泛的智能互联功能。环形拓扑，支持Fail-operational的双冗余系统，具有良好扩展性。

其中中央计算单元在性能上拥有1000TOPS以上的算力，主频大于1GHz。结合之前英伟达的官网信息，中央计算单元的主控是英伟达的Orin芯片，而且是由现有的Adam超算平台迭代过来的。

Adam超算平台可以驱动各种智能功能并留出足够的裕量用于在未来通过 OTA 增加新功能。

对于区域控制器而言，其是一个支持中央计算平台的汽车小脑系统，其功能是：

1.分布式边缘计算框架；

2.车控仲裁中心；

3.面向服务通信的信息通信网络；

4.区域集中式数据中心；

5.整车配电枢纽；

6.获取智能传感器的数据和控制智能执行器的行为；

为了实现上述的功能，以及实现上面提到的平台化、高内聚低耦合、高重用性、灵活部署的特性，软件必须是面向服务的架构、广泛的采用中间件(SOME/IP、DDS等)。

这就需要对现有的软件架构进行重构，首先是引入远程调用方式(RPC)，这也是SOA思想的核心，第二需要对传统常用的是本地调用方式(LPC)进行重构(这种方式是函数的本地调用、没有统一的机制和标准),比如统一RPC与LPC的接口，让LPC模拟Method、Request/Responce、Fire/Forget、Event等通信方式，实现服务对下层无感调用。

另外由于区域控制器的资源有限，为了实现跨域功能融合、跨域功能隔离。蔚来的方法是在区域控制器上采用AMP多核架构，AMP 模式的 RTOS 在各个 CPU 上均运行一个操作系统实例，这些操作实例不一定完全相同。

这样方式具有不需要MMU、运行开销小，支持不同功能安全等级的系统融合的特性，但是也带来了一些挑战，比如核心的负载没有统一的管理、多核通信机制开销、不同核心之间的启动时序难以管理等。这种工程技术问题随着经验和时间的积累，肯定是没问题的，况且蔚来已有自研域控制的经验积累，

6. 理想 —— 下一代EE架构

理想的电子电气架构发展分三步走，从分布式架构开始，过渡到域控架构，再到重要中央计算单元架构，如下图所示：

1）分布式架构主要应用在理想ONE，主要围绕NOA自动驾驶控制器和 HU智能座舱控制器展开。

2）域控制器架构将搭载在L9车型上，整车分为三个控制域：中央控制域控制器、自动驾驶域控制器、智能座舱域控制器。

3）中央控制域控制器包含动力、车身、部分底盘的功能，主要融合了车身控制器和中央网关，主控芯片为恩智浦最新的S32G车规级芯片，并且部硬件、系统、软件的均为理想研发。

另外自动驾驶控制域是基于主流的的英伟达Orin来构建的，并且使用了两片Orin芯片，智能座舱域控制器是基于高通的8155构建的，也使用了两片。

理想的域控架构之后的下一代就是中央计算平台+区域控制器架构，并且会加入800V快充技术。中央计算平台(CCU)与特斯拉FSD的思路一样，将智能座舱控制和自动驾驶控制，以及车辆控制融合到一个控制器中，但是目前还不清楚是各个功能分离成不同的PCB板，还是全部融合到一块PCB板上。

CCU的功能架构如下图所示，CCU将车辆控制、自动驾驶、智能座舱多域融合，硬件资源共享，数据实时共享。在硬件上采用各领域内最先进的芯片，并通过高带宽低时延Switch级联，实现算力扩展和多域融合；软件方面具有高安全，硬实时OS, 中间件及应用运行环境，软件的性能参数如图11所示，具有延时低、高算力等特点。

区域控制器主要实现数据和能源网关的功能，实现减少线束、能源智能化管理、控制器软件化，以及实现SOA，软硬件解耦、控制IO虚拟化、服务化。通过若干个区域控制器和CCU实现环网架构。

区域控制器的内部硬件简图如图8所示。从图12来看区域控制器应该是基于域控架构中使用的NXP S32G的迭代，具有高低边开关、E-fuse等控制，在通信方面有8路CAN、6路Lin和2路以太网。

PCIe网关可以满足满足算力芯片之间的实时大数据交互；解决高带宽、低延时的痛点需求，实现任意端到端之间的数据传输带宽在20Gb/s以上，并且具备物理隔离。

TSN网关具备CAN/CANFD/LIN到以太网的双向协议转换功能，可以实现TSN协议中的NC/EE/BE不同优先级数据流转发和数据交换。

除了架构的升级外，在OS自研，软件自研方面，理想也有布局。为了实现对客户的需求进行快速响应，并且可以进行算力资源优化来提升用户体验，另外也是为了抓住软件定义汽车时代的汽车灵魂。