【智能科技趋势系列1】面向未来三到五年整车智能座舱系统架构的规划及设计

智享新汽车 2023-10-18 08:02

如何提升高压系统的实时性能? 如何增强电动汽车的实时控制能力？

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鉴于前面几篇原创文章我是有针对性的Diss某些企业和广告，有些刻意的保守和底线。有粉丝看了之后反馈我说“不够深入，意犹未尽”；出于我自身“深度专业”的标签考虑，本期开始我将逐步把我对行业技术、产品、市场和业务模式等方面的一些观察、经验、思考和总结进行整理分享，以树立起我的专业深度理解Flag。（这里应该有一段免责声明😄）

面向2025年-2028年，OEM车企以及系统集成服务商如何规划及设计整车智能座舱的系统及架构？

过去四五年的总结：自从Bosch给出那个被引用了无数遍的EE架构演进图之后，从2019年开始各大OEM车企、Tier1系统集成商等企业都在开发全新一代的功能域集中式EE架构、智能座舱域控制器、智能驾驶域控制器、车身域控制器、动力域控制器。顾名思义这些“域控制器”的核心作用是把一堆相似的功能集成到一个硬件盒子上，例如车身域控制器把传统的Gateway网关、BCM车身控制器等功能集成到一起，智能座舱域控制器把4G模块、TBOX的一部分功能、功放的部分功能进行集成整合，诸如此类的多个域控制器挂在新一代的EE架构上，形成了全新一代电子电器架构的设计方案。这里就不贴那些网络上随处可以搜到的各种EE架构设计图了，有兴趣的读者可以找一找各个企业公开的图，基本上是大同小异的。（最著名的莫过于Tesla Model3的EE架构图，来自于冷酷的冬瓜）

功能集中的域控制器架构从2019年开始研发到2023年大规模量产，预计在接下来的三年时间里仍然是量产车型的主流配置；那么面对三年后的2025年-2028年，整车的智能化架构如何进行迭代升级，从哪些方面去定义整车的智能化架构？我从实际工作中遇到的架构痛点、应对方案、行业趋势等方面给出一些个人看法和观点。

1、当前的痛点分析

融合痛点：我相信许多从事工程开发的专业人员都遇到过，当前的座舱域与智驾域、车身域、动力域等各个域间的交互和融合，无论是技术上还是在组织上，都很难实现较好的交互及融合。我遇到的一个典型案例，智驾域和座舱域都需要用到DMS驾驶员监控，但是在企业内部座舱和智驾分属两个领导分管，都想自己购买/或自研一套DMS算法；在沟通时互相指责说对方的DMS算法无法满足各自的要求，如DMS的结果返回参数、频率、算法精度、功能安全等级等都达不到对方的要求。其实深究下去，也不是无法达到对方的要求，而是相互故意挑剔，就是不想被对方吃掉，于是就只能在座舱域布置一套用于座舱功能的DMS算法，在智驾域也布置一套用于智驾的DMS算法，各自井水不犯河水。

这样看起来是解决了问题，也实现了各自的功能，但是站在整车的角度来说，这种做法其实是极大的浪费，带来了严重的成本问题，导致了终端产品的竞争力严重不足。这个案例也解释了一些企业的车型产品，虽然在外界看起来其功能和体验与竞品相比都差不多，但是在价格上差别较大，直接导致了消费者的钱包倾向于价格底的，于是出现了月销3万与月销300的区别。

深度智能问题：在功能域集中式架构，许多企业都采用了高通的8155芯片平台，由于高通同步提供了Q+A的软件架构，许多企业也就直接采用了虚拟机Hypervisor+QNX+Android的系统解决方案，在生态合作方面可以直接把许多Android的应用接入到整车。但是对于深度定制化开发的需求，许多车企希望能够将座舱深度地与其它域进行交互，例如底盘域、动力域、三电域等，但是由于对Android系统的掌握程度不足，或者由于系统的功能安全等级不足以支撑其进行很多功能的开发，导致了许多涉及驾驶安全的功能都无法实现，于是我们就看到现在的座舱域能够实现的功能大都限于“语音打开天窗”、“你好xx，我要听刘德华的冰雨”、“xxxx，我要休息”然后关闭车窗关闭音响。这些功能不能说不好，而是感觉“智障”而不是“智能”。

还有诸如系统OTA升级重且难的问题，系统针对不同芯片平台的适配困难问题，车辆与手机的链接及交互困难问题等，各个企业或多或少都有一些解决方案，但是在整个智能化的架构设计阶段，其实并没有针对这些问题做了统一的规划及应对策略，仍然是采用“见招拆招、头痛医头、脚痛医脚”的办法。（当然也有企业直接造手机😄）

2、新一代的智能座舱架构设计策略

在制定新一代智能座舱架构规划时，需要解决当前的架构痛点，并且能够考虑到面向未来3到5年的整车功能迭代、架构技术迭代、平台适配性、市场用户需求等全方面的需求，实现平台性的成本优势、性能优势、功能及体验领先优势等方面。

3、架构规划及设计方案

我从架构整体规划设计、功能规划及阶梯配置规划、软件架构规划、生态算法及服务、一体化的软件平台等方面给大家展开。

架构的整体规划：需要构建一个开放、融合的智能化系统架构，支持多OS的融合（多核、异构、分布式），可以选择并且兼容多种类的生态应用及算法服务，包括一些开源的算法框架及引擎；在架构的灵活性上能够支持OEM车企灵活适配不同的芯片平台和定制化开发，并且形成一个完整的端云一体软件平台架构。

在智能座舱架构平台的物理层面，从芯片的选型、算法服务的融合、关联智能硬件的互联等均提前做好规划，例如Amplifier与座舱的融合，把Tuning算法放在座舱的DSP模块上，而Amplifier模块通过A2B总线与座舱关联。诸如此类的定义均需要提前明确好，同时与整车EE架构的定义保持一致和同步。

在功能规划上，座舱可以通过底层芯片的能力迭代和智驾芯片的融合应用，逐步把一些泊车类、智能驾驶辅助类的功能合并，例如驾驶辅助的功能FCW、BSD、DOW等，可通过座舱来实现。而一些高阶智能驾驶的感知类算法服务，也可在座舱域实现，通过核间通信技术或者跨SoC通信技术的迭代演进，实现舱-驾的功能融合。

在新一代座舱架构的软件架构规划方面，考虑到座舱+智驾的融合，前一代的虚拟机Hypervisor+QNX+Android的系统架构在功能安全、实时性方面存在较大的短板，无法满足智驾域的要求。在软件架构规划阶段，需要从座舱SoC的选型、SoC核的功能分配、智驾SoC的选型、MCU的选型等方面综合考虑，同时把RTOS、Secure OS、Safety Island、Safety MCU等不同的软件模块进行分配到对应的核上。基于功能的规划、芯片的选型及设计、软件架构的规划、硬件平台的选型及规划设计，汇总得出新一代座舱系统架构的整体平台化设计方案。

4、面向新一代智能座舱系统架构的企业战略布局及规划

基于我前面所规划的新一代智能座舱系统架构，可以看出面向未来2025年-2028年，智能座舱领域的业务发展仍有很大的空间。从智能硬件、核心芯片、虚拟机Hypervisor、基础软件及操作系统内核、中间件软件、算法及服务框架、应用软件、云平台等领域均有很大的变革，包括产品技术的变革、产业链合作模式的变革、商业模式的变革等。

对于车企：“研发体系需要构建强大的系统集成核心能力”。三年前大喊“全栈自研”的老板们估计现在肠子都悔青了，至少我经历过的那些“全栈自研”老板现在都不敢直视这几个字，当然对于有钱砸下去玩三年的大集团来说，老板需要的是“全栈自研”的标签，而不是实际的成绩。车企的研发部门最核心的能力应该是“系统集成能力”，对于产品大佬定义的产品，需要拆解到具体的架构设计方案，然后从市场上以能够“具有选择权”的方式去选择不同的模块化产品进行系统集成，从而实现具有其企业标签和品牌特点的整车产品。所以，车企采购模块化的产品并不丢人，也没有丢掉灵魂；丢人的是不知道采购什么模块，或者采购了具体的模块后没有办法集成，或者集成出来的产品一塌糊涂，甚至是为了建立灵魂而一股脑去自研各个模块级别的软硬件产品。

从上个月NIO蔚来科技创新日的发布情况来看，NIO是典型的车企，构建的核心能力是“系统集成”。

对于产业链上的企业：“具备核心竞争力的企业将成为未来3到5年能够存活下去的企业”。“核心竞争力”这个词比较抽象，技术壁垒、产品优势、成本优势、客户渠道优势、生态合作伙伴优势等等方面都可以是一家企业的核心竞争力，如何根据各自企业的本身特点，构建具有护城河的核心竞争力，是产业链上各个企业需要深度思考并为之行动的。我接触到有些小型企业，只做某个协议栈及其测试工具，也能在行业内生存的很不错；也有的企业，虽然产品及研发都一般般，但是依靠着某些大客户关系，在一般般的产品研发下也没有被市场竞争所淘汰。而一些典型的被市场竞争淘汰的企业，既没有产品技术的壁垒，也没有核心成本优势和客户优势，同时又跟车厂研发部门业务重叠，在激烈的市场竞争中逐步出局了。

下一期我将从智能座舱产业及行业发展的角度进行拆解，细化到各个细分领域的技术及行业发展趋势解读。欢迎在后台留言交流！

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