作者:郑金武 来源:中国科学报 发布时间:2021/3/22 22:26:40
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电子电控:为智能汽车强“芯”铸“魂”

 

随着新能源汽车智能网联时代的到来,汽车电子电控技术面临着智能化、集成化、标准化和协同化等诸多挑战,我国汽车电子电控技术长期以来缺“芯”少“魂”的特征更加突出,已成为我国汽车电气化和智能化进程的最大阻力之一。

“未来,汽车创新的主要领域将是电子电控,将占据整车成本较大的比例。”参加过无数的新能源汽车展览,长期在新能源汽车领域的技术研发,让国家新能源汽车技术创新中心(以下简称“国创中心”)对未来的发展方向更加笃定。

为此,国创中心启动了汽车电子电控高光领域,以推进我国急需的汽车电子系统架构体系规范进程,打破国外核心技术垄断,突破行业共性技术,打造自主产业生态,从而提高行业凝聚力、提升产业竞争力。

从“搭平房”走向“设计高楼”

国创中心汽车电子电控首席专家徐匡一介绍,当前,全球汽车电子电控的核心技术被欧美日跨国产业集团公司垄断,而国内从核心芯片、操作系统、电控开发软件到开发管理软件,严重依赖国外高昂的技术产品和咨询服务。

“行业技术标准和体系规范不健全,行业产业协作难,技术创新环境不佳,严重制约我国汽车电子工业化发展。”徐匡一表示,我国急需推进行业汽车电子系统架构体系规范进程。

当前汽车电子电控技术正处于从搭建“平房”到设计“高楼”的技术变革时期,以“新型电子电气架构”和“域控制器”为特征的新技术迎面而来,使得整个产业生态面临洗牌和重塑。

据介绍,主要的技术趋势体现在软件代码量指数级增加和硬件集成化缩减的矛盾凸显,电子电控技术呈现集成化、智能化、标准化和协同化,开发技术向平台化和管理化方向发展,软件进入快速迭代的工业化时代。

就智能网联汽车而言,汽车电子电控系统面临三个核心难题:汽车电子系统高度集成化和代码复杂化、汽车电子系统的互换性和重用性、汽车电子系统的互联网化。这为汽车电子技术带来诸多挑战,例如服务的共享化、数据的共享化、信息共享化、资源共享化;高度灵活性、可剪切性、可扩展的松耦合软件系统构架;高带宽、强实时、高可靠的总线技术;软、硬件平台规范化、模块化和通用化,应用服务定制化;良好的平台兼容性(操作系统、编程语言和数据结构)等。

因此,围绕“新型电子电气架构”和“域控制器”技术,凝聚行业力量,协同行业资源,聚焦“行业规范”和“共性技术”,建设产业技术规范,打造行业共性平台,突破关键共性技术,是当务之急,重中之重。

瞄准两方面难题形成突破

为解决汽车电子电控技术长期受制于人的局面,可聚焦于“车载系统SOA软件架构规范”和“智能汽车电子架构与域控制器硬件平台”两个共性技术,开展突破攻关。

据介绍,面向智能网联汽车,未来基于功能的车载网络和基于服务的车外网络不断融合发展,原有的基于CAN总线的分布式物理架构和软件架构很难适应车辆的网联化要求。

同时,随着车载软件代码的指数级增加,软件的质量问题、效率问题、复用问题日益突出,这催生出新的汽车电子软件架构技术的发展,即车载系统SOA构架。

面向服务架构(SOA)的概念来自于IT软件技术,近几年被引进到汽车电子领域。SOA模块本质是通过复用、松耦合、互操作等机制来提高软件质量,加快软件研发效率、使研发出来的产品能够相互集成并灵活适应变化,以推进车载系统软件构架的升级和优化,是汽车电子领域的创新性技术、关键共性技术。

事实上,针对智能网联汽车和智能驾驶汽车,车载系统SOA软件架构技术受到国内外整车企业的关注。目前,大众、奥迪、宝马、福特等汽车巨头自成联盟,进行SOA软件架构技术和规范的应用研究,且其软件架构接口定义不向国内车企开放。即便是向国内车企开放,后期产品也会高度依赖国外平台技术和规范,严重影响本国车企自身创新发展。

因此,寻找自主SOA解决方案,加强行业协同开发,制定自主的架构标准,保护自主产业发展,已变得十分迫切。

此外,面对汽车行业的技术变革,电子电控架构正从分布式架构逐渐到集成式架构探索。在分布式阶段,一个控制器实现一个特定功能,难以承载汽车的复杂功能,极大地影响了用户体验;未来在集成式阶段,ADAS、车身控制、多媒体等功能可以通过域实现局部的集中化处理。

为适应未来汽车发展需求,从智能汽车顶层系统架构出发,以新型车载总线技术和域控制器技术为基础设计开发新一代智能汽车电子架构。通过开发自主智能汽车电子架构与域控制器平台,将为未来智能汽车提供统一的硬件共性平台和软硬件接口,使产品升级和新功能增加更为便捷。

打通产业链的关键性技术

以“独创性、先进性”为指引,国创中心主动布局汽车电子电控高光领域,为适应未来汽车发展需求,从智能汽车顶层系统架构出发,以车载以太网和域控制单元技术为基础设计开发新一代智能汽车电子电气架构。

在电子电气架构及网络通信技术方向上,国创中心将研究整车顶层电子架构和新型车载区域网络与总线;在智能汽车域控制器硬件共性平台方向上,将研发智能中央网关硬件平台、车辆控制域控制器、自动驾驶域控制器、智能座舱域控制器等。

国创中心的思路,是设计开发智能汽车的整车电子架构与域控制器硬件共性平台,包括系统设计与系统架构,技术开源,供行业共用;打通产业链的关键性技术,建成关键性技术自主可控的智能汽车产业,填补国内技术空白。

智能汽车顶层电子架构设计,可满足自动驾驶不同等级的整车电子架构与域控制器需求。目前,国创中心以开源平台为载体,搭载整套电子架构、多域控制器及总线,将开源平台打造成满足未来智能网联汽车发展需求的开放式平台,供智能网联行业技术开发验证使用,推动自动驾驶的落地和整个行业的发展。

以智能中央网关为切入点,国创中心将联合产业链伙伴,共同为整车企业提供智能中央网关产品,进而推广智能汽车电子电气架构与域控制器,撬动整个新能源汽车电子电气架构的变革;打通智能汽车产业链关键技术,带动核心芯片、操作系统等其它关键技术发展,加速实现汽车产业的自主安全可控,提升国内汽车产业含金量。

此外,国创中心也将通过车载系统SOA软件架构规范项目、智能汽车电子电气架构与域控制器项目,打通行业关键性技术产业链,建成中国自主可控的智能网联汽车共用性平台,减少行业间重复研发的共通性设计,驱动行业往上层的人工智能与应用开发方向发展。

据悉,电动化、智能化、网联化是未来汽车技术的发展方向,智能网联汽车成为中国汽车产业未来发展战略机遇。国创中心将助力中国智能网联汽车的发展,全面提升产业核心竞争力,实现汽车产业由大变强的历史跨越。

 
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