WNEVC 2021 |博世工程技術中國區總裁毛泰祥:助推未來架構開發的探討
2021年9月15-17日,“第三屆世界新能源汽車大會”(WNEVC 2021)在海南國際會展中心盛大召開,由中國科學技術協會、海南省人民政府、科學技術部、工業和信息化部、生態環境部、住房和城鄉建設部、交通運輸部、國家市場監督管理總局、國家能源局共同主辦。本次大會以“全面推進市場化、加速跨產業融合,攜手實現碳中和”為主題,邀請全球各國政產學研各界代表展開研討。
其中,在9月17日舉辦的“下一代電動化平臺與電氣架構”主題峰會上,博世工程技術中國區總裁毛泰祥發表精彩演講。

毛泰祥指出,面對電子電氣架構的挑戰,博世采取一種自上而下的架構設計方法,從場景的需求,到功能的架構,到電子電氣網絡;關于未來架構,博世考慮萬物互聯,最底層以T-box為入口,打通端到端;新能源車汽車方面,提供車隊的云電池技術,連接整個生態系統。
以下內容為現場演講實錄:
尊敬的各位領導,來賓,女士們,先生們,大家下午好。我是來自博世中國的毛泰祥,負責中國區業務,非常榮幸來介紹相關的趨勢和技術。我今天的題目是助推未來電子電氣架構開發的探討,非常感謝大會的安排。剛剛聽了幾位領導的分享,對于我們博世來說,給我們提供了很好的對未來發展方向的指引,可以使博世更好的為各類客戶提供更好的產品和服務。
我今天的演講包括三部分,一部分關于全球的電子電氣架構的趨勢,從博世視角分享一些我們觀察到的一些點。第二部分是關于電子電氣架構挑戰和應對。第三部分助推未來架構的發展。
從博世公司來說,14、15年提三化,18、19年講個性化,20、21年額外強調服務化和軟件化。但是在聽了昨天、今天上午、今天下午的報告,網聯化、智能化、電動化是汽車行業的重中之重,三化背后的革新,對低碳化也可以起到很大的貢獻。
汽車行業的大趨勢對整車電子電氣架構的升級都提出了要求。從最底下講模塊化,基本上就是一個控制器,里面一個功能或者幾個功能,相對來說非常有限。往上第二層是集成化,整車控制器變少一些,一個控制器有更多的功能。然后域集中和域融合,娛樂、車身融合在一起,包括動力總成。再就是大腦,還有云端的算力,包括技術方案的整體大趨勢。剛剛通用、大眾、還有長安的各位領導的演講里面管這個叫做端和端的連接,車和車的連接。
剛剛前面我們講電子電氣架構的演化,從底下的模塊化到最上面的連接云端,一共有6層。把里面的4層拿出來,我們可以看到伴隨電子電氣架構的進化,市場分布的各種架構形態。它總體上來說從低的集中化到非常高的集中化。有自動駕駛域,有輔助駕駛域,底盤、動力總成、車身、娛樂信息、網關,還有非常多的區域架構。各種不同的架構的形態,沒有一個標準的形式,有一些有域集中,有一些模塊化,有一些是組合,有一些已經找到了整車大腦。2020到2026年批產的項目架構,大部分還是在底下的這個域控制器層面,只有一小部分是整車大腦。
我們說今天傳感器、執行器直接會和控制器相連,這個結構非常復雜,但是連接實施性非常好。對于一些動力總成、制動轉向,對實時性能要求高的功能來說非常有必要。區域的架構高度中央化,用中央網關一樣的區域架構分層,這樣有很清晰的結構。從成本上來說的話,根據現在OEM的預測可以減少20%,控制器的數量差不多可以降低15到20%的整車成本,所以還是有一定的優勢的。
為了保障一些底層功能的實時性,動力總成控制、制動控制,汽車行業的伙伴知道,對實時性要求很高。安全動力等關鍵的性能保障還是需要實時進入系統,把這樣的功能放在一個單一的區域里會比較好一些。
講到區域控制器,考慮到2025年的預期,雖然區域的控制器是一個大的趨勢,但是如果看現在統計的,從博世的視角,2025年批產的車型分布式域集中、域融合其實還是占大多數,區域的這個占比很小,4%、5%左右。如果2025年到6%和7%還是可以理解的,但是相對來說2025年還是在小的比例范圍內。如果到2025年的規劃,有一些沒有規劃到區域控制器,從博世視角來說,還是完全可以理解的。
第二部分是關于電子電氣架構的挑戰。我們想借這個機會分享一下從博世的視角的一些應對方法,可以看到主要有6個。我們列舉了6個電子電氣架構相關挑戰,實際上遠不止6個,但是主要是6個挑戰,這里面包含跨不同的域、不同的組織。第一部分是順時針方向繞。第二部分是靈活度,需要把功能開發的硬件車輛解耦,剛剛有人提到這點,包括怎么考慮標準的接口。第三個部分是對外部的通信,比如說信息安全。第四部分是算力,嵌入式系統基于很多的創新計算的基本的原理,已經在技術上達到一定程度的極限,所以算力的擴張也是很大的挑戰。第五部分是帶寬,未來5到10年結合比如智能網聯自動化的挑戰,怎么應對通信帶寬的問題。第六部分關于擴展性,比如整車廠的車型規劃,有A級、B級、C級車,怎么規劃一種相對來說比較完備的,可擴展的電子電氣架構,像剛剛我們大眾的領導也介紹到的這個大眾的平臺。總體來說軟件、硬件要適當分離,功能鏈通過標準的接口來做解耦,從長遠來說是非常有必要的。
我們以功能復雜程度為例,這只是車里一個功能的例子,有一些在座的同仁很熟悉,啟停功能,會牽涉到動力總成域,制動域等等。各個域的軟件模塊一起配合,覆蓋各種的工況下、各種狀態之下的反應。整體上來說,獲取導航信息、傳感信息等的感知,到上層、到決策、到實行,才可以完成這樣一個完整的功能。
往下舉另外一個實例,剛剛是從多個域的功能看。然后從另外一個綜合域功能角度說,一個功能博世叫做VMC,基本上多域結合,整車運動控制結合在一起,從多個原有的域或者功能整合成一個更大的功能,對需要的需求做統一的協調,進而發出相關執行的命令,執行的命令里面主要包括動力總成、轉向、制動等等,所以說是不同的復雜的程度。
講一下我們的一些解決方案,面向功能的復雜度,會考慮系統分配的部署。只有當我們知道了功能需求,用戶的場景的定義以后,比如自動駕駛L1、L2、L3、L4有很多的場景描述、ODD的描述,可以更好映射到功能模塊,再映射到控制器里面,進而有相應的電子電氣網絡來做配合。這里面有很多屬性、特性要考慮,還有其他的方面需要兼顧,這是剛剛講的針對6個復雜度里面一個基本的解決方法。
從博世角度講,針對現在大部分電子電氣架構,應對挑戰的方法總體來說是基于一種以自上而下為主的架構的設計方法。從場景的需求,到功能的架構,到電子電氣網絡,這里面包括計算通信供電,再到零部件,這里面包括硬件軟件的具體的實現,我們也會根據實際的控制器,包括行業里供應鏈的實際的情況。我們用自下而上的方法,去做檢查。可以看到這個整體的設計是兩步,自上而下為主,自下而上做檢驗,這是一個系統方法。博世已經完成了十多家主機廠的設計的合作的項目,也有近十個在研的項目在進行。
最后來講一下助推電子電氣架構的一些考慮,這一塊內容比較新。剛剛看到長安提到了和服務有關、和SO有關的內容,我們希望和國內專家、同仁探討找到適合中國汽車行業最佳的解決方案。
從博世現在的最新的視角,我們會考慮萬物的互聯。會把最底下以T-box為入口,打通端到端,往上比如紅綠燈最簡單的B2I,還有博世和戴姆勒合作的廠端自動泊車的項目,把車和廠端智能連接起來。更多在廠端,比如另外利用邊緣計算做編隊。如果在座有做商用車的,都知道編隊要有一個實力,沃爾沃做了十幾年編隊挑戰,針對重型商用車的,半掛牽引車,三個四個車組成編隊,降低油耗和降低駕駛員的疲勞。
還有和新能源車有關的,提供車隊的云電池的技術,和云的技術結合在一起,和手機和萬物相連,實際上這就連接了整個生態系統。
我們說未來汽車的軟件,主要分成兩部分,有一部分是在車端,有一部分是在云端,所謂端到端,還有一些基礎設施里面,未來基礎架構需要做相應的配合,必須考慮車端和云端。
為了更好助推未來的架構,我們需要考慮開發和實施環節的解耦,這個點尤其重要。前面提到三位演講嘉賓都提到了這個內容,解耦可以大大減少工作量和復雜性,底下往上差不多有不同4層結構,實現解耦之后,每層只要關注自身相關的開發,不用關心太多上一層或者其他層面的工作,耦合越高工作難度越大。我們快速更新上層功能,一些比如傳感器執行器的開發以年為單位,但是最上面功能APP的開發可能以天為單位,所以解耦相對來說對開發人員有很大的便利性。服務的開發不需要提前規劃未來配備的功能,因為可以不斷迭代。服務開發不需要所有的底層知識,從而可以讓客戶快速導入到軟件。這個解耦會形成一個未來開發者的一個大的生態系統,而不是一個人去完成所有的事情,而是很多人一起去合作,完成不同的事情。
最重要的是越到上層的功能開發,越可以讓終端用戶看到最大的價值,和手機開發APP的道理是類似的,最上層的部分,它將會最大程度上為終端用戶去創造價值。
說到解耦和服務,面向服務的架構SOA可以來支持這件事。以區域架構為例,我們基本可以把S2S放在嵌入式層和區域控制層,還有最上面的叫做高算力平臺層。具體的應該怎么做,怎么來分析?我們會根據具體的車型的需求,車型的平臺做分析,給合作伙伴具體的解決方案。它不是一個標準的答案,是根據不同車型的要求,車型的平臺具體做決定的。
大家可能會問SOA現在國內提的很多,如何通過SOA實現汽車相關的服務,并把它商業化,總的來說我們會遵循一個循序漸進的方法,從簡單的云功能開始,比如云電池,比如車和車之間形成的車隊的管理,到復雜的APP,到一些更復雜的事件的驅動。但是這里不包含剛剛前面提到的實時性很高的功能,這些我們建議放在底層。
綜上所述,OEM對車輛應用的場景和需求的定義,電子電氣架構開發最關鍵的點,也是起始點,需要考慮到供應鏈成熟度,如果最后提出的要求,供應鏈沒有辦法實現,實際上這個開發需要被重新考慮。我們說沒有一個滿足所有需求的通用的解決方案,需要解決的還很多,未來的汽車技術還任重道遠,博世中國汽車事業部來會繼續努力配合整車廠,努力提供各類電子電氣產品和電子電氣架構開發相關的工程服務。謝謝大家。
(注:本文根據現場速記整理,未經演講嘉賓審閱)
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